Искусственные спутники Земли — космические летательные аппараты, выведенные на околоземные орбиты. Они предназначаются для решения различных научных и прикладных задач.
4 октября 1957 г. у нашей планеты появился первый спутник, сделанный руками человека. Советская ракета подняла в космос небольшой металлический шар и вывела его на орбиту так, что он смог обращаться вокруг Земли, не падая на нее. Началась новая космическая эра человечества. За первым спутником последовали второй, третий; сегодня по орбитам летают уже тысячи искусственных тел.
У поверхности Земли первая космическая скорость, т. е. наименьшая круговая скорость, которую нужно сообщить телу, чтобы оно стало искусственным спутником планеты, составляет около 8 км/с. Искусственные спутники, как правило, летают не ниже 150—200 км. На этих высотах атмосфера уже не оказывает заметного сопротивления движению. Максимальная высота полета может быть значительно больше и нередко достигает десятков и даже сотен тысяч километров.
Спутники используются для научных исследований и для решения различных народнохозяйственных задач. Они позволили человеку впервые взглянуть на свою планету со стороны. В числе первых эту возможность по достоинству оценили метеорологи (см. Метеорологическая техника). Теперь лишь часы требуются им для того, чтобы получить представление о ходе процессов, определяющих погоду на всем земном шаре. В Советском Союзе для этих целей создана постоянно действующая космическая метеорологическая система «Метеор».
Углы между плоскостями орбит спутников «Метеор» и плоскостью экватора близки к 90°. Таким образом, спутники при каждом обороте вокруг Земли проходят над ее полярными областями. Так как Земля вращается с запада на восток, каждый следующий виток проходит западнее предыдущего.
В 1965 г. в Советском Союзе был запущен первый спутник связи «Молния-1». С тех пор на орбиты вышло много спутников этого типа. Использующая их система дальней космической связи «Орбита» работает следующим образом. Передающая станция с помощью остронаправленной антенны посылает сигнал на спутник. Принятый антенной спутника сигнал поступает в его приемное устройство. Там сигнал усиливается, и уже передатчик спутника отправляет его в другую точку Земли, где его принимает аналогичная станция системы «Орбита».
Около ста таких станций размещено по всей огромной территории нашей страны. Через спутники можно устанавливать связь со многими государствами Европы, Азии, американского континента. Через них передаются не только телевизионные изображения, но и телефонные разговоры, телеграммы, телетайпные сообщения, фотоизображения, в том числе газетные полосы.
Спутники «Молния» движутся относительно поверхности планеты по вытянутым эллиптическим орбитам. Чтобы следить за ними, антенны наземных станций тоже должны двигаться, поворачиваться. Это сложно и не очень удобно. Избежать этого можно, «повесив» спутник над одной точкой Земли. Такие «неподвижные» спутники обращаются по так называемой стационарной орбите. Это круговая орбита, лежащая в плоскости экватора и имеющая высоту около 36 тыс. км. Совершая один оборот вокруг планеты за 24 ч, такой спутник будет казаться наземному наблюдателю висящим неподвижно.
Со своей орбиты стационарный спутник «видит» огромную территорию. Трех таких спутников достаточно, чтобы обеспечить связью всю Землю. Спутники на стационарных орбитах уже работают, например спутники связи «Радуга» или спутник телевизионного вещания «Экран». Для приема его сигналов не нужны большие и дорогостоящие наземные станции типа «Орбита». Цветные и черно-белые телепередачи принимаются прямо на несложные антенны коллективного пользования.
Специалистами Советского Союза, США и ряда других стран создана спутниковая система КОСПАС — САРСАТ, предназначенная для спасения экипажей терпящих бедствие судов и самолетов. Международная космическая система «Инмарсат» обеспечивает телефонную и телеграфную связь между плавающими в океане кораблями и практически любой точкой Земли. Спутники фотографируют поверхность нашей планеты в интересах науки и различных отраслей народного хозяйства, служат надежными ориентирами для морских и воздушных путешественников.
С помощью искусственных спутников Земли проводятся и научные исследования. Еще в 1962 г. начались запуски спутников серии «Космос». Перечень их научных задач очень велик. Спутники изучают магнитное поле и радиационную обстановку вблизи Земли, исследуют невидимые космические излучения, выполняют разнообразные биологические и технические эксперименты. С их помощью были решены и многие технические проблемы космонавтики. На спутниках этой серии отрабатывались способы защиты космонавтов от опасных излучений, изучалось воздействие космических условий на элементы конструкций аппаратов.
Развитие многих отраслей народного хозяйства и ряда направлении научных исследований сегодня не мыслится без использования искусственных спутников Земли. И с каждым годом значение их в нашей жизни будет возрастать.