Как выводят спутники на орбиту

Процесс запуска спутника и вывода на орбиту земли

Запуск спутника в космос ознаменовался новой эрой и стал прорывом в области техники и космонавтики. Необходимость создания спутника определилась ещё в начале двадцатого века. Однако с самого начала на пути запуска спутника в космическое пространство стояло множество проблем, над которыми трудились самые лучшие инженеры и учёные. Эти проблемы были связаны с необходимостью создания двигателей, способных работать в тяжелейших условиях и при этом, они должны быть необычайно мощными. Так же проблемы были связаны с правильным определением траектории движения спутника.

Итак, советские ученые решили поставленные задачи, и 4 октября 1957 года в СССР успешно был запущен искусственный спутник, за движением которого наблюдал весь мир. Это событие стало мировым прорывом и обозначило новый этап, как в науке в целом, так и во всем мире.

Спутник на орбите земли

Прямая трансляция запуска Союз-Прогресс (миссия к МКС)

Задачи, решаемые спутником

Задачи, решаемые запуском спутника можно определить как следующие:

1. Изучение климата;

Всем известно, какое влияние климат оказывает на сельское хозяйство, на военную инфраструктуру. Благодаря спутникам можно предсказать появление разрушающих стихий, избежать большого количества жертв.

2. Изучение метеоритов;

В космическом пространстве находится огромное количество метеоритов, вес которых достигает нескольких тысяч тонн. Метеориты могут представлять опасность не только для спутников, космических кораблей, но и для людей. Если при пролете метеорита сила трения невелика, то несгоревшая часть способна достигнуть Земли. Диапазон скорости метеоритов достигает от 1220 м/сек до 61000 м/сек.

3. Применение телевизионного вещания;

В настоящее время роль телевидения велика. В 1962 году был запущен первый телевизионный транслятор, благодаря ему мир впервые увидел видеокадры через Атлантику в течение нескольких минут.

Система GPS играет огромную роль почти в каждой сфере нашей жизни. GPS подразделяется на гражданскую и военную. Она представляет собой электромагнитные сигналы, излучаемые в радиоволновом участке спектра антенной, установленной на каждом из спутников. Состоит из 24 спутников, которые находятся на месте орбиты на высоте 20200 км. Время обращения вокруг Земли составляет 12 часов.

Телекоммуникационный спутник “Арабсат-5Б”

Запуск спутников и выход их на орбиту

Для начала важно обозначит траекторию полета спутника. На первый взгляд, кажется, что логичнее запустить ракету перпендикулярно (по кратчайшему расстоянию до цели), однако, такой вид запуска оказывается невыгодным, как с инженерной точки зрения, так и с экономической. На спутник, запущенный вертикально действуют силы притяжения Земли, которые значительно сносят её от назначенной траектории, и, сила тяги становится равной силе тяжести Земли.

Чтобы избежать падения спутника, сначала, его запускают вертикально, чтобы он смог преодолеть упругие слои атмосферы, такой полет продолжается на протяжении всего 20 км. Далее спутник с помощью автопилота наклоняется и в горизонтальном направлении движется к орбите.

Кроме того, задача инженеров состоит в том, чтобы рассчитать траекторию полета таким образом, чтобы скорость, затрачиваемая на преодоление атмосферных слоёв, а так же на затрату топлива составляли лишь несколько процентов от характеристической скорости.

Траектория выхода ракеты-носителя к орбите

Немаловажным является и то, в какую сторону запустить спутник. При запуске ракеты в сторону вращения Земли, происходит приращение скорости, которое зависит от местоположения запуска. Например, в экваторе оно является максимальным и составляет 403 м/с.

Орбиты спутников бывают круговыми и эллиптическими. Эллиптической орбита будет являться в том случае, если скорость ракеты будет выше окружной. Точка, находящаяся в ближайшем положении называется перигеем, а наиболее отдаленная апогеем.

Сам запуск ракеты со спутником производится в несколько ступеней. При прекращении работы двигателя первой ступени, угол наклона ракета-носителя составит 45 градусов, на высоте 58 км, затем производится её отделение. В работу включаются двигатели второй ступени, с возрастанием угла наклона. Далее, вторая ступени отделяется на высоте 225 км. Затем, ракета по инерции достигает высоты 480 км и оказывается в точке, находящейся на расстоянии 1125 км от старта. Затем начинает работать двигатели третьей ступени.

Ракета-носитель со ступенями

Возвращение спутника на землю

Возвращение спутника на Землю сопровождается некоторыми проблемами, связанными с торможением. Торможение может осуществляться двумя способами:

1. Благодаря сопротивлению атмосферы. Скорость спутника, вошедшего в верхние слои атмосферы, будет уменьшаться, но из-за аэродинамической формы подскочит рикошетом обратно в космическое пространство. После этого, спутник уменьшит свою скорость и войдет глубже в атмосферу. Так повторится несколько раз. После снижения скорости, спутник будет осуществлять спуск с помощью выдвижных крыльев.
2. Автоматический ракетный двигатель. Ракетный двигатель должен быть направлен в сторону противоположную движению искусственного спутника. Плюс данного способа заключается в том, что скорость торможения можно регулировать.

Заключение

Итак, спутники всего за полвека вошли в жизнь человека. Их участие помогает исследовать новые космические пространства. Спутник, как средство бесперебойной связи помогает сделать удобной повседневную жизнь людей. Прокладывающие путь в космические просторы, они помогают сделать нашу жизнь такой, какая она есть сейчас.

«Он долго бип-бипкал»: как СССР вывел на орбиту первый спутник Земли

Настоящие имена авторов первого спутника долгие годы были государственной тайной. Да и сейчас из них чаще всего называют главного конструктора Сергея Королева. Но мировой успех спутника не случился бы без космического радиста и тоже главного конструктора – Михаила Рязанского. Из всей команды Королева он, пожалуй, так и остался самым малоизвестным – из-за особой секретности его проектов.

«Радиосистемы и система управления, как ни покажется странным, более засекречены, чем двигатель. Потому что двигатель – если есть, то он работает, а у системы управления в радиоканал можно вмешаться со стороны и повредить его», – объясняет сын Михаила Рязанского Николай Рязанский.

Системы Рязанского обеспечивали вывод королевских ракет на заданную траекторию. Это он держал связь с космическими аппаратами, как бы далеко от Земли они ни находились.

Кто запустит спутник в космос первыми – США или СССР – это был вопрос государственной важности. Советские ученые, в том числе и Михаил Рязанский, начали свои разработки с середины 50-х годов XX века. Они знали о подобных проектах американских коллег. Но заявление президента США все равно поразило. Он обещал, что уже в 1957 году Америка проведет первые запуски.

Уступить победу было нельзя. Королев предложил новую модель космического объекта: вместо сложной лаборатории это будет «Простейший спутник» – ПС. Задачей Рязанского и сотрудников его предприятия было создание для него уникальной и первой в мире системы передачи информации из космоса, включая звук.

Первый советский спутник получился, как и задумывал Сергей Королев, простым и надежным. Он весил чуть меньше 84 килограммов. Внутри двух алюминиевых полусфер была спрятана техническая начинка.

«Это был шарик, опять же, это чисто королевская была идея, что это должен быть именно шарик, с четырьмя усами антенными, внутри которого находились два передатчика, разработанных в институте Михаила Сергеевича Рязанского. Основную массу этого спутника занимали аккумуляторные батареи Ледоренко, это институт источников тока, который, собственно, и обеспечил то, что этот спутник достаточно долго бип-бипкал», – говорит сын Михаила Рязанского Николай Рязанский.

Сначала конструкторы хотели установить внутри шара готовую радиосистему, которая использовалась в военных целях. Единственным, кто не согласился с этим решением, был главный космический радист Михаил Рязанский. Его не устраивало, что сигналы военного передатчика смог бы услышать только узкий круг специалистов, допущенных к секретной связи.

Ученые уже знали, что радиоволны определенных частот отражаются ионосферой Земли и не достигают ее поверхности. Избегая этого диапазона, радиотехники настроили передатчики на две коротковолновых частоты: 20 и 40 МГц. В небольших изменениях радиоизлучения была зашифрована информация о состоянии «объекта» на орбите.

Станции, разработанные под руководством Рязанского, сыграли главную роль в успехе проекта. О том, что советский спутник – на орбите, мог узнать каждый, у кого был радиоприемник.

Радиолюбители всего мира ловили сигнал спутника 21 день – в космическом достижении Советского Союза уже никто не мог усомниться.

Только спустя годы будет рассекречена информация, что исторический полет чуть не сорвался. На 16-й секунде после старта возникла проблема – топливо перестало поступать в полном объеме. По этой причине ракета и спутник были выведены ниже расчетного расстояния примерно на 80-90 километров. На полигоне Тюра-Там, современном Байконуре, конструкторы и ученые замерли в ожидании: сможет ли спутник после отделения от ракеты «ожить».

Главный космический радист Михаил Рязанский следил за данными, которые должны были поступать с датчиков аппарата. «Объект» молчал. Это была тревожная тишина. Разработчики предполагали, что спутник, скорее всего, еще не освободился от обтекателя и не расправил антенны. Но могло случиться всякое.

«Конечно, не все шло гладко. И запуски тоже. У Королева не было денег и времени, чтобы ракеты отрабатывать на земле», – говорит главный научный сотрудник Института космических исследований РАН Олег Вайсберг.

И только спустя пять минут после старта долгожданный сигнал пошел. Первым, кто поздравил с победой конструктора Рязанского, был вдохновитель проекта – Сергей Павлович Королев. Через годы Михаил Сергеевич вспоминал: «Надо сказать, что мы сами, главные конструкторы, которые все это создавали, сами не думали, какой это колоссальный эффект произведет в мире. А эффект был действительно потрясающий».

Конструктор Михаил Рязанский знал, как создавать прорывные космические технологии. При его участии космонавтика совершила огромный рывок в развитии. От первых, еще примитивных спутников к глобальным навигационным системам, от плохо управляемых ракет к пилотируемым орбитальным станциям. Сложно найти проекты советской космической программы, в разработке которых он не принимал бы участия.

Но чего стоило главному конструктору Михаилу Рязанскому добиться космических высот? Чем пожертвовал конструктор ради главного проекта в своей жизни? Смотрите новый выпуск программы «Легенды космоса» на «Звезде».

masterok

Мастерок.жж.рф

Хочу все знать

В январе 2018 года произошел первый в истории человечества успешный нелегальный запуск спутника в космос, вернее сразу четырех небольших экспериментальных орбитальных дронов.

Провернуть нелегальный запуск спутников под названием SpaceBee-1, 2, 3 и 4 в космос удалось американской компании Swarm Technologies, которая договорилась с индийскими специалистами о том, что они дополнительно загрузят четыре дрона размером с книгу на ракету-носитель Polar Satellite Launch Vehicle вместе с тремя десятками других спутников.

Индийская организация космических исследований (ISRO) еще в 2000-х годах задалась целью вывести на орбиту сотни спутников для нужд государства и бизнеса, и добилась в этом направлении заметных успехов, так что «прихватить» с собой несколько коммерческих устройств для них не составило особого труда.

Согласно открытым данным, последний успешный пуск ракеты PSLV со спутниками Индии, США, Канады, Финляндии, Франции и Южной Кореи состоялся 12 января 2018 года.

Лишь после того, как спутники Swarm Technologies оказались в космосе, надзорные органы США подняли тревогу: нормально отслеживать мелкие объекты на орбите сложно, но при этом они представляют смертельную опасность любому устройству или кораблю, с которым могут столкнуться.

Правовая коллизия с Swarm Technologies заключается в том, что ответственность за ее действия в космосе несет не Индия, а США, где зарегистрирована эта компания. Особенно негодует по этому поводу научное сообщество, которое требует разобраться, каким образом группа частных лиц в тайне от государства вывела свои спутники на орбиту в то время, когда строго отчитываться о подобных вещах, за редчайшим исключением, обязан даже Пентагон.

Как пишет другое сетевое издание IEEE Spectrum, спутники SpaceBee-1, 2, 3 и 4 предназначены для «двусторонней спутниковой связи и передачи данных из США». Про саму компанию Swarm Technologies известно, что она «выросла» из известного в профессиональных кругах стартапа Silicon Valley в Калифорнии.

Компания была основана два года назад канадским аэрокосмическим инженером, бывшим сотрудником NASA и Google Сарой Спанджело и преподавателем Мичиганского университета, независимым разработчиком Бенджамином Лонгмайером, который продал свою предыдущую компанию Aether Industries корпорации Apple.

В компании всего пять сотрудников, и вся эта команда работает над системой, которая позволит бизнесу использовать возможности спутникового интернета для создания единой сети из морских судов, грузовиков, автомобилей, сельскохозяйственной техники и вообще чего угодно, чему можно присвоить IP-адрес. Интернет всем этим устройствам в любой точке земного шара и должны раздавать SpaceBee-1, 2, 3 и 4, а также их будущие аналоги.

Предположительно, собственные спутники понадобились Swarm Technologies для того, чтобы показать потенциальным инвесторам, насколько дешевым может быть спутниковый интернет при правильном подходе к делу в рамках концепции «Интернета вещей».

Все бы ничего, но в декабре 2017 года Федеральная комиссия по связи США официально отклонила заявку компании на запуск экспериментальных спутников по соображениям безопасности, после чего стартаперы просто проигнорировали это решение, создав тем самым опасный прецедент, который в будущем может обернуться катастрофой или гибелью космонавтов. Накажут ли предприимчивых инженеров или им удастся завершить работу над своим проектом, пока неизвестно.

Источники:

http://www.13min.ru/kosmos/process-zapuska-sputnika-i-vyvoda-na-orbitu-zemli/

http://tvzvezda.ru/news/qhistory/content/20201241518-pymRf.html

http://masterok.livejournal.com/4304443.html