Естественные спутники планет

Введение

Вселенная — это бесконечный и вечный мир, который нас окружает. Часто слово «вселенная» заменяется эквивалентным словом «пространство». Однако иногда Земля и ее атмосфера исключаются из понятия «космос».

Человек всегда мечтает
взлететь в небо, как птица, парить над облаками и достичь солнца. Наверное,
поэтому всех, кто заходит в Музей космонавтики, встречают скульптурой Икара,
символизирующей мечту человека покорить небеса.

Стремительное развитие
космических путешествий и прогресс в исследовании и изучении околоземного и
межпланетного пространства значительно расширили наше понимание Солнца и Луны,
Марса, Венеры и других планет. Изучение верхних слоев атмосферы, ионосферы и
магнитосферы было весьма успешным. Однако использование околоземного
космического пространства и космической техники для многих наук о Земле
оказалось весьма эффективным.

Слово «спутник»
имеет новое и совершенно другое значение. В современном мире этот термин обычно
относится к космическому объекту. Хотя ракетно-космической промышленности всего
более полувека, ее прогресс, развитие и масштабы превосходят многие науки,
существовавшие на протяжении тысячелетий.

Когда начался космический век
человечества? Как выглядел первый искусственный спутник? Кто был в начале его
создания? Как выглядели искусственные спутники позже? Как они теперь выглядят?
Вот вопросы, которыми занимались мои исследования.

На каких орбитах могут находиться искусственные Спутники совершающие обороты вокруг Земли. Введение

Почему Луна не падает? На самом деле она падает, ведь на нее действует сила тяжести и создает ускорение (рис. 1). Но вот только земной поверхности Луна никогда не достигает. Как же так? К тому же можно запустить абсолютно любое другое тело так, чтобы оно двигалось по окружности вокруг нашей планеты. Давайте разберемся, как это сделать.

Рис. 1 Движение Луны вокруг Земли

Искусственные и естественные спутники

Луна является спутником Земли (рис. 2). Её называют естественным спутником, ведь она появилась в процессе эволюции вселенной. А спутники, созданные и запущенные людьми, называют, соответственно, искусственными спутниками (рис. 3). Причем термин “спутник” тоже выбран не случайно – ведь эти тела всегда сопровождают Землю. Причем они не падают на неё и не улетают.

Рис. 2 Луна – естественный спутник Земли

Рис. 3 Движение искусственного спутника Земли

Другие планеты солнечной системы тоже имеют естественные спутники, и не обязательно один. например, у Юпитера 67 спутников (рис. 4). Сами планеты можно также считать “спутниками” Солнца, ведь они сопровождают его при движении в космическом пространстве (рис. 5.).

Рис. 4 Некоторые спутники Юпитера

Рис. 6 Солнечная система

Искусственные спутники запускают не только вокруг Земли. Для исследования поверхностей Луны, Марса, Венеры вокруг них также вращаются космические аппараты. Солнце тоже имеет искусственные спутники. Но в большинстве своем – это следствие неудачных запусков, а не конечная цель.

Научные результаты полета «Спутник-1»

Трудно переоценить значение этого легендарного события. Помимо того, что он укрепил веру в космические полеты и повысил престиж страны, он внес неоценимый вклад в развитие и укрепление научного потенциала того времени.

Анализ полета ПС-1 позволил начать исследование ионосферы, свойства которой не были в полной мере изучены. В частности, ученых интересовал вопрос распространения радиоволн в её среде. Помимо этого, проводились замеры параметров плотности атмосферы и её влияние на орбитальный объект.

Анализ собранных данных стал хорошим подспорьем при проектировании и создании новых узлов и механизмов будущих космических кораблей.

Терминология

Первый известный естественный спутник — Луна . Таким образом, до открытия галилеевых спутников в 1610 году не было возможности охарактеризовать такие объекты. Галилей со своей стороны выбрал латинизированный греческий термин stellae planetæ («блуждающие звезды» в противоположность неподвижным звездам) для их обозначения. Именно Кеплер назвал их «спутниками» в 1611 году, от латинского satelles, означающего «хранитель» или «спутник», спутник, казалось, сопровождал планету в ее перемещениях.

Кристиан Гюйгенс, первооткрыватель Титана, первым использовал термин «луна» для этого типа объектов, назвав Титан Луной Сатурни или Луной Сатурнией (« Луна Сатурна» или «Сатурнианская луна»).

С проволокой открытий этот термин заброшен; Жан-Доминик Кассини иногда использует термин «планеты» для своих открытий, но чаще — «спутники».

Термин «спутник» становится стандартом для описания объекта, вращающегося вокруг планеты, избегая двусмысленности «луны». Однако в 1957 году запуск Спутника-1, первого искусственного объекта на орбите Земли, заставил различать искусственные и естественные спутники. Простой термин «спутник» обычно относится к объектам, созданным руками человека, и снова часто используется термин «луна». С другой стороны, мы всегда называем «спутниками» новые тела, обнаруженные вокруг самих объектов на орбите вокруг Солнца (их предварительное обозначение — «S» с последующим числом, например S / 2004 N 1 ).

Задачи и программы полетов вокруг Земли

Метеорологическая система «Метеор» была создана еще в 1968 году. В нее входит не один, а несколько спутников, которые одновременно находятся на разных орбитах. Они наблюдают за облачным покровом планеты, фиксируют контуры морей и материков, о чем передают сведения в Гидрометеоцентр.

Данные спутников важны и в процессе проведения космофотосъемки, используемой в геологии. С ее помощью возможно обнаружить крупные геологические структуры, связанные с месторождениями полезных ископаемых. Они помогают четко фиксировать лесные пожары, что актуально для таёжных просторов, где невозможно быстро заметить большой пожар.

С помощью космических снимков можно рассмотреть особенности почв и рельефа, ландшафтов, распределении подземных и наземных вод

С помощью спутников можно следить за переменами в растительном покрове, что особенно важно для специалистов сельского хозяйства

Естественные спутники

В официальном списке спутников Солнечной системы насчитывают 176, вращающихся вокруг 6 планет и 8 из пяти карликов. В 2012 году насчитывалось 200 миноритальных спутников. В поясе астероидов между Марсом и Юпитером проживает 76 объектов, у Юпитера – 4 троянских, 39 околоземных объекта и 14 марсианских. Есть также 84 транснептуновых объектов.

Меркурий и Венера лишены спутников, а естественный спутник Земли — Луна. Марс окружен Фобосом и Деймосом. Газовые гиганты располагают крупными системами: 4 луны Галилея, Титан у Сатурна и Тритон и Нептуна. У Урана есть 5 спутников, а Сатурн обладает еще шестью среднего размера.

Система Земля-Луна уникальна, потому что соотношение их масс намного больше, чем у других планет. Кроме того, лунная орбита относительно Солнца всегда вытянута.

Самые крупные спутники в Солнечной системе (больше 2500 км в ширину) – галилейские луны Юпитера, Луна и Тритон (Нептун).

Именование естественных спутников

При открытии естественного спутника ему присваивается обозначение и номер, а позже также собственное имя. Согласно традиции, правом выбора этого имени обладает первооткрыватель спутника. Предлагаемые им наименования должны соответствовать названиям ранее открытых спутников небесного тела, вокруг которого он обращается. Истории известны два исключения из традиции выбора названия первооткрывателем: названия первых семи спутников Сатурна и также четырёх спутников Урана были присвоены Джоном Гершелем, сыном астронома Уильяма Гершеля, а спутникам Юпитера, открытым с 1892 по 1974 год и остававшимся не названными первооткрывателями, имена были присвоены Международным астрономическим союзом в 1975 году.

С 1919 года регулированием присвоения названий спутников занимается Международный астрономический союз (МАС), а с 1973 года — созданная им Рабочая группа по номенклатуре планетной системы (англ. WGPSN).

Действует следующая процедура присвоения названий. Об открытии нового спутника сообщается в Центральное бюро астрономических телеграмм в Кембридже, которое присваивает ему временное обозначение (например, вида S/2017 S1 для спутника Сатурна) и рассылает информацию об открытии в циркуляре. Собственное имя присваивается после того, как элементы орбиты спутника будут установлены с достаточной точностью. Предложенное первооткрывателем именование представляется на обсуждение WGPSN, а по его итогам передаётся на утверждение исполнительному комитету и генеральной ассамблее МАС, которая и утверждает его окончательно.

Большая часть названий спутников заимствована из греческой и римской мифологии; исключением выступают спутники Урана, названия которых заимствованы из пьес Шекспира и поэмы Александра Поупа «Похищение локона», а также нерегулярные спутники Сатурна, для которых используются имена (в основном гигантов) из инуитской, галльской и скандинавской мифологии.

Принципы работы

Искусственный спутник представляет собой летательный аппарат, вращающийся вокруг Земли по геоцентрической орбите.

Для движения по орбите вокруг Земли космический аппарат должен иметь начальную скорость, равную первой космической скорости или немного превосходящую ее. Полеты ИСЗ выполняются на высотах от 150-160 километров до нескольких сотен тысяч километров. Нижнюю границу высоты полета ИСЗ обуславливает необходимость избежания процесса быстрого торможения в атмосфере. Период обращения спутника по орбите в зависимости от средней высоты полета может составлять от полутора часов до нескольких суток.

В конце ХХ века спутники стали запускать не только с поверхности Земли (с помощью ракет-носителей), но и с борта орбитальных станций и космических кораблей. Часто ракета-носитель выводит на орбиту одновременно несколько спутников — до тридцати за один раз.

Метеорологическая система «Метеор»

Погода интересует всех —
работников ферм, летчиков и лесничих — и нас, когда мы выходим утром. Но если у
нас достаточно знаний о сегодняшней погоде в нашей повседневной жизни (берёте
ли вы с собой зонтик или нет?), то специалистам в различных областях необходимы
долгосрочные прогнозы, которые позволят нам определить стратегию и тактику нашей
дальнейшей работы. Надежный прогноз погоды в долгосрочной перспективе требует
разработки теории общей циркуляции атмосферы, что требует систематических
метеорологических наблюдений на всей поверхности планеты.

В настоящее время на Земле
насчитывается около 10 000 метеорологических станций, но они не могут
предоставлять информацию из обширных океанов, их всего несколько в отдаленных
сухопутных районах, в Арктике и Антарктике, почти

80% планеты остается
«белым пятном» для метеорологов. Фактически они оставались до тех
пор, пока космические технологии не пришли на помощь ученым.

Только метеорологический
спутник, оснащенный специальным оборудованием, может предоставлять информацию о
погоде на всей планете с высоты ее орбиты. Но получение такой информации через
спутник само по себе не решает проблему — эта информация должна быть немедленно
обработана и передана на Землю для использования.

Впервые в Советском Союзе
метеорологические наблюдения из космоса проводились с искусственного спутника
Земли «Космос-144», который был запущен 28 февраля 1967 года. Через
два месяца в составе спутников Космос-154 и Космос-156 была запущена
экспериментальная система «Метеор». С 1969 года метеорологические
спутники, как и вся система в целом, называются «Метеор».

Наблюдения за облачным
покровом на дневной стороне земли проводятся с помощью телевизоров. Есть две
камеры, одна записывает правую, а другая — левую сторону полосы вдоль
спутникового тракта. Ширина полосы телекамер составляет около 1000 км.

ИК-устройства используются
для наблюдения за облачностью в основном в ночное время. Он настроен на
обнаружение теплового излучения от облаков или поверхности земли. Диапазон
инфракрасных датчиков (8-12 мкм) позволяет проводить наблюдения как ночью, так
и днем. Наблюдение также охватывает полосу шириной около 1000 км.

Снимки, сделанные
телевизионными и ИК-приборами, позволяют выявить такие особенности строения
облачных образований, которые недоступны для наблюдений с наземных метеостанций,
а общая телевизионная и ИК-информация позволяет более достоверно оценить
синоптическую обстановку и характер развития атмосферных процессов.

Актинометрические приборы
регистрируют потоки излучения от земли в диапазонах 0,3 — 3 мкм, 3-30 мкм и 8 —
12 мкм. При этом «проверяется» полоса шириной около 2500 км. Эти
наблюдения позволяют рассчитать тепловой «бюджет» нашей планеты,
определить температуру суши и поверхности моря, определить границы ледяного
покрова, рассчитать влагосодержание атмосферы.

За один оборот вокруг Земли
спутник получает телевизионную и инфракрасную информацию о площади около 8% и о
потоках излучения 20% поверхности Земли. Система из двух спутников на круговых
циркумполярных орбитах на высоте 625-630 км, плоскости которых пересекаются под
углом около 95°, обеспечивает получение информации с половины Земли в течение
одного дня, наблюдая за каждым из участков планеты с интервалом в 6 часов.

В Советском Союзе была
создана наземная система сбора, обработки и распространения метеорологической информации.
Для обеспечения его оперативного использования в наземных точках, разумеется,
используются электронные компьютеры.

Типы спутников

Различают следующие типы спутников:

— это спутники, предназначенные для исследования планет, галактик и других космических объектов.
Биоспутники — это спутники, предназначенные для проведения научных экспериментов над живыми организмами в условиях космоса. — пилотируемые космические аппараты — долговременные космические корабли — это спутники, предназначенные для передачи данных в целях предсказания погоды, а также для наблюдения климатаЗемли — спутники малого веса (менее 1 или 0.5 тонн) и размера . Включают в себя миниспутники (более 100 кг), микроспутники (более 10 кг) и наноспутники (легче 10 кг)
Экспериментальные спутники

Естественные спутники

В отличие от искусственных, естественными спутниками называются космические тела природного происхождения, которые вращаются вокруг планет. Ученые долгое время исследовали эти объекты. В результате сформировались две разные теории:

планетное происхождение;
астероидное.

В первом варианте от планеты откалывались большие куски, которые затем вращались вокруг неё. Под воздействием внешних сил они постепенно приобретали форму шара. Согласно второй теории, планеты притягивали астероиды. Делали они это с помощью своей гравитационной силы. Постепенно объекты начинали двигаться по орбите этой планеты и также приобретали круглую форму.

У Земли есть только один естественный спутник — Луна. Об этом стоит рассказать в реферате или сообщении на тему космических объектов. Ученым удалось выяснить, что составы планеты и спутника имеют одинаковые химические соединения. На основе этого они выдвинули предположение, что Луна раньше была частью Земли. Хотя ещё в 19 и 20 веках астрономы считали, что у нашей планеты есть несколько спутников. Но затем им удалось установить, что Луна является единственной.

Задачи и программы полетов вокруг Земли

Первый запуск

Оглавление

Именно СССР 4 октября 1957 года первым запустил в космическое пространство простейший спутник земли или ПС-1 на ракетоносителе Р-7, с космодрома Байконур. Возглавлял творческий коллектив создателей спутника Сергей Королев.

Сергей Королев и Юрий Гагарин

Технические характеристики у первого искусственного спутника земли достаточно примитивные по сравнению со спутниками, которые запускаются в наше время.

ПС-1 представлял из себя шар диаметром примерно 58 см., к которому были присоединены четыре антенны длинной 2,4 и 2,9 метра, они нужны были, для принятия радиоприёма. Масса ПС-1 была 83,6 кг. Внутри спутника находились датчики давления, температуры, вентиляторы, включающиеся от реле, которые начинали работать, если температура поднималась выше +30С, коммутирующие устройство, которое передавало сигнал от спутника на Землю.

ПС-1 отделился от ракетоносителя через 295 секунд после старта, а уже через 315 секунд после старта, он послал на землю первый радиосигнал, который мог принимать любой радиолюбитель, это были повторяющиеся на протяжении примерно около 2 минут сигналы: «Бип, Бип». Эти сигналы потрясли весь мир, началась эра космонавтики и гонки вооружений между СССР и США.

ПС-1 пробыл на эллиптической орбите Земли 92 дня и выполнил 1440 оборотов вокруг планеты, радиосигнал он продолжал передавать на протяжении 20 дней. После чего скорость вращения ПС-1 начала снижаться, и 4 января 1957 года он сгорел в плотных слоях атмосферы из-за высокого трения.

Естественные спутники

Они созданы природой, они не контролируются человеком, они постоянны, ими нельзя манипулировать или использовать для общения.

Естественные спутники могут рассматриваться как планеты, кометы и астероиды, которые вращаются вокруг звезд, таких как восемь планет в Солнечной системе Земли, а также многие другие малые планеты, кометы и астероиды, вращающиеся вокруг Солнца. Они остаются на орбите гравитационного притяжения между спутником и другим объектом.

Точно так же Луна — спутник Земли; Фобос и Деймос с Марса; главными спутниками Юпитера являются Ио, Европа, Ганимед и Каллисто, в дополнение к другим 69 открытым; от Нептуна — Протей, Тритон и Нереида; Земля, Венера, Юпитер — спутники Солнца; У Сатурна 62 спутника, а у Урана 27.

Естественные спутники предоставляют актуальную информацию об эволюции, работе и происхождении их систем, которая дает ключ к пониманию образования солнечных систем.

Самые первые

1957 г. — Запущен первый в мире искусственный спутник Земли (СССР).
1958 г. — Выведен на орбиту первый американский искусственный спутник «Эксшюрер-1».
1960 г. — Запущен первый метеорологический спутник «Тирос-1» (США).
1963 г. — Запущен первый спутник с ретранслятором «Синком-2» (США).
1964 г. — Запущен первый итальянский геофизический спутник «Сан-Марко».
1971 г. — Вокруг Марса облетел первый космический аппарат, американский «Маринар-9».

Интересные факты об искусственных спутниках Земли привлекают внимание практически каждого человека, так как эта тема очень интересная. Космическая эра наступила уже больше полувека назад, и за все это время скопилось большое количество любопытной информации

Первый спутник, который отправился во внеземные просторы, назывался ПС-1 или простейший спутник
. Его вывел на орбиту ракетоноситель, запуск производился из полигона СССР, теперь он называется Байконур. Это событие положило начало освоению космоса.
Вес ПС-1 приблизительно 83 кг
. Он имел вид шара с диаметром 58 см. На нем были четыре антенны длиной около трех метров, они использовались для передачи сигналов. На 315 секунде после старта ПС-1 выдал первые позывные, которые с нетерпением ждал весь мир.
Первопроходец пребывал на орбите 92 дня
. За это время успел преодолеть 60 млн км, что равняется 1440 оборотам вокруг земного шара. Радиопередатчик его смог продержаться две недели после запуска.
Создатель первопроходца Сергей Королев мог получить Нобелевскую премию
, но так как в советское время все было общее, то и достижение великого ученого стало «победой всего советского народа». Долгие девять лет не было даже известно, кто смог подарить миру такое достижение.
Благодаря первому ИС, удалось изучить поверхностные слои ионосферы
. Также он помог получить информацию об условиях работы аппаратуры, они очень пригодились при следующих запусках последователей ПС-1.
Газеты того времени писали, что спутник можно увидеть на небе без использования специальных приспособлений, но это было не так
. То, что все принимали за ПС-1, было центральным блоком ракеты. Он весил около семи тонн, его нахождение на орбиту было произведено одновременно со спутником, точнее, он вывел туда ПС-1. Блок «плавал» в небе, пока не сгорел.
На сегодня просторы вокруг земного шара бороздят приблизительно 13 тысяч искусственных спутников
. Они очень полезны, так как «умеют делать» много важных вещей. Благодаря им могут работать спутниковые телефоны в любой точке нашей планеты, так же, как и спутниковые навигационные системы; корабли приходят в порт; работает спутниковое телевидение. Часто мы сталкиваемся при просматривании карты самых известных поисковых систем с вкладкой «вид из спутника», что дает возможность увидеть фото любой части планеты с огромной высоты.
Схема запуска сродни вбрасыванию камня
. Если точнее, то спутник нужно закинуть с такой скоростью, чтобы он мог вращаться вокруг планеты самостоятельно. Параметры такого вброса: 8 км/с, и делать это нужно за пределами атмосферы. Иначе трение о воздух станет помехой. Если все получилось, то спутник будет обитать на околоземной орбите, без посторонней помощи и без остановок.
В начале 2000-х на знаменитом аукционе еВау продавали копию ПС-1
. Как утверждают некоторые эксперты, во времена СССР было создано около 20 идентичных моделей, на которых проводилось тестирование и демонстрация. Точное количество копий до сих пор неизвестно, так как информация была секретная, но по сей день много музеев утверждает, что в их коллекции присутствует аналог ПС-1.
За историю запусков спутников был единственный случай уничтожения его метеоритом
. Зарегистрирован он в 1993 году. Это был ИС Европейского космического агентства «Олимпус».
В 1978 году был проведен первый запуск спутника GPS
.
В том же 1978 году произошло падение спутника-шпиона, запущенного СССР
. Он назывался Космос 954, в себя включал ядерный реактор. Результатом этого стало заражение территории больше 100 тысяч квадратных километров.

Виды искусственных спутников Земли

Искусственные спутники Земли отличаются по своему назначению: исследовательские спутники, спутники связи, метеорологические, навигационные спутники (GPS, Глонасс), спутники для мониторинга и исследования поверхности Земли — это могут быть оптические спутники наблюдения, съемки, контроля запусков ракет, крупных взрывов, массового загрязнения, пожаров, температурных потоков в морях и океанах и др.

Спутники отличаются своими
орбитами: Есть спутники с круговой орбитой, с удлиненной эллиптической орбитой
и геостационарные спутники, последние кружат строго над экватором на высоте 36
000 км. и на этой высоте орбитальный период составляет ровно один день, что
заставляет такой спутник выглядеть неподвижным от Земли к наблюдателю. Такие
спутники очень хорошо подходят в качестве ретрансляторов ТВ-сигнала, потому что
антенны, выровненные по такому спутнику, не должны быть выровнены регулярно.
После настройки, антенна получает сигнал непрерывно.

На круговой орбите,
проходящей через полюса Земли, спутник может постепенно «видеть» всю
поверхность Земли с относительно небольшой высоты. Такие орбиты выгодны для
разведки и фотографирования.

Длинные эллиптические орбиты позволяют
видеть почти все полушарие сразу, такие орбиты хороши для метеорологических
спутников.

По отношению к высоте орбиты,
спутники описываются как низкие и высокие. На низких орбитах, спутники могут
работать от нескольких дней до нескольких лет, а затем войти в атмосферу и
сгореть. Спутники на высоких орбитах могут совершать орбитальные полеты на
Землю в течение многих, многих лет.

Заключение

В этой работе показаны
условия строительства первого искусственного спутника Земли и всех последующих.
В работе содержатся материалы, отражающие борьбу двух могущественных держав за
приоритет в космосе. Это свидетельствует о том, что народы мира отдают дань
уважения нашим ученым, которые стали пионерами в освоении космоса. В
заключение, работая с интернет-ресурсами, я понял, что в настоящее время мы не
ограничиваемся изучением того материала, который находим интересным, при
условии, что сможем его проанализировать. Эта работа расширила мои горизонты, и
теперь мое желание получить техническое образование полностью оправдано, потому
что это так интересно!