Что такое спутник? Виды спутников. Зачем на самом деле запускают искусственные спутники
В широком смысле спутник - это попутчик или товарищ, тот, кто сопровождает кого-то в пути. Но спутники есть не только у людей. Планеты тоже имеют своих «попутчиков». Какие они бывают? Когда впервые появился искусственный спутник?
Возникновение спутников
В астрономии понятие «спутник» впервые появилось благодаря ученому Иоганну Кеплеру. Он употребил его ещё в 1611 году в своей работе Narratio de Iovis Satellitibus. В обычном понимании планетные спутники - это космические тела, которые вращаются вокруг планет. Они обращаются по собственной орбите под действием гравитационных сил своего «старшего компаньона».
Естественные спутники - это тела, которые появились природным путем, без участия человека. Они могут образоваться из газа и пыли или же из осколка какого-либо небесного тела, захваченные силами притяжения планеты. Попадая под влияние гравитационных сил, они преобразовываются, например, сжимаются и уплотняются, приобретают шарообразную форму (не всегда) и т. д.
Предполагается, что большинство современных спутников планет - их осколки, отколовшиеся в результате столкновения, или бывшие астероиды. Как правило, они состоят изо льда и минералов, в отличие от планет, не имеют металлического ядра, усеяны кратерами и разломами.
При открытии спутника ему присваивают номер. Затем первооткрыватель имеет право его назвать по собственному усмотрению. Традиционно их имена связывают с мифологией. Лишь у Урана они названы в честь литературных персонажей.
Спутники планет
У планет может быть самое разнообразное количество «компаньонов». У Земли он всего один - Луна, а вот у Юпитера их насчитывается 69. У Венеры и Меркурия спутников нет. Периодически появляются заявления об их обнаружении, однако все они вскоре опровергаются.
Спутник Юпитера, Ганимед, считается самым большим в Солнечной системе. Он состоит из силикатов и льда, а в диаметре достигает 5 268 километров. Полный оборот вокруг Юпитера занимает у него 7 дней и 3 часа.
У Марса два «попутчика» с впечатляющими названиями Деймос и Фобос, что с греческого языка переводится как «ужас» и «страх». Они обладают формой приближенной к трехосному эллипсоиду (длина полуосей неодинакова). Ученые утверждают, что скорость Фобоса постепенно снижается, а сам он приближается к планете. Однажды он просто упадет на Марс или же разрушится, образовав планетное кольцо.
Луна
Единственный естественный земной спутник - Луна. Это самое близкое и наиболее изученное нами небесное тело за пределами планеты Земля. Она обладает ядром, нижней, средней, верхней мантиями и корой. Также на Луне есть атмосфера.
Кора спутника состоит из реголита - остаточного грунта из пыли и каменистых обломков метеоритов. Поверхность Луны покрыта горами, бороздами, хребтами, а также морями (крупные низменности, покрытые застывшей лавой). Её атмосфера сильно разрежена, из-за чего небо над ней всегда черное и звездное.
Движение Луны вокруг Земли сложное. На него влияет не только гравитация нашей планеты, но и её сплюснутая форма, а также притяжение Солнца, которое притягивает Луну сильнее. Её полное обращение занимает 27,3 суток. Её орбита находится в плоскости эклиптики, в то время как у большинства других спутников она расположена в зоне экватора.
Луна вращается и вокруг своей оси. Однако это движение синхронизировано так, что к Земле она повернута всегда одной и той же стороной. Такое же явление наблюдается и у Плутона с его спутником Хароном.
Искусственные спутники
Искусственные спутники - это аппараты, созданные человеком и отправленные на околопланетную орбиту. Внутри них находятся различные приборы, необходимые для исследований.
Как правило, они беспилотные и управляются с земных космических станций. Чтобы запустить их в космос, используют специальные пилотируемые аппараты. Спутники бывают:
- исследовательские - для изучения космоса и небесных тел;
- навигационные - для определения местоположения объектов Земли, определения скорости и направления приемника сигнала (GPS, "Глонас");
- спутники связи - передают радиосигнал между отдаленными точками на Земле;
- метеорологические - получает данные о состоянии атмосферы для прогнозирования погоды.
Первый искусственный спутник Земли был выпущен в период Холодной войны в 1957 году. Он был отправлен от СССР и назывался "Спутник-1". Годом позже США выпустили «Эксплорер-1». Только через несколько лет за ними последовали Великобритания, Канада, Италия, Франция, Австралия и многие другие страны.
В нашей группе в вк (vk.com/posterspbru) один из пользователей оставил такой шутливо саркастический комментарий:
- Моня, куда ви смотрите?
- В звёзды. Ви не поверите, там 8000 спутников!
- И шо, стало легче дышать?
Он навел нас на мысль о данной статье.
Пожалуй, что друг Мони прав - в прямом смысле слова дышать спутники людям не помогают. Хотя это вопрос спорный, ибо спутники способны спасти от ситуаций, в которых люди могут задохнуться. Вероятно, многие из нас редко задумываются о том, как сильно спутники влияют на нашу жизнь.
Вот некоторые из приложений, которые обеспечивают нам спутники.
1. Спутники отправляют телевизионные сигналы в дома, но они также являются основой для кабельного и сетевого ТВ. Другими словами, нет спутников - нет новостей, нет трансляций спортивных матчей, нет Олимпиады в прямом эфире и т.п. Спутники передают сигналы от центральной станции, которая генерирует программы для более мелких станций, которые передают сигналы на местном уровне. Все прямые включения возможны благодаря спутникам.
2. Спутники обеспечивают телефонную связь на самолетах и часто являются единственным каналом телефонной связи для многих сельских регионов и районов, где телефонные линии повреждены в результате стихийных бедствий. Спутники также обеспечивают первичный источник синхронизации для сотовых телефонов и пейджеров. В 1998 году отказ спутника продемонстрировал эту зависимость - временно замолчало 80% пейджеров в США, публичное национальное радио было не в состоянии распространять свои передачи по филиалам и передавало только через веб-сайт, а в вечерних новостях CBS была заморожена видео-картинка и транслировалось только аудио.
3. Спутниковые навигационные системы позволяют любому пользователю ориентироваться на местности. GPS навигаторы являются частью современного мира, независимо от того, используют их в частных автомобилях или же в коммерческих или военных целях для навигации на суше, на море или в воздухе. И, кстати, GPS навигация играет решающую роль во многих ситуациях, например, когда корабль держит курс на гавань в плохую погоду.
4. Спутники связывают компании с поставщиками, являются основой для международных видеоконференций, обеспечивают мгновенную авторизацию кредитной карточки и проведение банковских операций. Без спутника на орбите, вы не будете иметь возможность оплачивать товары в гипермаркете своей банковской картой.
5. Спутники обеспечивают метеорологов данными о погоде, с помощью которых они следят не только за тем, будет ли сегодня облачно или солнечно, но и за извержениями вулканов, ураганами, утечками газов и т.п. Возвращаясь к вопросу о Моне и его друге, в ряде случаев, спутники помогут человеку дышать, просто потому что предупредят его о том, что в место, где он находится, движется облако токсичных газов. Или спутник может спасти его в море или на суше, передав сигнал радиомаяка службам спасения.
Спутник являются одним из основных источников данных для исследований изменения климата. Спутники мониторят температуру океана и течения. Они могут указать на загрязнения воздуха, помочь организовать спасательные операции в регионах стихийных бедствий, помочь найти людей в отдаленных регионах, передавать сигналы бедствия и т.п.
6. Спутник могут обнаружить подземные воды и минеральные источники, следить за передачей питательных веществ и загрязняющих веществ из земли в водные источники, измерять температуру земли и воды, измерять рост водорослей в морях и эрозию верхнего слоя почвы на суше. Они могут эффективно контролировать крупномасштабные инфраструктуры, к примеру, топливные трубопроводы, которые нужно проверять на наличие утечек с помощью спутников, а не ручного труда (что займет многие часы). Снимки со спутников помогают разным отраслям, и даже вы можете воспользоваться Google Earth именно благодаря спутникам.
Спутники оказывают большое значение на развивающиеся страны, так как они обеспечивают их население в удаленных регионах доступом к данным, образовательной информации, медицинским сведениям и т.п. Человек может получить правильное лечение только благодаря тому, что его врач проконсультировался с более опытным коллегой по спутнику.
7. Космические исследования невозможны без спутников. Спутники-телескопы играют решающую роль в понимании множества космических явлений.
Антропогенные спутники на орбите Земли сильно влияют на нашу современную жизнь, хотя многие не осознают этого. В какой-то степени спутники помогают нам дышать свободно, обеспечивая нас данными, своевременной помощью, возможностями. Спутники делают жизнь безопаснее, обеспечивают массу современных удобств, а также помогают транслировать развлечения и изучать Землю и космос.
Для чего нужны спутники?
Кто из нас радостно не кричал, глядя в глубокое звездное небо: - Смотри, смотри, спутник летит! И этот спутник совсем не ассоциировался ни с чем, кроме космоса.Но теперь - совсем другая история! Спутники - это и связь, и телевидение, и определение координат, и охрана, и Интернет. И много еще чего придумают люди, чтобы космические технологи служили на благо человека.
А мы расскажем вам, почему и какие на сегодняшний день способы использования спутниковых систем наиболее популярны.
Почему иногда только спутниковые технологии могут быть единственным вариантом развития?
При устройстве наземных линий применяют провода - оптоволоконные или медные, или при беспроводной технологии - сотовые сети или радиоизернет. Все эти достаточно затратные работы имеют всегда существенные недостатки:
- ограничение покрытия территории. Любой передатчик или приемник сигнала имеет определенную площадь работы, которая зависит от мощности и ландшафта местности;
- вопросы модернизации сетей всегда касаются технических возможностей и целесообразности затрат финансовых ресурсов;
- часто бывает невозможно быстро демонтировать оборудование и развернуть станцию в новом месте.
Спутники всегда нас найдут
Без спутниковых технологий мы бы никогда не имели возможность найти друг друга на нашей большой планете.Глобальная система определения координат позволяет точно устанавливать местоположение объектов (долготу, широту, и даже высоту над уровнем моря), а также направления движения и скорость этого объекта.
Известная американская система GPS (Global Positioning System) включает 24 искусственных спутника, широкую сеть наземных станций, которые имеют неограниченную возможность для подключения пользовательских терминалов.
GPS - система работает беспрерывно. Использовать ее может любой человек планеты, надо только приобрести GPS-навигатор . Производители предлагают портативные, автомобильные, авиационные, морские модели. Поисковые работы и спасательные операции ни в одной стране мира не обходятся без помощи GPS.
Не так давно Россия развернула свою систему навигации ГЛОНАСС, аналогичную американской, и с таким же уровнем точности определения координат.
Обе системы абсолютно доступны и бесплатны.
Спутники нас охраняют
Особенно это актуально в автомобильной индустрии. Основная охранная система успешно сочетается с каналами спутниковой связи, системой GPS и традиционными методами радиолокации.Как работают спутниковые охранные комплексы?
Центральный блок с охранными датчиками скрытно устанавливается на автомобиле. В случае возникновения нештатной ситуации сигнал от центрального блока по каналам связи передается владельцу или диспетчеру. GPS-система помогает отслеживать маршрут, местоположение, режим движения в реальном времени.
Спутники нас развлекают
Самая актуальная и самая известная тема - спутниковое телевидение . Но мы уже настолько привыкли к тарелкам на наших домах, что практически его не замечаем. А ведь всего лишь три устройства: антенна , ресивер , конвертер доставляют нам необычайное удовольствие от просмотра любимых программ телевидения.Разница от традиционной телевизионной антенны в том, вместо вышки выступает спутник и передает цифровой сигнал. За счет этого получается большой выбор каналов и качество изображения.
Спутники связывают нас с друзьями
Самые распространенные и известные глобальные спутниковые системы связи (ГССС): Globalstar, Inmarsat, Iridium, Thuraya. В самом начале их создания предполагалось, что эти системы организуют подвижную и стационарную телефонию там, где отсутствуют линии связи. В дальнейшем развитии появились новые возможности: выход в Интернет, передача информации в различных форматах. И ГССС стали мультисервисными.Если описывать работу этих систем в двух словах, то получится так.
Спутник принимает сигнал абонента и передает его на ближайшую станцию на Земле. Станция определяет сигнал, выбирает маршрут и направляет его по наземным сетям или спутниковому каналу до пункта приема.
Различие между глобальными системами спутниковой связи в стоимости трафика, размерах и стоимости абонентских терминалов, площадями покрытия, а также в технических особенностях концепции самой системы.
Спутники помогают нам удобно жить
Активно развивается спутниковая система Very Small Aperture Terminal - VSAT. Эта система - как основа для конструктора: можно добавить оборудования и получить доступ в Интернет, другое оборудование - и уже объединены локальные сети пользователей на разных территориях. А еще можно - собирать данные, резервировать каналы связи, управлять различными производственными процессами, организовывать удаленные видео- и аудиоконференции.Такую систему легко развернуть и начать работать. Качество связи, простота содержания и использования уже оценили финансовые учреждения, торговые сети, крупные промышленные предприятия.
Сеть на базе VSAT состоит их центральной управляющей станции (ЦУС), абонентских терминалов и спутника-ретранслятора.
С дальнейшим развитием неизбежно все системы станут доступнее, дешевле, удобнее и проще в управлении и понимании происходящих процессов ассимиляции нашей обыденной жизни со спутниковыми технологиями.
Теперь, мечтательно взглянув на ночное небо и увидев движущуюся звездочку, вы подумаете, что они, спутники, значительно облегчают и разнообразят жизнь. И это - замечательно.
Телекоммуникационные спутники обычно размещаются на геостационарной орбите (GEO). которая является круговой орбитой с высотой в 35 786 километров над экватором Земли и следуют по направлению вращения Земли. У объекта в GEO есть орбитальный период, равный периоду вращения , поэтому для наземных наблюдателей он кажется неподвижным и занимает фиксированное положение на небе.
Спутники в GEO позволяют осуществлять постоянную связь , передавая сигналы радиочастот от стационарных антенн. Эти сигналы не очень отличаются от сигналов, которые используются при передаче широковещательного наземного телевидения и обычно имеют частоту в 3-50 раз выше. Сигнал, принимаемый спутником, усиливается и передается обратно на Землю, позволяя устанавливать связь между точками, расположенными на расстоянии тысяч километров между собою.
Особое свойство, которое делает геостационарные спутники чрезвычайно привлекательными, является их способность к передаче информации . Ретранслируемый сигнал может быть принят антеннами где угодно в зоне охвата спутника, сопоставимой с размером страны, области, континента или даже всего полушария. Любой человек у которого есть небольшая антенна 40-50 см в диаметре, может стать прямым пользователем спутника.
Спутник, работающий на геостационарной орбите, не нуждается ни в каком двигателе и его пребывание на орбите Земли может продлиться долгие годы. Трение от тонких верхних слоев атмосферы в конечном счете замедлит его и заставит опускаться все ниже и, в конце концов, он сгорит в более низких слоях атмосферы.
Если спутник запускается с большим количеством топлива, он перемещается быстрее и радиус его орбиты больше. Большая орбита означает, что угловое движение спутника вокруг Земли медленнее. Как пример, Луна, находящаяся в 380 000 км от Земли, имеет орбитальный период в 28 дней.
Спутники находящиеся на околоземной орбите (LEO), такие как , многие научные и спутники наблюдения работают в намного более низких высотах: они делают полный круг обращения вокруг Земли приблизительно за 90 минут на высотах в нескольких сот километров.
Телекоммуникационные спутники могут также находиться на LEO, будучи видимыми с любого места в течение 10-20 минут. Чтобы гарантировать непрерывность передачи информации в таком случае понадобиться развертывание десятков спутников.
Телекоммуникационные системы на LEO могут потребовать 48, 66, 77, 80 или даже 288 спутников для оказания необходимых услуг. Несколько из этих систем были развернуты, чтобы обеспечить связь для мобильных терминалов. Они используют относительно низкие частоты (1.5-2.5 ГГц), которые находятся в том же самом диапазоне, как и частоты, используемые в мобильных сетях с GSM. Тот факт, что для данного типа спутников не требуется каких-либо дорогостоящих передающих и принимающих устройств – плюс для них: никакое тщательное отслеживание спутника в этом случае не нужно. Кроме того, низкая высота минимизирует задержку времени прохождения сигнала и требует меньше мощности передатчиков, необходимых для установления связи.
Естественными спутниками называют сравнительно небольшие космические тела, которые вращаются вокруг более крупных планет-«хозяев». Отчасти им посвящена целая наука – планетология.
В 70-х годах астрономы предполагали, что Меркурий имеет несколько зависящих от него небесных тел, так как уловили вокруг ультрафиолетовое излучение. Позднее оказалось, что свет принадлежал далекой звезде.
Современная аппаратура позволяет более подробно исследовать ближайшую к Солнцу планету. Сегодня все планетологи в унисон твердят, что у неё спутников нет.
Спутники планеты Венера
Венеру называют подобной Земле, так как у них одинаковые составы. Но если говорить про естественные космические объекты, то планета, названная именем богини любви, близка к Меркурию. Эти две планеты Солнечной системы уникальны тем, что совершенно одиноки.
Астрологи считают, что ранее у Венеры могли наблюдаться таковые, но на сегодняшний день не обнаружено ни единого.
Сколько естественных спутников у Земли?
У нашей родной Земли множество спутников, но только один естественный, о котором знает каждый человек еще с младенчества – это Луна.
Размер Луны превышает четверть диаметра Земли и составляет 3475 км. Она является единственным небесным телом со столь крупными габаритами относительно «хозяина».
Удивительно, но её масса при этом невелика - 7.35×10²² кг, что указывает на низкую плотность. Множественные кратеры на поверхности видны с Земли даже без каких-либо специальных устройств.
Какие спутники у Марса?
Марс – достаточно маленькая планета, которую иногда называют красной из-за алого оттенка. Его придаёт оксид железа, входящий в её состав. На сегодняшний день Марс может похвастать двумя естественными небесными объектами.
Оба спутника – Деймос и Фобос были открыты Асафом Холлом в 1877 году. Они являются самыми маленькими и самыми темными объектами в нашей комической системе.
Деймос переводится как древнегреческий бог, сеющий панику и ужас. Исходя из наблюдений, он постепенно отдаляется от Марса. Фобос, носящий имя бога, приносящего страх и хаос – единственный спутник, который находится так близко к «хозяину» (на расстоянии 6000 км).
Поверхности Фобоса и Деймоса обильно покрыты кратерами, пылью и разными сыпучими породами.
Спутники Юпитера
На сегодняшний день у гиганта Юпитера 67 спутников – больше, чем у прочих планет. Самые крупные из них считаются достижением Галилео Галилея, так как были открыты им в 1610 году.
Среди небесных тел, вращающихся около Юпитера, стоит отметить:
- Адрастею, диаметром 250×147×129 км и массой ~3,7·1016 кг;
- Метиса - размеры 60×40×35 км, вес ~2·1015 кг;
- Фиву, обладающую масштабами 116×99×85 и массой ~4,4·1017 кг;
- Амальтею - 250×148×127 км, 2·1018 кг;
- Ио с весом 9·1022 кг при 3660×3639×3630 км;
- Ганимеда, который при массе 1,5·1023 кг имел диаметр 5263 км;
- Европу, занимающую 3120 км и весящую 5·1022 кг;
- Каллисто, при диаметре 4820 км имеющего массу 1·1023 кг.
Первые спутники были открыты в 1610 году, некоторые с 70-х по 90-е годы, затем в 2000, 2002, 2003. Последние из них обнаружены в 2012 году.
Сатурн и его спутники
Найдено 62 спутника, из которых 53 имеют названия. Большинство из них состоит из льда и каменных пород, отличаясь отражательной особенностью.
Самые крупные космические объекты Сатурна:
Сколько спутников у Урана?
На данный момент Уран имеет 27 естественных небесных тел. Они названы именами персонажей известных произведений, авторами которых являются Александр Поуп и Уильям Шекспир.
Названия и список по количеству с описанием:
Спутники Нептуна
Планета, название которой созвучно с именем великого бога морей, была обнаружена в 1846 году. Она стала первой, которую нашли при помощи математических расчетов, а не благодаря наблюдениям. Постепенно у неё открывали новые спутники, пока не насчитали 14.
Список
Спутники Нептуна названы в честь нимф и различных морских божеств из греческой мифологии.
Прекрасная Нереида была открыта в 1949 году Жераром Койпером. Протей представляет собой несферическое космическое тело и детально исследуется планетологами.
Гигантский Тритон является самым ледяным объектом Солнечной системы с температурой -240°C, а также единственным спутником, вращающимся вокруг себя в направлении, противоположном вращению «хозяина».
Практически все спутники Нептуна имеют на поверхности кратеры, вулканы - как огненные, так и ледовые. Они извергают из своих недр смеси метана, пыли, жидкого азота и прочих веществ. Поэтому человек не сможет находиться на них без специальной защиты.
Что такое «спутники планет» и сколько их всего в Солнечной системе?
Спутниками являются космические тела, меньшие по размеру, чем планеты-«хозяева» и вращающиеся по орбитам последних. Вопрос о происхождении спутников до сих пор открыт и является одним из ключевых в современной планетологии.
На сегодня известно 179 естественных космических объектов, которые распределены следующим образом:
- Венера и Меркурий – 0;
- Земля – 1;
- Марс – 2;
- Плутон – 5;
- Нептун – 14;
- Уран – 27;
- Сатурн – 63;
- Юпитер – 67.
Технологии совершенствуются с каждым годом, находя больше небесных тел. Возможно, в скором времени будут обнаружены новые спутники. Нам остается только ждать, постоянно проверяя новости.
Самый большой спутник в Солнечной системе
Самым масштабным в нашей Солнечной системе считается Ганимед – спутник гигантского Юпитера. Его диаметр по подсчетам ученых составляет 5263 км. Следующим по размеру идёт Титан с размером 5150 км – «луна» Сатурна. Закрывает тройку лидеров Каллисто – «сосед» Ганимеда, с которым они делят одного «хозяина». Его масштаб составляет 4800 км.
Зачем планетам нужны спутники?
Планетологи во все времена задавались вопросом «Зачем нужны спутники?» или «Какое влияние они оказывают на планеты?». Исходя из наблюдений и подсчетов, можно сделать некоторые выводы.
Естественные спутники играют важную роль для «хозяев». Они создают определенный климат на планете. Не менее важно и то, что они служат защитой от астероидов, комет, иных опасных небесных тел.
Несмотря на столь значительное воздействие, спутники всё же не являются обязательными для планеты. Даже без их наличия на ней может образоваться и поддерживаться жизнь. К этому выводу пришел американский ученый Джек Лиссауэр из научного космического центра NASA .