Как страны выходили в космос / Хабр
Дорога в космос нелегка, и разные страны шли по ней своими путями. Кому-то удавалось достичь цели с первой попытки, кто-то героически преодолевал неудачи и провалы, кто-то шел к космосу годами и десятилетиями, а кто-то и вообще свернул свою национальную космическую программу. Сегодня, во Всемирную неделю космоса, самое время вспомнить, как страны выходили в космос.
Необходимое примечание
Сейчас иногда проскальзывает пренебрежительное отношение к ракетам-носителям. А зря — без ракеты никакой спутник никуда не полетит. Сделать (или заказать) свой спутник для страны сейчас на порядок проще, чем строить полноценную космическую программу. Именно поэтому здесь будет говориться о странах, построивших полный космический цикл и запустивших спутник на собственной ракете-носителе.
СССР
Советский Союз разрабатывал межконтинентальную ракету (Р-7) с 1954 года. 15 мая 1957 года состоялся первый испытательный пуск. Неудача — еще на стартовом столе в одном из боковых блоков начался пожар, который за две минуты полета ракеты повредил блок настолько, что он отвалился самостоятельно всего за несколько секунд до штатного разделения. Во время второй попытки пуска ракета даже не захотела отрываться от земли. Третий пуск тоже оказался аварийным — на первой минуте полета ракета закрутилась вокруг продольной оси и развалилась. Только 21 августа, с четвертого раза, ракета отработала полностью нормально. Но вот беда — головная часть, в которой должна будет находиться ядерная бомба, разрушилась при входе в атмосферу. В сентябре произвели еще один пуск, и головная часть снова разрушилась. Программу военных испытаний продолжать было нельзя — нужно было переделывать теплозащиту головной части. И тут возникла замечательная возможность — с июля 1957 года в мире шел Международный геофизический год. США много говорили о своем намерении запустить первый спутник. А тут есть свободный старт, люди и ракета. То, что Р-7 может вывести спутник на орбиту было известно еще на стадии проектирования, и уже разрабатывался научный спутник, он же объект «Д». Но сроки его изготовления запаздывали, и уже в феврале 1957 года было принято решение заменить сложный спутник простым.
Первый же запуск оказался успешным — в ночь на 5 октября (в Москве была половина одиннадцатого 4 октября, а на Байконуре — уже половина первого 5 октября) первый в истории человечества искусственный спутник Земли вышел на орбиту.
Запуск не обошелся без отказов техники. Ракеты семейства «Р-7» до сих пор набирают мощность в три этапа (помните «Предварительная — Промежуточная — Главная — Подъем»?). Один из двигателей запаздывал и вышел на режим меньше, чем за секунду до аварийной отмены старта. На шестнадцатой секунде отказала система опорожнения баков, следящая за максимально полным использованием топлива, топливо стало расходоваться неоптимально, и двигатель второй ступени выключился на секунду раньше запланированного. К счастью, набранной скорости хватило, чтобы выйти на орбиту, и люди всей Земли смогли увидеть движущуюся рукотворную звездочку. Несмотря на простоту, спутник оказался полезным для науки — его сигналы позволяли изучать ионосферу, а данные, которые были закодированы в частоте «бипов» и длительности паузы между ними, позволили проверить правильность расчетов по температурному режиму спутника на орбите. Слежение за спутником также позволило оценить плотность атмосферы в окрестностях Земли и рассчитывать сроки жизни аппаратов на разных орбитах. А про политическое значение я и не говорю — первый спутник показал, что СССР находится на переднем крае науки и техники. Сотни и тысячи людей во всем мире «заболели» космосом.
США
Начало «космической гонки» для США было неприятным. После стольких слов о намерении запустить спутник, увидеть на орбите «красную луну» очень обидно. Военные переживали, что СССР захватил «стратегическую высоту», откуда скоро сможет безнаказанно сбрасывать атомные бомбы на США. Политики расстраивались из-за того, что «передовой капиталистический строй» оказался не таким уж и передовым. Отдельная небольшая хохма состояла в том, что 10 октября 1957 года вышел роман Айн Рэнд «Атлант расправил плечи», в котором социалистические идеи приводили к технической деградации человечества.
С точки зрения техники положение было не очень — США полагались на огромный флот бомбардировщиков и не торопились создавать мощные ракеты. Поэтому первые американские ракеты-носители собирались «с бору по сосенке» из доступных ракет, а масса спутников на порядок уступала советской.
Вернер фон Браун, который во второй половине 50-х годов активно пытался лоббировать идею запуска спутника, заявил о готовности запустить первый американский спутник, но ему сначала отказали по политическим причинам — американские военные заявили о такой же готовности, а вывезенному из нацистской Германии фон Брауну не хотели давать приоритет. 6 декабря 1957 года США громко анонсировали о запуске своего первого спутника «Vanguard». Запуск выглядел так:
Спутник весом 1,3 кг улетел в кусты, и, решив что он уже на орбите, стал слать свои «бипы». Пресса зашлась в зубоскальстве, придумывая имена вроде «Флопника», «Упсника» и «Капутника». После такой эпической неудачи правительство дало шанс фон Брауну. Ему тоже не было легко — ракета Redstone, надежная и отработанная, не могла вывести ничего на орбиту. Пришлось добавить еще целых три ступени с твердотопливными двигателями от боевых ракет. Эти три ступени не имели никакой системы управления, и, для того, чтобы спутник вышел на орбиту, связка верхних ступеней со спутником раскручивалась на земле, чтобы, после отделения от первой ступени, сохранить правильный вектор разгона. На видео пуска хорошо видно это вращение:
Первый американский спутник был запущен 31 января 1958 года. Он весил всего 8,3 кг, не считая не отделявшейся четвертой ступени, ровно в 10 раз меньше первого советского спутника. Но, несмотря на это, в нем впервые были применены транзисторы, а из научного оборудования удалось втиснуть счетчик Гейгера. Благодаря ему были открыты радиационные пояса ван Аллена. А США впереди ждала долгая и тяжелая космическая гонка, в которой они будут терпеть поражение за поражением до середины 1960-х, но, не потеряв решимости, сумеют ответить советским успехам пилотируемой лунной программой.
Первый небольшой триумф
Франция
Про первые спутники других стран знают меньше, а зря. Внезапно, третьей страной, запустившей спутник самостоятельно, стала Франция. На базе военной программы «драгоценные камни» была создана ракета-носитель Diamant («Алмаз»):
Которая 26 ноября 1965 года, с первой попытки, вывела на орбиту спутник «Астерикс» (да-да, названный в честь мультипликационного персонажа) массой 40 кг с радарным ответчиком, акселерометрами и датчиками угловых скоростей. Научной аппаратуры на спутнике не было. «Астерикс» был выведен на довольно высокую орбиту, летает до сих пор и не сгорит в атмосфере еще несколько веков.
Наверное, правильнее было бы назвать спутник Обеликсом…
Последующая космическая программа Франции была весьма любопытной, например, это была единственная страна, запускавшая в космос кошек. Кошки оказанной чести не оценили и сбегали, кто перед стартом, кто после посадки…
Наработки по Diamant легли в основу ракеты-носителя Ariane, и Франция до сих пор сохраняет космический стек технологий, в составе Европейского космического агентства и консорциума Arianespace.
Япония
Четвертое место занимает Япония. Поскольку технологии космических ракет очень тесно связаны с технологиями военных ракет, разработка которых обязательно вызвала бы серьезные политические проблемы, японцам пришлось придумывать такой способ сделать космическую ракету, чтобы она была совершенно непригодна в военных целях. Им это удалось. Четырехступенчатая ракета Lambda 4S не имела никакой системы управления на первых трех ступенях — ракета перед пуском наводилась вместе со стартовым устройством и для стабилизации при разгоне использовала пассивные аэродинамические стабилизаторы. После выхода за пределы атмосферы, система управления с единственным гироскопом разворачивала четвертую и отработавшую третью ступени по вектору, который хранился в гироскопе, раскручивала четвертую ступень и запускала ее двигатель.
Первые четыре пуска были неудачными, но с пятой попытки 11 февраля 1970 года удалось вывести на орбиту спутник «Осуми» (Ōsumi, назван в честь японской провинции).
Спутник имел массу 24 кг, нес научные приборы для измерений ионосферы, солнечного ветра и космических лучей, и сгорел в атмосфере совсем недавно — в 2003 году.
Китай
Всего на два месяца от Японии отстал Китай. С первой попытки (испытания 1969 года иногда записывают в неудачу) 24 апреля 1970 ракета «Великий поход 1» вывела на орбиту спутник «Красный Восток 1».
При массе в 173 кг, больше, чем суммарная масса первых спутников других стран, китайский спутник отличался любопытной особенностью — вместо «бипов» он 26 дней исполнял песню «Алеет Восток», прославлявшую Мао Цзедуна.
А ракета «Великий поход 1» стала родоначальницей большого семейства китайских ракет-носителей:
Великобритания
Шестой страной, запустившей спутник самостоятельно, стала Великобритания. 28 октября 1971 года ракета Black Arrow запустила спутник Prospero:
Две ступени с головным обтекателем, третья ступень и спутник
Англичанам удача улыбнулась со второй попытки. Prospero представлял собой технологический спутник для тестирования телекоммуникационных технологий, из научных приборов на нем был только детектор микрометеоритов. Магнитофон на спутнике сломался спустя два года, но спутник не потерял полностью своей работоспособности, и с ним ежегодно проводили сеансы связи до 1996 года. Теоретически, он может быть «жив» до сих пор, в 2011 году были планы снова выйти с ним на связь, но, судя по имеющейся информации, эти планы не были реализованы.
Индия
Следующей страной «космический клуб» пополнился спустя целых 9 лет. 18 июля 1980 года Индия со второй попытки запустила спутник RS-1 (назван в честь Рохини, няньки Кришны). Тридцатипятикилограммовый спутник был технологическим, и, как и французский «Астерикс», передавал данные о работе последней ступени ракеты.
А ракета SLV стала первой из уже довольно значительного семейства индийских ракет-носителей:
Израиль
Еще восемь лет спустя самостоятельно смог запустить спутник Израиль. Ракета Shavit («Комета»), сделанная на базе баллистических ракет, запустила спутник Ofeq-1 («Горизонт-1») 19 сентября 1988 года. Первый спутник был тестовым, последующие — разведывательными. Ракета, модернизируясь, используется до сих пор.
Любопытно, что Израиль является единственной страной, которая запускает спутники не на восток, а на запад. С наклонением 141° спутники теряют «бесплатные» метры в секунду от вращения Земли, но при таком наклонении отработанные ступени падают в море, а не на соседние страны, с которыми было бы непросто договориться. Такое необычное наклонение имеет еще одно преимущество — разведывательные спутники примерно шесть раз в день проходят над Израилем и соседними государствами. Разведывательные спутники США или России, летающие обычно на полярных орбитах с наклонением в районе 90°, проходят над Ближним Востоком один-два раза в сутки.
Иран
Прошли долгие двадцать лет. И, наконец, 2 февраля 2009 года свой первый спутник самостоятельно запустил Иран. Ракета Safir-1 («Посланник») вывела на орбиту спутник Omid («Надежда»).
Настала эра кубизма…
Северная Корея
Согласно официальной северокорейской истории КНДР запустила свой первый спутник в 1998 году. Спутник «Кванмёнсон-1» («Яркая звезда») был запущен на ракете «Пэктусан» (самая высокая гора Кореи) 31 августа и неделями летал над Землей, транслируя песни о Великом руководителе товарище Ким Чен Ире и Великом вожде товарище Ким Ир Сене. Но американские империалисты не подтвердили запуска — по их данным твердотопливная третья ступень разрушилась на своем участке работы, и спутник не вышел на орбиту. Второй спутник был официально запущен 5 апреля 2009 года. В официальных заявлениях северокорейский спутник опять пел песни о великих вождях, но империалистические средства контроля космического пространства утверждали, что на орбиту спутник не вышел. Попытка пуска 13 апреля 2012 года закончилась официально признанной аварией, зато 22 декабря 2012 года спутник «Кванмёнсон-3» успешно был запущен на полярную орбиту ракетой «Ынха-3» («Галактика»), и с этим согласились все, включая империалистов. Что любопытно, песен о великих вождях мир не дождался и в этот раз — спутник либо быстро вышел из строя, либо не вел широкого вещания.
Кому не повезло
Из тех стран, которые собирались выйти в космос, но так и не смогли, больше всего жаль Бразилию. В 2003 году при подготовке к третьей попытке самостоятельного запуска спутника на космодроме Алькантара произошел взрыв, погиб 21 человек. Десять с лишним лет были потрачены впустую на попытки кооперации с Украиной и размещение на космодроме Алькантара еще ни разу не летавшей ракеты «Циклон-4» — в апреле 2015 года сотрудничество было прекращено. Но бразильцы не сдаются — сейчас рассматривает вопрос сотрудничества с Россией и размещения в Алькантара ракет «Ангара», к тому же, по имеющимся данным, возобновлены работы по созданию собственной ракеты-носителя VLS, пуск которой со спутником планируется на 2018 год.
Немного грустно было наблюдать за космической программой Южной Кореи — попытки запуска ракеты KSLV-1 окончились неудачей в 2009 и 2010 годах, а попытка пуска в 2012 году была перенесена на январь 2013 из-за обнаруженных проблем ракеты-носителя, и Северная Корея успела раньше. И даже успешный с третьей попытки пуск все равно не позволяет причислить Южную Корею к полноценным космическим державам, потому что первая ступень была российского производства. Что ж, подождем 2020 года, когда планируется пуск полностью южнокорейской ракеты.
За 58 лет всего 10 стран смогли самостоятельно выйти в космос. Поживем — увидим, как распределятся места во второй десятке — престижность принадлежать к «космическому клубу» не падает с возрастанием номера.
Небольшое объявление: Самарцы! Я буду в вашем городе 8 и 9 октября, посмотрю космические музеи и прочитаю лекцию в антикафе New York coffee. Приходите 🙂
habr.com
Запуск первого искусственного спутника Земли как первый шаг в Космос
- Подписаться
- Лента публикаций
- Последние публикации
- Лучшие публикации
- за все время
- за полгода
- за месяц
- Категории
- Города и страны
- Здоровье
- Изобретения
- Интересные факты
- История
- Космос
- Наука
- Природа
- Рекорды
- Технологии
- Человек
vseonauke.com
Как запускают спутник. — Как это сделано, как это работает, как это устроено
Завтра весь мир празднует День космонавтики. 12 апреля 1961 года Советский союз впервые в истории запустил пилотируемый корабль на борту которого был Юрий Гагарин. Сегодня мы покажем, как с космодрома «Байконур» в конце 2011 года с помощью ракетоносителя “Протон-М” был запущен второй казахстанский телекоммуникационный спутник “КазСат-2” (KazSat-2). Как аппарат был запущен на орбиту, в каком он состоянии, как и откуда производится его управление? Об этом мы узнаем в этом фоторепортаже.
1. 12-е июля 2011-го года. Cамую тяжелую российскую ракету космического назначения “Протон-М” с казахстанским спутником связи №2 и американским SES-3 (OS-2) вывозят на стартовую позицию. “Протон-М” запускают только с космодрома “Байконур”. Именно здесь существует необходимая инфраструктура для обслуживания этой сложнейшей ракетно-космической системы. Российская сторона, а именно производитель аппарата, космический центр имени Хруничева, гарантирует, что “КазСат-2” прослужит не менее 12-ти лет.
С момента подписания договора о создании спутника проект несколько раз перерабатывался, а сам запуск откладывался, по меньшей мере, три раза. В результате “КазСат-2” получил принципиально новую элементную базу и новый алгоритм управления. Но самое главное, на спутнике были смонтированы новейшие и очень надежные навигационные приборы, производства французского концерна ASTRIUM.
Это гироскопический измеритель вектора угловой скорости и астродатчики. С помощью астродатчиков спутник ориентирует себя в пространстве по звездам. Именно отказ навигационного оборудования привел к тому, что первый “КазСат” был фактически потерян в 2008-м году, что почти вызвало международный скандал.
2. Путь ракеты с подключенными к ней системами энергоснабжения и термостатирования головной части, где расположены разгонный блок “Бриз-М” и спутники занимает около 3-х часов. Скорость движения специального железнодорожного состава 5-7 километров в час, состав обслуживает команда специально подготовленных машинистов.
Еще одна группа сотрудников службы безопасности космодрома осматривает железнодорожные пути. Малейшая не расчетная нагрузка может повредить ракету. В отличие от своего предшественника, “КазСат” стал более энергоемким.
Количество передатчиков увеличилось до 16-ти. На “КазСате-1” их было 12. А суммарная мощность транспондеров увеличена до 4 с половиной киловатт. Это позволит прокачивать на порядок больше всевозможных данных. Все эти изменения отразились на стоимости аппарата. Она составила 115 миллионов долларов. Первый аппарат обошелся Казахстану в 65 миллионов.
3. За всем происходящим спокойно наблюдают обитатели местной степи. Корабли пустыни)
4. Размеры и возможности этой ракеты на самом деле поражают воображение. Ее длина составляет 58,2 метра, масса в заправленном состоянии 705 тонн. На старте тяга 6-ти двигателей первой ступени ракетоносителя составляет около 1 тыс. тонн. Это позволяет выводить на опорную околоземную орбиту объекты массой до 25-ти тонн, а на высокую геостационарную (30 тыс. км. от поверхности Земли )– до 5-ти тонн. Поэтому “Протон-М” незаменим, когда речь идет о запуске телекоммуникационных спутников.
Виктор Лефтер, президент Республиканского центра космической связи:
— Двух одинаковых космических аппаратов просто не бывает, потому что каждый космический аппарат – это совершенно новые технологии. За короткий период, бывает так, что приходится менять совершенно новые элементы. В “КазCате-2” применены те новые передовые технологии, которые на тот момент уже были. Была поставлена часть оборудования европейского производства, в части той, где у нас были отказы на “КазСат-1”. Я думаю, что оборудование, которое у нас сейчас работает на “КазСат-2” должно показать хорошие результаты. Оно имеет достаточно хорошую летную историю5. На космодроме в настоящее время имеются 4 стартовые позиции для ракетоносителя “Протон”. Однако, только 3 из них, на площадках № 81 и № 200 находятся в рабочем состоянии. Ранее пусками этой ракеты занимались только военные из-за того, что работа с токсичным топливом требовала жесткого командного руководства. Сегодня комплекс демилитаризирован, хотя в составе боевых расчетов очень много бывших военных, снявших погоны.
Орбитальная позиция второго “КазСата” стала намного удобнее для работы. Это 86 с половиной градусов восточной долготы. Зона покрытия включает всю территорию Казахстана, часть Центральной Азии и России.
6. Закаты на космодроме “Байконур” исключительно технологические! Массивная конструкция чуть правее центра снимка – это “Протон-М” с подведенной к нему фермой обслуживания. С момента вывоза ракеты на стартовую позицию площадки № 200, и до момента старта проходит 4 суток. Все это время проводится подготовка и тестирование систем “Протона-М”. Примерно за 12 часов до старта проводится заседание государственной комиссии, которая дает разрешение на заправку ракеты топливом. Заправка начинается за 6 часов до старта. С этого момента все операции становятся необратимыми.
7. Какую же выгоду получает наша страна обладая собственным спутником связи? Прежде всего – это решение проблемы информационного обеспечения Казахстана. Свой спутник поможет расширить спектр информационных услуг для всего населения страны. Это услуга электронного правительства, интернета, мобильной связи. Самое главное, что казахстанский спутник позволит частично отказаться от услуг иностранных телекоммуникационных компаний, предоставляющих нашим оператором услуги по ретрансляции. Речь идет о десятках миллионов долларов, которые будут теперь уходить не за рубеж, а поступать в бюджет страны.
Виктор Лефтер, президент Республиканского центра космической связи:
— Казахстан имеет достаточно большую территорию, по сравнению с другими странами. И надо понимать, что в каждый населенный пункт, в каждую деревенскую, сельскую школу мы не сможем подать те услуги связи, которые ограничены средствами кабельных и других систем. Космический аппарат решает эту проблему. Практически закрывается вся территория. Более того, не только территория Казахстана, но и часть территории соседних государств. И спутник – это стабильная возможность обеспечения связью8. Различные модификации ракетоносителя “Протон” эксплуатируются с 1967-го года. Его главным конструктором был академик Владимир Челомей и его КБ (в настоящее время — КБ «Салют», филиал ГКНПЦ им. М.В.Хруничева). Можно смело утверждать, что все впечатляющие советские проекты по освоению околоземного пространства и изучению объектов Солнечной системы были бы неосуществимы без этой ракеты. Кроме того, “Протон” отличается очень высокой для техники подобного уровня надежностью: за все время его эксплуатации было произведено 370 пусков, из них 44 — неудачные.
9. Единственный и главный недостаток “Протона” – это крайне токсичные компоненты топлива: несимметричный диметилгидразин (НДМГ), или как его еще называют «гептил» и азотный тетраоксид («амил»). В местах падения первой ступени (это территории в районе города Джезказгана), происходит загрязнение окружающей среды, что требует проведения дорогостоящих операций по ее очистке.
Ситуация серьезно усугубилась в начале 2000-х, когда произошло подряд три аварии ракетоносителя. Это вызвало крайнее недовольство властей Казахстана, потребовавших от российской стороны больших компенсаций. С 2001-го года старые модификации ракетоносителя были заменены на модернизированный “Протон-М”. В нем стоит цифровая система управления, а также система стравливания не сгоревших остатков топлива в верхних слоях ионосферы.
Таким образом, удалось существенно снизить ущерб для окружающей среды. Кроме того, разработан, но пока еще остается на бумаге проект экологически безопасного ракетоносителя “Ангара”, который использует в качестве компонентов топлива керосин и кислород, и который должен постепенно заменить “Протон-М”. Кстати, комплекс ракетоносителя “Ангара”на “Байконуре” будет называться “Байтерек” (в переводе с казахского “Тополь”.)
10. Именно надежность ракеты в свое время привлекла американцев. В 90-х годах было создано совместное предприятие ILS, которое позиционировало ракету на американском рынке телекоммуникационных систем. Сегодня большинство американских спутников связи гражданского назначения запускаются “Протоном-М” с космодрома в казахстанской степи. Американский SES-3 (принадлежащий компании SES WORLD SKIES), который находится в головной части ракеты вместе с казахстанским “КазСатом-2” – один из множества запускаемых с “Байконура”.
11. Кроме российского и американского флагов, на ракете размещен казахстанский а также эмблема Республиканского центра космической связи – организации, которая сегодня владеет и управляет спутником.
12. 16 июля 2011-го года 5 часов 16 минут и 10 секунд утра. Кульминационный момент. К счастью, все проходит благополучно.
13. Через 3 месяца после запуска. Молодые специалисты – ведущий инженер отдела управления спутником Бекболот Азаев, а также его коллеги инженеры Римма Кожевникова и Асылбек Абдрахманов. Вот эти ребята и управляют “КазСатом-2”.
14. Акмолинская область. Небольшой, и до 2006-го года ничем не примечательный районный центр Акколь получил широкую известность 5 лет назад, когда здесь построили первый в стране ЦУП – центр управления полетами орбитальных спутников. Октябрь здесь холодный, ветреный и дождливый, однако именно сейчас наступает самая горячая пора для тех людей, которые должны придать спутнику “КазСат-2” статус полноценного и важного сегмента казахстанской телекоммуникационной инфраструктуры.
15. После потери первого спутника в 2008-м году в Аккольском центре космической связи была проведена серьезная модернизация. Она позволяет уже сейчас управлять сразу двумя аппаратами.
Бауржан Кудабаев, вице-президент Республиканского центра космической связи:
— Было установлено специальное программное обеспечение, поставлено новое оборудование. Перед вами стойка командно-измерительной системы. Это поставка американской фирмы Vertex, как и было на “КазСат-1”, но уже новой модификации, улучшенная версия. Применены разработки компании “Российские космические системы”. Т.е. это все — разработки сегодняшнего дня. Новые программы, оборудование элементная база. Все это улучшает работу с нашим космическим аппаратом16. Дархан Марал, начальник центра управления полетом на рабочем месте. В 2011-м в Центр пришли молодые специалисты, выпускники российских и казахстанских вузов. Их уже научили работать, и как утверждают в руководстве РЦКС, с кадровым пополнением проблем нет. В 2008-м ситуация была намного печальнее. После потери первого спутника, значительная часть высокообразованных людей покинула центр.
17. Октябрь 2011-го был еще одним кульминационным моментом в работе над казахстанским спутником. Завершились его летно-конструкторские испытания, и начались так называемые зачетные испытания. Т.е. это был как бы экзамен для производителя на функциональность спутника. Происходило все следующим образом. На “КазСат-2” подняли телевизионный сигнал.
Затем несколько групп специалистов отправились в разные регионы Казахстана и замеряли параметры этого сигнала, т.е. насколько корректно сигнал ретранслирует спутник. Замечаний не возникло, и в конце концов специальная комиссия приняла акт о передаче спутника казахстанской стороне. С этого момента эксплуатацией аппарата занимаются казахстанские специалисты.
18. До конца ноября 2011-го в космическом центре “Акколь” работала большая группа российских специалистов. Они представляли субподрядные организации по проекту “КазСат-2”. Это ведущие компании российской космической отрасли: Центр им. Хруничева, который разработал и построил спутник, конструкторское бюро “Марс”(оно специализируется в области навигации орбитальных спутников), а также корпорация “Российские космические системы”, разрабатывающая программное обеспечение.
Вся система делится на две составляющие. Это, собственно, сам спутник и наземная инфраструктура управления. По технологии сначала подрядчик должен продемонстрировать работоспособность системы – это монтаж оборудования, его отладка, демонстрация функциональных возможностей. После всех процедур – обучение казахстанских специалистов.
19. Центр космической связи в Акколе – это одно из немногих мест в нашей стране, где сложилась благоприятная электромагнитная обстановка. На многие десятки километров вокруг здесь отсутствуют источники излучения. Они могут создать помехи и помешать управлению спутником. 10 больших параболических антенн направлены в небо в одну единственную точку. Там на большом расстоянии от поверхности Земли – это более 36-ти тысяч километров висит небольшой рукотворный объект – казахстанский спутник связи “КазСат-2”.
Большинство современных спутников связи геостационарные. Т.е. их орбита построена таким образом, что как бы зависает над одной географической точкой, и вращение Земли практически не оказывает на эту стабильную позицию никакого влияния. Это позволяет с помощью бортового ретранслятора прокачивать большие объемы информации, уверенно принимать эту информацию в зоне покрытия на Земле.
20. Еще одна любопытная деталь. По международным правилам допустимое отклонение спутника от точки стояния может составлять максимум пол-градуса. Для специалистов ЦУПа –удержать аппарат в заданных параметрах – ювелирная работа, требующая высочайшей квалификации специалистов-баллистиков. В центре будет работать 69 человек, из них 36 – это технические специалисты.
21. Вот это и есть главный пульт управления. На стене большой монитор, куда стекается вся телеметрия, на полукруглом столе несколько компьютеров, телефоны. Вроде бы все очень просто…
22. …но это только так кажется. Прочитать в этой кривой на осциллографе самочувствие космического объекта, который и в телескоп-то не видно, дано далеко не каждому…
23. Виктор Лефтер, президент Республиканского центра космической связи:
— Мы будем расширять казахстанскую флотилию до 3-х, 4-х, а возможно даже – до 5-ти cпутников. Т.е. чтобы была постоянна замена аппаратов, резерв был, и чтобы наши операторы не испытывали такой острой необходимости использовать изделия других государств. Чтобы мы были обеспечены своими резервами.”
24. В настоящее время резервирование управления спутником осуществляется из Москвы, где расположен космический центр им. Хруничева. Однако, Республиканский центр космической связи намерен резервировать полет c казахстанской территории. Для этого сейчас строится второй ЦУП. Он будет расположен в 30-ти километрах севернее Алматы.
25. В планах Национального космического агентства Казахстана предстоящий в 2013-м году запуск третьего спутника “КазСат-3”. Контракт на его разработку и производство был подписан в 2011-м году во Франции, на аэрокосмическом салоне в ле Бурже. Спутник для Казахстана строит НПО им.академика Решетнева, которое расположено в российском городе Красноярске.
26. Интерфейс оператора отдела управления. Так он выглядит сейчас.
На видео можно увидеть, как был запущен этот спутник.
Оригинал взят отсюда
Читайте наше сообщество также вконтакте, где огромный выбор видеосюжетов по тематике «как это сделано» и в фейсбуке.
kak-eto-sdelano.livejournal.com
Как устроены спутники? / Космос / it works!
Продолжаем наш цикл статей «Все обо всем». В этот раз поговорим о спутниках.
Не так давно спутники были экзотикой и сверх-секретными устройствами. В основном они использовались в военных целях, навигации и шпионаже. Теперь же они является неотъемлемой частью современной жизни. Мы может увидеть их в прогнозировании погоды, телевидении и даже в обычных телефонных звонках. Спутники также часто играют вспомогательную роль в некоторых областях:
- Некоторые газеты и журналы быстры потому, что они отправляют материалы на печать в разные типографии через спутники, чтобы ускорить локальную дистрибьюцию.
- Перед тем как передать сигнал по проводам пользователям кабельного телевидения, компании-провайдеры используют спутники для передачи сигнала.
- В последнее время небывалую популярность преобрели геолокационные возможности, предоставляемые системами GPS и ГЛОНАСС. С помощью них мы может быстрее и точнее добраться до необходимого месяца.
- Товары, которые мы покупаем, доставляются производителями поставщика более эффективно, благодаря логистики с использованием геолокации с помощью GPS и ГЛОНАСС.
- Радиомаяки с упавших самолетов и терпящих бедствие кораблей отправляют через спутник сигналы командам спасения.
В этой статье мы постараемся рассмотреть принципы функционирования спутников и то, что они делают. Мы посмотрим внутрь спутника, исследуем различные типы орбит и то, как задачи спутника воздействуют на выбор орбиты. И постараемся рассказать как увидеть и проследить за спутником самостоятельно!
Что такое Спутник?
Спутник в общем — это объект, которые вращается вокруг планеты по круговой или эллиптической орбите. Например, Луна — это природный естественный спутник Земли, однако существует еще много сделанных человеком (искусственных) спутников, которые как правило ближе к Земле.
Путь по которому следует спутник называется орбитой. Самая далекая от Земли точка орбиты называется апогеем, ближайшая — перигеем.
Искусственные спутники не являются продуктами массового производства. Большинство спутников были специально произведены для выполнения предназначенных им функций. Исключение составляют спутники GPS/ГЛОНАСС (которых около 20 копий для каждой из систем) и спутники системы Iridium (которых больше 60 копий, они используются для передачи голосовой связт).
Существует также около 23 000 объектов, которые являются космическим мусором. Эти объекты имеют достаточный размер для того, чтобы улавливаться радаром. Они либо случайно оказались на орбите, либо исчерпали свою полезность. Точное число зависит от того, кто считает. Полезный груз, который попал на неправильную орбиту, спутники у которых сели батареи и также остатки разгонных блоков ракет — все это составляет космический мусор. Например, этот онлайн каталог спутников насчитывает около 26 000 объектов.
Хотя любой объект на орбите земли вообще-то можно назвать спутником, термин «спутник» обычно используется для описания полезного объекта размещенного на орбите для выполнения некоторых важных задач. Нам часто приходится слышать о погодных спутниках, спутниках связи и научных спутниках.
Чей спутник первым оказался на орбите Земли?
Вообще, самым первым спутником Земли по праву стоит считать Луну 🙂
Для нашей общей радости, первым искусственным спутником Земли был «Спутник 1», запущенный Советским Союзом 4 октября 1957 года. Ура, товарищи!
Однако, из-за существовавшей в то время строжайшей секретности, в свободном доступе нет фотографий того знаменитого запуска. Спутник-1 имел длину 23-дюйма (58 сантиметров), весил 184 фунта (83 килограмма) и имел форму металлического шара. Однако, для того времени это было важное достижение. Содержимое спутника по современным меркам кажется скудным:
- Термометр
- Батарея
- Радио передатчик — изменял тон своих звуков согласно показаниям термометра
- Азот — создавал давление внутри спутника
На внешней части было размещено четыре тонких антенны, которые передавали сигнал на коротковолновых частотах, которые сейчас используются как гражданские (27 МГц). Согласно настольной книге космических спутников Энтони Кертиса:
После 92 дней, гравитация сделала свое дело и Спутник-1 сгорел в атмосфере Земли. Тридцать дней спустя после запуска Спутник-1, собака Лайка совершила полет на полутонном спутнике с воздухом. Этот спутник сгорел в атмосфере в апреле 1958 года.
Спутник-1 это хороший пример того, каким простым может быть спутник. Как мы увидим дальше, современные спутники гораздо более сложными, но основная идея проста.
Как спутники запускают на орбиту?
Все современные спутники попадают на орбиту с помощью ракет. Некоторые доставлялись на орбиту в грузовом отсеке шаттлов. Возможность запуска спутников на орбиту имеют несколько стран и даже коммерческих компаний, и теперь нет ничего необычного в доставке на орбиту спутника весом несколько тонн.
Для большинства запланированных запусков, ракета как правило располагается вертикально вверх. Это позволяет ей пройти плотные слои атмосферы быстро и с минимальными затратами топлива.
После того, как ракета запущена вертикально вверх, система управления ракетой используется инерциальную систему наведения для управления соплами ракеты и наводит ее на расчетную траекторию. В большинстве случаев ракета направляется на восток, потому что сама Земля вращается на восток, что позволяет добавить ракете «бесплатное» ускорение. Сила такого «бесплатного» ускорения зависит от скорости вращения Земли в месте запуска. Самое большое ускорение — на экваторе, там где расстояние вокруг Земли наибольшее, а следственно и скорость вращения тоже.
Насколько велико ускорение при экваториальном запуске? Для грубой оценки мы можем вычислить длину экватора Земли путем умножения ее диаметра на число пи (3.141592654…). Диаметр земли примерно 12 753 километра. Умножая на пи получаем длину окружности около 40 065 километров. Для прохождения всей окружности в 24 часа точка на поверхности Земли должна двигаться со скоростью 1 669 км/ч. Запуск с Байконура в Казахстане не дает такого большого ускорения от вращения Земли. Скорость вращения Земли в районе Байконура около 1 134 км/ч, а в районе Плесецка вообще 760 км/ч. Таким образом запуск с экватора дает большее «бесплатное» ускорение. Вообще Земля имеет не совсем форму сферы — она приплюснута. Поэтому наша оценка Длины окружности Земли несколько неточна.
Но подождите, скажете Вы, если ракеты способы достигать скоростей в тысячи километров в час, то что даст небольшой прирост? Ответ состоит в том, что ракеты, вместе с топливом и полезным грузом, очень тяжелые. Например, ракета-носитель протон согласно данным википедии имеет стартовую массу 705 тонн. Для ускорения такой массы даже до 1 134 км/ч требуется огромное количество энергии, а следовательно и большой объем топлива. Поэтому запуск с экватора дает ощутимые выгоды.
Когда ракета достигает очень разреженного воздуха на высоте примерно 193 километра, система управления ракетой включает небольшие двигатели, достаточные для поворота ракеты в горизонтальное положение. Затем спутник отделяется от ракеты. Затем ракета снова включает двигатели для обеспечения некоторого разделения ракеты и спутника.
Инерциальный системы наведения
Ракета должна управляться очень точно для выведения спутника на требуемую орбиту, и ошибки в этом деле очень дорого стоят (вспомните неудачи Роскосмоса со спутниками ГЛОНАСС или зондом Фобос-Грунт, которые оказались не на той орбите, на какой следовало бы). Инерциальные системы наведения внутри ракет делают такое управление возможным. Такая система определяет точное положение ракеты и ее направления путем измерения ускорения ракеты с использованием гироскопов и акселерометров. Расположенные в кардановом подвесе, оси гироскопа всегда показывают в одном направлении. Кроме того, платформа гироскопов содержит акселерометры, которые измеряют ускорение в трех разных осях. Если системе управления известно первоначальное местоположение ракеты в момент запуск и ускорения в момент полета, она сможет рассчитать положение ракеты и ориентацию в пространстве.
Орбитальная скорость и высота
Ракета должна разогнаться до скорости как минимум 40 320 км/ч (11.2 км/с) чтобы полностью выйти из Земной гравитации и отправиться в космос. Эта скорость называется второй космической скоростью и для разных небесных тел она разная.
Вторая космическая скорость земли куда больше, чем скорость требуемая для помещения спутников на орбиту. Спутникам не требуется выходить из гравитации Земли, им нужно балансировать относительно нее. Орбитальная скорость — это скорость требуемая для достижения равновесия между гравитационным притяжением и инерцией движения спутника. В среднем эта скорость составляет 27 359 км/ч на высоте примерно 242 километра. Без гравитации, инерция спутника будет выталкивать его в космос. Хотя даже если гравитация присутствует, то слишком большая скорость спутника выведет его с орбиты Земли в открытый космос. С другой стороны, если спутник будет двигаться медленно, то под действием гравитации он упадет обратно на Землю. Если спутник будет иметь определенную правильную скорость, то гравитации будет уравновешена инерцией спутника, сила тяжести Земли будет достаточна для того, чтобы спутник двигался по круговой или эллиптической орбите, а не улетел в космос по прямой линии.
Орбитальная скорость спутника зависит от того, на какой высоте последний находится. Чем ближе к Земли — тем больше требуемая скорость. На высоте 200 километров, требуемая орбитальная скорость составляет около 27 400 км/ч. Для поддержания орбиты в 35 786 км, спутник должен двигаться по орбите со скоростью около 11 300 км/ч. Такая орбитальная скорость позволит спутнику сделать один оборот вокруг Земли за 24 часа. Так как сама Земля вращается со скоростью 24 часа, спутник на высоте 35 786 км будет оставаться строго над одной и той же точкой на поверхности Земли. Такая орбита носит название «геостационарная». Геостационарные орбиты идеальны для погодных спутников и спутников связи.
Луна имеет «высоту» относительно Земли 384 400 километров, а ее орбитальная скорость составляет 3 700 км/ч. Она совершает полный оборот по своей орбите за 27.322 дня. Заметьте, что ее орбитальная скорость ниже, потому что она находится дальше искусственных спутников.
Вообщем, чем выше орбита, тем дольше спутник может находится на орбите. На низких высотах, спутник входит в слои атмосферы, которая создает трение. Трение отнимает часть энергии движения спутника, и он попадает в более плотные слои и, падая на Землю, сгорает в атмосфере. На больших высотах, где почти вакуум, трения не возникает и спутник может оставаться на орбите веками (возьмем Луну, например).
Спутники, как правило, сначала имеют эллиптическую орбиту. Наземные станции управления используют небольшие реактивные двигатели спутника для корректировки орбиты. Цель — сделать орбиту круговой настолько, насколько это возможно. Включение реактивного двигателя в апогее орбиты (наиболее удаленная точка), и приложение силы в направлении полета смещают перигей дальше от Земли. В результате орбита приближается по форме к круговой.
Продолжение следует…
itw66.ru
Любительская космонавтика | Журнал Популярная Механика
Если вышедший в открытый космос член экипажа МКС прихватил с собой небольшой ящичек, а потом выкинул его в пространство, то это вовсе не значит, что на станции проходит генеральная уборка. Скорее всего, в свой орбитальный путь отправился очень маленький спутник. Запуск наноспутников стал в наши дни если и не дешевым, то уже относительно доступным удовольствием, а к освоению космоса подключились студенты и даже любители конструкторов «сделай сам».
Большой серьезный спутник, например из тех, что обслуживают систему GPS, весит полторы-две тонны, а стоимость его изготовления и вывода на орбиту превышает $100 млн. Порядок цен космический, и тут уж ничего не поделаешь — даже килограмм глины, отправленный в космос, станет почти без преувеличения золотым. Но если этих килограммов чего бы то ни было не так много, то запуск космического аппарата может стать куда более бюджетным мероприятием.
Первый в мире искусственный спутник Земли хоть и не содержал в себе ничего, кроме радиопередатчика, весил солидные 83,6 кг. С тех пор электроника шагнула вперед, на порядки миниатюризировалась, и вот уже спутники, весящие от нескольких килограммов до нескольких граммов, могут, как оказывается, быть вполне функциональными. Как только это выяснилось, освоение космоса перестало быть исключительной прерогативой государственных ведомств и огромных ракетно-космических корпораций: наступило время студенческого и любительского спутникостроения, вместе с которым мало-помалу поднимается вторая волна космической романтики. И Россию эта волна также не обошла стороной.
CubeSat (Спутник-кубик) — наноспутник, разработанный Политехническим университетом штата Калифорния и Стэнфордским университетом специально для студенческих и любительских экспериментов в космосе. Его размеры 10 x 10 x 10 см, а вес — 1.3 кг. В наши дни комплект для сборки наноспутника можно купить в магазине.
Нашли друг друга
Можно ли было себе представить лет 20−40 назад, что создание орбитального космического аппарата станет темой студенческой работы? Сегодня студенты кафедры конструирования электронно-вычислительных средств Юго-Западного государственного университета (Курск) создают аппаратуру для отправки на орбиту. «Мы не единственный университет в России, в стенах которого разрабатываются спутники, — рассказывает начальник Центра разработки малых космических аппаратов доцент Валерьян Пиккиев. — Есть аппараты, сделанные в МГТУ им. Баумана, МГУ, Военно-космической академии им. А.Ф. Можайского, однако это все-таки уже серьезные профессиональные работы, в которых задействован весь научный потенциал наших ведущих вузов. У нас же и оборудование, и эксперименты, которые будут проводиться с помощью этой аппаратуры, — все придумывают сами студенты».
Кафедра конструирования электронно-вычислительных средств ЮЗГУ была создана в 1965 году и занималась разработкой различной электроники для отечественных предприятий, в том числе приборов военного назначения. Среди них были и вакуумметры — аппараты для измерения концентрации частиц в разреженных средах. Эти устройства вызвали интерес со стороны предприятий ракетно-космической отрасли — НПО им. Лавочкина и РКК «Энергия».
Полет в старом костюме
К этому моменту «Энергия» уже имела свою собственную программу создания и запуска малых спутников. «Все началось 15 лет назад, — рассказывает ведущий специалист РКК «Энергия» Сергей Самбуров. — В 1997 году космонавт Валерий Поляков предложил отметить 40-летний юбилей первого спутника запуском его уменьшенной копии. Предложение было принято, причем в создании аппарата принимали участие (пусть символическое) школьники из Кабардино-Балкарии и французского Реюньона. Спутник не только внешне походил на свой прообраз, но и воспроизводил его «начинку», включая передатчик сигнала «бип-бип-бип». Разумеется, для этого аппарата отдельного носителя не использовали — его доставили кораблем «Прогресс» на орбитальную станцию «Мир», а там во время планового выхода в космос «забросили» в космическое пространство».
Запуск уменьшенной копии первого ИСЗ вызвал настоящий ажиотаж среди радиолюбителей во всем мире, особенно среди тех, кто с ностальгией вспоминал молодость и радиосигнал спутника 1957 года. Тему было решено продолжить, и на следующий год был запущен еще один радиолюбительский спутник, который транслировал в эфир песни и обращался к аудитории планеты Земля на разных языках. Технология запуска спутников с борта орбитальных станций совершенствовалась, и в 2002 году РКК «Энергия» совместно с Институтом космических исследований отправила на орбиту небольшой аппарат «Колибри» с научной аппаратурой. Запускали его так: при отстыковке «Прогресса» от МКС его люк оставался незадраенным. Внутри корабля был установлен контейнер, который при пережигании пиропатроном удерживающего шнура буквально выстреливал спутником.
А в 2006 году РКК «Энергия» совместно с представителями американской радиолюбительской корпорации AMSAT дали жизнь одному из самых оригинальных проектов в истории освоения космоса. Новый радиолюбительский спутник было решено сделать на основе отслужившего свое скафандра «Орлан-М», который использовался как платформа для монтажа доставленной на МКС аппаратуры. Научного оборудования на спутнике «Радиоскаф-1» (он же SuitSat-1) не было — только антенны (установленные на шлеме), радиостанция, блок «дигитолкер» для трансляции звуковых программ, два фотоаппарата (цифровой и пленочный) и аккумулятор. Интересно, что штатный аккумулятор от скафандра не подошел — он рассчитан на небольшое количество циклов зарядки-разрядки, а спутник, испытывающий на орбите перепады температур от минус 100 до плюс 100 градусов Цельсия, израсходовал бы ресурс такого устройства очень быстро. Тем более что «Радиоскаф-1» не имел солнечных батарей и полагался только на ресурс аккумулятора. В феврале космонавт МКС Валерий Токарев, выйдя в открытый космос, оттолкнул от себя старый скафандр с новой начинкой, и спутник отправился в двухнедельную миссию.
Скаф и шкаф
Несмотря на всю экзотичность проекта, скафандр оказался весьма интересной платформой для малых спутников. Во‑первых, его не надо доставлять на МКС, так как он уже туда доставлен. Во‑вторых, продолговатая форма открывает возможности пассивной стабилизации за счет неравномерного распределения груза (более тяжелая часть всегда будет «тяготеть» к Земле, и спутник не будет вращаться вокруг своей оси). Наконец, в скафандре есть баллон, в котором может содержаться кислород или другой газ под давлением в 100 атм. Это можно использовать для развертывания надувных элементов спутника.
Однако пока в РКК «Энергия» зрел план «Радиоскафа-2» — снова на базе скафандра, случилась неувязка. Очередной старый скафандр, на котором хотели смонтировать спутник, пришлось выкинуть с МКС, не дожидаясь готовности аппаратуры для второго спутника: уж очень место в дефиците. «Ждать еще пять лет, пока состарится новый скафандр, пришедший на замену старому, мы не могли, — говорит Сергей Самбуров. — Поэтому, как мы шутим, пришлось вместо «Радиоскафа» сделать «Радиошкаф», то есть конструкцию в виде прямоугольного параллелепипеда с размерами 500 x 500 x 300 мм. Проект приурочили к полувековому юбилею полета Гагарина, а сам аппарат получил имя «Кедр» в честь позывного первого космонавта планеты». Было у него и еще одно имя — ARISSat-1, по названию международной ассоциации радиолюбителей, работающих со спутниками, которые запущены с борта МКС. Спутник делали в международном сотрудничестве, но также впервые активное участие в его создании приняла кафедра конструирования электронно-вычислительных систем ЮЗГУ, которая стала полноправным партнером проекта «Радиоскаф» в 2010 году. Здесь и пригодилось научное оборудование, сконструированное курскими студентами, — те самые вакуумметры. Конечно же, создатели «Кедра» не забыли о радиолюбителях, для которых была предусмотрена трансляция сообщений на разных языках мира. Спутник отправили на орбиту с МКС 3 августа 2011 года, и он успешно выполнил свою миссию, в частности, произведя замеры плотности частиц в безвоздушном пространстве на орбитах разных высот.
Наноспутник над Андами
«Мы продолжаем работы по программе «Радиоскаф» в сотрудничестве с РКК «Энергия», которая частично финансирует нашу деятельность и берет на себя запуск студенческих и радиолюбительских аппаратов в рамках собственных программ экспериментов, — рассказывает Валерьян Пиккиев. — Очередной спутник — «Часки-1» — мы делаем совместно со студентами Технического университета из Перу. Это будет спутник в популярном в мире наноформате CubeSat (куб со сторонами 10 см, вес 1,3 кг). Научной аппаратуры на аппарате не будет, однако мы намерены испытать специально сконструированные рамки, дающие возможность пассивной стабилизации спутника по линиям магнитного поля Земли. Кроме того, на «Часки-1» установят камеры с невысоким разрешением. Они позволят делать фото земной поверхности (две камеры в видимом спектре, две инфракрасные), изображение с них окажется доступным радиолюбителям. Будем также отрабатывать командную линию на частоте 144, 430 МГц. Все это позволит нам уже в следующем совместном спутнике запускать научную аппаратуру — в частности, новое поколение наших вакуумметров, которые способны теперь регистрировать не только концентрацию частиц, но и определять их природу».
Куда кидать — вот в чем вопрос
Конечно, наноспутники можно запускать по‑разному. Есть вариант помещения кассеты со спутниками между второй и третьей ступенями ракеты, выводящей на орбиту, скажем, тяжелый спутник связи. Разрабатываются концепции двухступенчатого запуска «самолет-ракета», наподобие проекта LauncherOne компании Virgin Galactic. Однако пока существует МКС, она будет представлять собой, пожалуй, самую надежную платформу для подобных запусков, и с этой целью ею пользуются как российские космонавты, так и астронавты США и Японии. Однако и здесь человеческий фактор можно минимизировать.
История российского студенческого и радиолюбительского спутникостроения началась в 1996 году, когда по инициативе космонавта Валерия Полякова с борта станции «Мир» была запущена уменьшенная копия первого в мире ИСЗ. Полет вызвал большой интерес радиолюбителей во всем мире.
«Сейчас в рамках нашей программы мы делаем пушку для запуска маленьких спутников, — говорит Сергей Самбуров. — Это будет коробка размером с обувную, а внутри разместится пружина, которая по команде в нужный момент вытолкнет спутник. А это не так просто на самом деле, поскольку аппарат надо запустить в правильном направлении, придав ему при этом вращение. Если просто бросить спутник в сторону от станции, то по законам баллистики он к станции и вернется. Надо кидать по вектору движения или против вектора, но по вектору нельзя, потому что тогда спутник поднимется на более высокую орбиту и будет над станцией летать, а если станция орбиту скорректирует, может произойти столкновение. Вероятность небольшая, но она есть. Надо кидать против вектора, и тогда аппарат уходит под станцию, а затем обгоняет ее и уже никогда с ней не столкнется». Техника запуска спутника вручную достаточно сложна, и еще на Земле космонавты отрабатывают ее на тренировках в гидробассейне. Если же будет создано автоматическое устройство отстреливания спутников, то экипажу нужно будет сделать ровно две вещи: вытащить устройство наружу, в космос, а потом, по возвращении на станцию, дать команду на пуск.
Полезно и безопасно
Сегодня в РКК «Энергия» создано специальное подразделение, занимающееся малыми космическими аппаратами. Главная задача его деятельности — образовательная. «Студенты, которые еще во время обучения приняли участие в создании космических аппаратов, придут к нам специалистами с опытом практического конструирования. Для нас это очень важно, — говорит Сергей Самбуров. — Кроме того, не надо думать, что малые спутники годятся только для обучения и хобби. На них можно отрабатывать технологии движения и маневрирования, системы стабилизации, работу новых приборов для вполне серьезных задач. А при сравнительно невысокой стоимости этих аппаратов ниже и цена ошибки, которая в противном случае может сгубить большой и дорогостоящий спутник или зонд».
Остается лишь последний вопрос: не станет ли общемировое увлечение наноспутниками еще одним фактором загрязнения околоземного пространства — ведь космического мусора на орбитах и так достаточно. «Тут не о чем беспокоиться, — объясняет Валерьян Пиккиев. — Любительские спутники не относятся к орбитальным долгожителям. С высоты МКС (примерно 400 км) наши спутники летят к плотным слоям атмосферы всего полгода. Кроме того, мы изготавливаем их из таких материалов, которые легко сгорают от трения об воздух, так что ни одно из наших детищ никому и никогда на голову не обрушится.
Статья «Космос на любителя» опубликована в журнале «Популярная механика» (№3, Март 2013).www.popmech.ru
Космические аппараты. Искусственные спутники Земли
Космические аппараты во всем своем многообразии — одновременно гордость и забота человечества. Их созданию предшествовала многовековая история развития науки и техники. Космическая эра, позволившая людям со стороны взглянуть на мир, в котором они живут, вознесла нас на новую ступень развития. Ракета в космосе сегодня – это не мечта, а предмет забот высококлассных специалистов, перед которыми стоят задачи по усовершенствованию существующих технологий. О том, какие виды космических аппаратов выделяют и чем они друг от друга отличаются, пойдет речь в статье.
Определение
Космические аппараты – обобщенное название для любых устройств, предназначенных для работы в условиях космоса. Есть несколько вариантов их классификации. В самом простом случае выделяют космические аппараты пилотируемые и автоматические. Первые, в свою очередь, подразделяются на космические корабли и станции. Различные по своим возможностям и назначению, они сходны во многом по строению и используемому оборудованию.
Особенности полета
Любой космический аппарат после старта проходит через три основных стадии: выведение на орбиту, собственно полет и посадка. Первый этап предполагает развитие аппаратом скорости, необходимой для выхода в космическое пространство. Для того чтобы попасть на орбиту, ее значение должно быть 7,9 км/с. Полное преодоление земного притяжения предполагает развитие второй космической скорости, равной 11,2 км/с. Именно так движется ракета в космосе, когда ее целью являются удаленные участки пространства Вселенной.
После освобождения от притяжения следует второй этап. В процессе орбитального полета движение космических аппаратов происходит по инерции, за счет приданного им ускорения. Наконец, стадия посадки предполагает снижение скорости корабля, спутника или станции практически до нуля.
«Начинка»
Каждый космический аппарат оснащается оборудованием под стать тем задачам, которые он призван решить. Однако основное расхождение связано с так называемым целевым оборудованием, необходимым как раз для получения данных и различных научных исследований. В остальном оснащение у космических аппаратов схоже. В него входят следующие системы:
- энергообеспечение — чаще всего снабжают космические аппараты необходимой энергией солнечные или радиоизотопные батареи, химические аккумуляторы, ядерные реакторы;
- связь — осуществляется при использовании радиоволнового сигнала, при существенном удалении от Земли особенно важным становится точное наведение антенны;
- жизнеобеспечение — система характерна для пилотируемых космических аппаратов, благодаря ей становится возможным пребывание людей на борту;
- ориентация — как и любые другие корабли, космические оснащены оборудованием для постоянного определения собственного положения в пространстве;
- движение — двигатели космических аппаратов позволяют вносить изменения в скорость полета, а также в его направление.
Классификация
Один из основных критериев для разделения космических аппаратов на типы – это режим работы, определяющий их возможности. По данному признаку выделяют аппараты:
- размещающиеся на геоцентрической орбите, или искусственные спутники Земли;
- те, целью которых является изучение удаленных участков космоса, – автоматические межпланетные станции;
- используемые для доставки людей или необходимого груза на орбиту нашей планеты, называются они космическими кораблями, могут быть автоматическими или же пилотируемыми;
- созданные для пребывания людей в космосе на протяжении длительного периода, – это орбитальные станции;
- занимающиеся доставкой людей и грузов с орбиты на поверхность планеты, они называются спускаемыми;
- способные исследовать планету, непосредственно располагаясь на ее поверхности, и передвигаться по ней, – это планетоходы.
Остановимся подробнее на некоторых типах.
ИСЗ (искусственные спутники Земли)
Первыми аппаратами, запущенными в космос, были искусственные спутники Земли. Физика и ее законы делают выведение любого подобного устройства на орбиту непростой задачей. Любой аппарат должен преодолеть притяжение планеты и затем не упасть на нее. Для этого спутнику необходимо двигаться с первой космической скоростью или чуть быстрее. Над нашей планетой выделяют условную нижнюю границу возможного расположения ИСЗ (проходит на высоте 300 км). Более близкое размещение приведет к достаточно быстрому торможению аппарата в условиях атмосферы.
Первоначально только ракеты-носители могли доставлять на орбиту искусственные спутники Земли. Физика, однако, не стоит на месте, и сегодня разрабатываются новые способы. Так, один из часто используемых в последнее время методов – запуск с борта другого спутника. В планах применение и других вариантов.
Орбиты космических аппаратов, вращающихся вокруг Земли, могут пролегать на разной высоте. Естественно, от этого зависит и время, требуемое на один круг. Спутники, период обращения которых равен суткам, размещаются на так называемой геостационарной орбите. Она считается наиболее ценной, поскольку аппараты, находящиеся на ней, для земного наблюдателя кажутся неподвижными, а значит, отсутствует необходимость создания механизмов поворота антенн.
АМС (автоматические межпланетные станции)
Огромное число сведений о различных объектах Солнечной системы ученые получают при помощи космических аппаратов, направляемых за пределы геоцентрической орбиты. Объекты АМС – это и планеты, и астероиды, и кометы, и даже галактики, доступные для наблюдения. Задачи, которые ставятся перед такими аппаратами, требуют огромных знаний и сил от инженеров и исследователей. Миссии АМС представляют собой воплощение технического прогресса и являются одновременно его стимулом.
Пилотируемый космический корабль
Аппараты, созданные для доставки людей к назначенной цели и возвращения их обратно, в технологическом плане ничуть не уступают описанным видам. Именно к этому типу относится «Восток-1», на котором совершил свой полет Юрий Гагарин.
Самая сложная задача для создателей пилотируемого космического корабля – обеспечение безопасности экипажа во время возвращения на Землю. Также значимой частью таких аппаратов является система аварийного спасения, в которой может возникнуть необходимость во время выведения корабля в космос при помощи ракеты-носителя.
Космические аппараты, как и вся космонавтика, непрестанно совершенствуются. В последнее время в СМИ можно было часто видеть сообщения о деятельности зонда «Розетта» и спускаемого аппарата «Филы». Они воплощают все последние достижения в области космического кораблестроения, расчета движения аппарата и так далее. Посадка зонда «Филы» на комету считается событием, сравнимым с полетом Гагарина. Самое интересное, что это не венец возможностей человечества. Нас еще ожидают новые открытия и достижения в плане как освоения космического пространства, так и строения летательных аппаратов.
fb.ru
Зачем мы запускаем спутники на орбиту Земли?. Интернет журнал о новых технологиях
Зачем мы запускаем спутники на орбиту Земли?
Теги: Оборудование , Технологии , Транспорт , Наука , Космос , Медицина
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.
posterspb.ru