Hoe werken satellieten? Kunstmatige aardsatellieten: alles over satellieten

Telecommunicatiesatellieten bevinden zich meestal op geostationaire baan(GEO). dat is een cirkelvormige baan met een hoogte van 35.786 kilometer boven de evenaar van de aarde en volgt de richting van de rotatie van de aarde. Een object in GEO heeft een omlooptijd die gelijk is aan zijn rotatieperiode, dus voor waarnemers op de grond lijkt het stationair en neemt het een vaste positie aan de hemel in.

Satellieten in GEO staan dit toe constante communicatie , die radiofrequentiesignalen uitzendt van stationaire antennes. Deze signalen verschillen niet veel van de signalen die bij omroeptransmissie worden gebruikt. terrestrische televisie en hebben meestal een frequentie die 3-50 keer hoger is. Het door de satelliet ontvangen signaal wordt versterkt en teruggestuurd naar de aarde, waardoor communicatie mogelijk is tussen punten die duizenden kilometers uit elkaar liggen.

Een bijzondere eigenschap die maakt geostationaire satellieten uiterst aantrekkelijk is hun vermogen om informatie over te brengen. Het doorgegeven signaal kan door antennes overal binnen het dekkingsgebied van de satelliet worden ontvangen, vergelijkbaar met de grootte van een land, regio, continent of zelfs een heel halfrond. Iedereen die een kleine antenne met een diameter van 40-50 cm heeft, kan een directe gebruiker van de satelliet worden.

Een satelliet die in een geostationaire baan draait, heeft geen motor nodig en het verblijf in een baan om de aarde kan vele jaren duren. Wrijving van de dunne bovenste atmosfeer zal het uiteindelijk vertragen en ervoor zorgen dat het lager zinkt en uiteindelijk opbrandt in de lagere atmosfeer.

Als de satelliet wordt gelanceerd vanaf grote hoeveelheid brandstof, het beweegt sneller en de straal van zijn baan is groter. Een grote baan betekent dat de hoekbeweging van de satelliet rond de aarde langzamer is. De maan, die zich op 380.000 km van de aarde bevindt, heeft bijvoorbeeld een omlooptijd van 28 dagen.

Low-Earth Orbit (LEO)-satellieten, zoals veel wetenschaps- en observatiesatellieten, werken op veel lagere hoogten: ze draaien in ongeveer 90 minuten rond de aarde op een hoogte van enkele honderden kilometers.

Telecommunicatiesatellieten kunnen ook op LEO staan en zijn vanaf elke locatie gedurende 10-20 minuten zichtbaar. Om in dit geval de continuïteit van de informatieoverdracht te garanderen zal de inzet van tientallen satellieten noodzakelijk zijn.

Telecommunicatiesystemen op LEO hebben mogelijk 48, 66, 77, 80 of zelfs 288 satellieten nodig om te voorzien in noodzakelijke diensten. Verschillende van deze systemen zijn ingezet om communicatie voor mobiele terminals te verzorgen. Ze gebruiken relatief lage frequenties(1,5-2,5 GHz), die in hetzelfde bereik liggen als de frequenties die daarin worden gebruikt mobiele netwerken met GSM. Het feit dat voor van dit type satellieten vereisen geen dure zend- en ontvangstapparatuur - een pluspunt voor hen: in dit geval is een zorgvuldige tracking van de satelliet niet nodig. Bovendien minimaliseert de lage hoogte de signaalvertraging en vereist minder zendvermogen om communicatie tot stand te brengen.

Het sterrensysteem van het Melkwegstelsel waarin wij leven omvat de zon en acht andere planeten die eromheen draaien. Allereerst zijn wetenschappers geïnteresseerd in het bestuderen van de planeten die het dichtst bij de aarde staan. De satellieten van de planeten zijn echter ook erg interessant. Wat is een satelliet? Wat zijn hun typen? Waarom zijn ze zo interessant voor de wetenschap?

Wat is een satelliet?

Een satelliet is een klein lichaam dat onder invloed van de zwaartekracht rond een planeet draait. Momenteel kennen we 44 van dergelijke hemellichamen.

Alleen de eerste twee planeten van ons sterrenstelsel, Venus en Mercurius, hebben geen satellieten. De aarde heeft één satelliet (de maan). De “Rode Planeet” (Mars) heeft twee hemellichamen die hem vergezellen: Deimos en Phobos. De grootste planeet in ons sterrenstelsel, Jupiter, heeft 16 satellieten. Saturnus heeft er 17, Uranus heeft er 5 en Neptunus heeft er 2.

Soorten satellieten

Alle satellieten zijn onderverdeeld in 2 typen: natuurlijk en kunstmatig.

Kunstmatig - hemellichamen gemaakt door mensen, die de mogelijkheid bieden om de planeet, evenals andere astronomische objecten, te observeren en te verkennen. Ze zijn nodig voor het tekenen van kaarten, weersvoorspellingen en radio-uitzendingen van signalen. De grootste door de mens gemaakte "medereiziger" van de aarde is (ISS). Kunstmatige satellieten zijn niet alleen op onze planeet te vinden. Meer dan 10 van dergelijke hemellichamen draaien rond Venus en Mars.

Wat is een natuurlijke satelliet? Ze worden door de natuur zelf gecreëerd. Hun oorsprong heeft altijd oprechte belangstelling gewekt bij wetenschappers. Er zijn verschillende theorieën, maar we zullen ons concentreren op de officiële versies.

Nabij elke planeet bevindt zich een opeenhoping van kosmisch stof en gassen. De planeet trekt hemellichamen aan die er dichtbij vliegen. Als resultaat van een dergelijke interactie worden satellieten gevormd. Er bestaat ook een theorie volgens welke fragmenten worden gescheiden van kosmische lichamen die in botsing komen met een planeet, die vervolgens een bolvorm krijgen. Volgens deze veronderstelling is er een fragment van onze planeet. Dit wordt bevestigd door de gelijkenis van de chemische samenstellingen van de aarde en de maan.

Satelliet banen

Er zijn 3 soorten banen.

Het poolvlak helt in een rechte hoek ten opzichte van het equatoriale vlak van de planeet.

Het traject van de hellende baan is verschoven ten opzichte van het equatoriale vlak met een hoek van minder dan 90 0 .

Het equatoriale vlak (ook wel geostationair genoemd) bevindt zich in het gelijknamige vlak; langs zijn traject beweegt het hemellichaam met de snelheid van de revolutie van de planeet rond zijn as.

Ook zijn de banen van satellieten, afhankelijk van hun vorm, in tweeën verdeeld basistype- cirkelvormig en elliptisch. In een cirkelvormige baan beweegt een hemellichaam in een van de vlakken van de planeet met een constante afstand boven het oppervlak van de planeet. Als een satelliet zich in een elliptische baan beweegt, verandert deze afstand binnen de periode van één baan.

Natuurlijke satellieten van de planeten van het zonnestelsel: interessante feiten

Saturnusmaan Titan heeft zijn eigen dichte atmosfeer. Op het oppervlak bevinden zich meren die vloeibare koolwaterstofverbindingen bevatten.

In navolging van de USSR en de Verenigde Staten werden satellieten gelanceerd door Frankrijk (1965), Australië (1967), Japan (1970), China (1970) en Groot-Brittannië (1971).

De implementatie is gebaseerd op internationale wetenschappelijke en technische samenwerking. Landen die bevriend waren met de USSR lanceerden bijvoorbeeld satellieten vanuit Sovjet-ruimtehavens. Sommige satellieten, vervaardigd in Canada, Frankrijk en Italië, worden sinds 1962 gelanceerd met behulp van door de Verenigde Staten ontwikkelde lanceervoertuigen.

Wat is een kosmisch lichaam dat in een baan rond een bepaalde planeet draait? Van oorsprong zijn ze natuurlijk en kunstmatig. De wereldgemeenschap is van bijzonder belang natuurlijke satellieten planeten, omdat ze nog steeds veel mysteries verbergen, en de meeste ervan wachten nog steeds om ontdekt te worden. Er zijn projecten om ze te bestuderen van particulier, staats- en mondiaal belang. Kunstmatige satellieten maken het mogelijk om toegepaste en wetenschappelijke problemen op te lossen, zowel op de schaal van een individuele planeet als in de hele ruimte.

Waarom is het, om bijvoorbeeld een televisiesignaal van New York naar Moskou te verzenden, nodig om een apparaat ver de ruimte in te lanceren? Het antwoord op deze vraag is heel eenvoudig: de aarde is bolvormig. Radiogolven, waarop in de vorm elektromagnetische trillingen Geluids-, beeld- en zelfs computergegevens worden verzonden en reizen in een rechte lijn. Ze kunnen niet rond de aarde gaan en kunnen niet door de dikte ervan gaan. Waar we op aarde ook radiogolven naartoe sturen, ze zullen onvermijdelijk van onze planeet de ruimte in gaan. Het is waar dat een deel van de radiogolven wordt gereflecteerd door de ionosfeer - een speciale laag die de aarde omringt, alsof het vanuit een spiegel komt. Het wordt gereflecteerd en valt opnieuw op het oppervlak van de planeet, vele honderden en duizenden kilometers verwijderd van de zender. Radiocommunicatie over lange afstanden is op dit fenomeen gebaseerd. Daarom kunnen we met behulp van een gewone ontvanger radio-uitzendingen uit Amerika of China horen.

Maar het probleem is dat het met behulp van dergelijke golven (ze worden kort, middellang en lang genoemd) onmogelijk is om een televisiebeeld of televisiebeeld uit te zenden. geluid van hoge kwaliteit, noch een grote hoeveelheid gegevens. Voor transmissie TV-signaal of kwaliteit muziek speciale radiogolven nodig hebben hoge frequentie aarzeling. Ze worden ultrakort genoemd. Ultrakorte golven worden niet gereflecteerd door de ionosfeer en gaan vrij de ruimte in. Hoe kunnen we ervoor zorgen dat televisiebeelden op ultrakorte golven over lange afstanden kunnen worden verzonden? Rechts! We moeten golven in de ruimte opvangen en ze terugsturen naar de aarde. Naar waar de ontvanger zich bevindt. Daar zijn communicatiesatellieten voor. Simpel gezegd is een communicatiesatelliet een spiegel voor radiogolven die in de ruimte hangen. De satelliet hangt zo hoog dat steden die ver uit elkaar liggen, bijvoorbeeld Londen en Istanbul, in één oogopslag ‘zichtbaar’ zijn. Radiogolven kunnen vanaf de satelliet vrijelijk naar beide steden reizen zonder obstakels tegen te komen. En de golven reizen ook vrijelijk naar de satelliet vanuit deze hoofdsteden (en vanuit vele andere plaatsen op aarde). De satelliet helpt het radiosignaal over de kromming te "springen". wereldbol.

In sommige opzichten lijkt een communicatiesatelliet op hoge televisietorens. Hoe hoger de toren, hoe verder het radiosignaal kan worden verzonden. Als de bovenkant van de tv-toren zich binnen het gezichtsveld bevindt, kunt u er tv-programma's van ontvangen op uw tv. Maar zodra je verder rijdt, verdwijnt de toren achter de horizon (dat wil zeggen, achter de ronding van de aarde). Nu bereiken de radiogolven je tv niet. De satelliet is tienduizenden kilometers hoger dan de hoogste toren. Daarom kan het zijn golven tegelijkertijd naar een groot deel van de aardbol zenden.

Er is echter een aanzienlijk verschil tussen satelliet en toren. Als televisie toren op één plek staat, dan moet de satelliet met enorme snelheid (ruim 8 kilometer per seconde!) rond de aarde vliegen. Anders valt hij gewoon. Dit zijn de wetten van de natuurkunde. Hoe kunnen we ervoor zorgen dat deze zich, net als de top van een tv-toren, altijd op hetzelfde punt bevindt? Satellieten die het aardoppervlak observeren of ruimtevaartuigen in een baan om de aarde vliegen niet erg hoog - ongeveer op een hoogte van 200 - 300 kilometer. Op een goede heldere nacht zijn ze zelfs vanaf de aarde te zien. Een helder punt verscheen boven de horizon, vloog langs de hemel en verdween na een paar minuten weer achter de horizon. En hoewel het punt op aarde waar de waarnemer staat, evenals de satelliet, om de aardas draaien, haalt het ruimtevaartuig het aardoppervlak in. Hij vliegt sneller dan de aarde draait.

Om ervoor te zorgen dat de satelliet constant op hetzelfde punt in de lucht is, moet deze op zeer grote hoogte worden gelanceerd. Dan zal de baan - het pad dat hij rond onze planeet zal beschrijven - erg lang blijken te zijn. De omlooptijd van de satelliet en de omlooptijd van elk punt op het aardoppervlak rond de as van de planeet zullen hetzelfde worden. Wetenschappelijk gezien zullen de hoeksnelheid van de satelliet en het oppervlak van de planeet gelijk zijn.

Dit kan heel duidelijk worden begrepen eenvoudig voorbeeld. Als er bijvoorbeeld twee plasticineballen aan een roterend wiel zijn bevestigd - één aan de buitenkant van het wiel, de andere aan de binnenkant, dichter bij de as, dan zul je merken dat de bal aan de rand wordt gedragen met hoge snelheid, en degene in het midden beweegt nauwelijks. Ten opzichte van elkaar zijn ze echter bewegingloos en bevinden ze zich op dezelfde lijn. Ze hebben dezelfde hoeksnelheid. De bal op de as is het oppervlak van de aarde. De bal aan de buitenkant van het wiel is een communicatiesatelliet die in een baan om de aarde draait.

Een baan waardoor een satelliet bewegingloos boven het aardoppervlak kan hangen, wordt geostationair genoemd. Het heeft de vorm van een cirkel en loopt ongeveer boven de evenaar van de aarde - de lijn die het noordelijk halfrond scheidt van het zuidelijk halfrond. Het is van zo'n satelliet, die zich 35 - 40 duizend kilometer verderop bevindt, dat we televisieprogramma's ontvangen op de "antennes" die beetje bij beetje begonnen te groeien in huizen in ons land.

Telecommunicatiesatellieten worden doorgaans in een geostationaire baan (GEO) geplaatst. dat is een cirkelvormige baan met een hoogte van 35.786 kilometer boven de evenaar van de aarde en volgt de richting van de rotatie van de aarde. Een object in GEO heeft een omlooptijd die gelijk is aan zijn rotatieperiode, dus voor waarnemers op de grond lijkt het stationair en neemt het een vaste positie aan de hemel in.

Satellieten in GEO maken constante communicatie mogelijk, die radiofrequentiesignalen uitzendt vanaf vaste antennes. Deze signalen verschillen niet veel van de signalen die worden gebruikt bij terrestrische televisie-uitzendingen en zijn doorgaans 3 tot 50 keer hoger in frequentie. Het door de satelliet ontvangen signaal wordt versterkt en teruggestuurd naar de aarde, waardoor communicatie mogelijk is tussen punten die duizenden kilometers uit elkaar liggen.

Een bijzondere eigenschap die geostationaire satellieten buitengewoon aantrekkelijk maakt, zijn hun vermogen om informatie over te brengen. Het doorgegeven signaal kan door antennes overal binnen het dekkingsgebied van de satelliet worden ontvangen, vergelijkbaar met de grootte van een land, regio, continent of zelfs een heel halfrond. Iedereen die een kleine antenne met een diameter van 40-50 cm heeft, kan een directe gebruiker van de satelliet worden.

Als een satelliet met meer brandstof wordt gelanceerd, beweegt deze sneller en is de baanradius groter. Een grote baan betekent dat de hoekbeweging van de satelliet rond de aarde langzamer is. De maan, die zich op 380.000 km van de aarde bevindt, heeft bijvoorbeeld een omlooptijd van 28 dagen.

LEO-telecommunicatiesystemen hebben mogelijk 48, 66, 77, 80 of zelfs 288 satellieten nodig om de vereiste diensten te leveren. Verschillende van deze systemen zijn ingezet om communicatie voor mobiele terminals te verzorgen. Ze gebruiken relatief lage frequenties (1,5-2,5 GHz), die in hetzelfde bereik liggen als de frequenties die worden gebruikt in mobiele GSM-netwerken. Het feit dat voor dit type satelliet geen dure zend- en ontvangstapparatuur nodig is, is voor hen een pluspunt: er is in dit geval geen zorgvuldige tracking van de satelliet nodig. Bovendien minimaliseert de lage hoogte de signaalvertraging en vereist minder zendvermogen om communicatie tot stand te brengen.