Kwa nini, ili kusambaza, kwa mfano, ishara ya televisheni kutoka New York hadi Moscow, ni muhimu kuzindua aina fulani ya vifaa mbali na nafasi? Jibu la swali hili ni rahisi sana: Dunia ni spherical. Mawimbi ya redio, ambayo hubeba sauti, picha, na hata data ya kompyuta kama mawimbi ya sumakuumeme, husafiri kwa njia iliyonyooka. Hawawezi kuzunguka Dunia na hawawezi kupitia unene wake. Haijalishi ni wapi Duniani tunatuma mawimbi ya redio, bila shaka yataenda mbali na sayari yetu, kwenda angani. Ukweli, sehemu ya mawimbi ya redio huonyeshwa kutoka kwa ionosphere - safu maalum inayozunguka Dunia, kana kwamba kutoka kwa kioo. Inaonyeshwa na tena huanguka juu ya uso wa sayari, mamia mengi na maelfu ya kilomita kutoka kwa mtoaji. Mawasiliano ya redio ya masafa marefu yanatokana na jambo hili. Ndiyo maana, kwa msaada wa mpokeaji wa kawaida, tunaweza kusikia matangazo ya redio kutoka Amerika au China.

Lakini tatizo ni kwamba kwa msaada wa mawimbi hayo (wanaitwa mafupi, kati na ya muda mrefu), wala picha ya televisheni, wala sauti ya juu, wala kiasi kikubwa cha data haiwezi kupitishwa. Ili kusambaza ishara ya televisheni au muziki wa ubora wa juu, mawimbi maalum ya redio yenye mzunguko wa juu wa oscillation inahitajika. Wanaitwa ultrashort. Mawimbi ya Ultrashort hayaonyeshwa kutoka kwa ionosphere na kwa uhuru huenda kwenye anga ya nje. Tunawezaje kuhakikisha kwamba picha za televisheni kwenye mawimbi ya ultrashort zinaweza kupitishwa kwa umbali mrefu? Haki! Tunahitaji kupata mawimbi angani na kuyaelekeza tena duniani. Ambapo mpokeaji yuko. Hiyo ndiyo maana ya satelaiti za mawasiliano. Ili kuiweka kwa urahisi, satelaiti ya mawasiliano ni kioo cha mawimbi ya redio yaliyosimamishwa kwenye nafasi. Satelaiti hutegemea sana hivi kwamba kwa hiyo, miji iliyo mbali na kila mmoja, kwa mfano, London na Istanbul, "inaonekana" kwa mtazamo. Mawimbi ya redio yanaweza kusafiri kwa uhuru kutoka kwa satelaiti hadi miji yote miwili bila kukumbana na vizuizi vyovyote. Na mawimbi pia husafiri kwa uhuru kwa satelaiti kutoka kwa miji mikuu hii (na kutoka sehemu zingine nyingi za Dunia). Setilaiti husaidia mawimbi ya redio "kuruka" katika mkunjo wa dunia.

Kwa namna fulani, satelaiti ya mawasiliano ni sawa na minara mirefu ya televisheni. Baada ya yote, juu ya mnara, zaidi ishara ya redio inaweza kupitishwa. Ikiwa sehemu ya juu ya mnara wa TV iko karibu na mstari unaoonekana, unaweza kupokea vipindi vya televisheni kutoka kwayo kwenye TV yako. Lakini mara tu unapoendesha gari zaidi, mnara utatoweka nyuma ya upeo wa macho (yaani, nyuma ya ukingo wa Dunia) Sasa mawimbi ya redio hayatafikia TV yako. Satelaiti iko makumi ya maelfu ya kilomita juu kuliko mnara mrefu zaidi. Kwa hiyo, inaweza kusambaza mawimbi yake kwa wakati mmoja kwa sehemu kubwa ya dunia.

Walakini, kuna tofauti kubwa kati ya satelaiti na mnara. Ikiwa mnara wa televisheni umesimama mahali pamoja, basi satelaiti lazima iruke kwa kasi kubwa (zaidi ya kilomita 8 kwa sekunde!) Kuzunguka Dunia. Vinginevyo ataanguka tu. Hizi ni sheria za fizikia. Tunawezaje kuhakikisha kwamba, kama vile sehemu ya juu ya mnara wa TV, iko katika hatua sawa kila wakati? Satelaiti zinazotazama uso wa dunia au chombo cha anga za juu haziruki juu sana - takriban katika mwinuko wa kilomita 200 - 300. Katika usiku mzuri wa wazi wanaweza hata kuonekana kutoka duniani. Sehemu angavu ilionekana juu ya upeo wa macho, ikaruka angani na baada ya dakika chache ikatoweka tena nyuma ya upeo wa macho. Na ingawa sehemu ya Dunia ambayo mwangalizi anasimama, na vile vile setilaiti, huzunguka mhimili wa dunia, chombo cha anga kinapita juu ya uso wa dunia. Anaruka haraka kuliko Dunia inavyozunguka.

Ili satelaiti iwe mara kwa mara katika hatua sawa angani, ni lazima izinduliwe kwa urefu wa juu sana. Kisha obiti - njia ambayo itaelezea kuzunguka sayari yetu - itageuka kuwa ndefu sana. Wakati wa obiti wa satelaiti na wakati wa obiti wa sehemu yoyote kwenye uso wa dunia kuzunguka mhimili wa sayari utakuwa sawa. Kwa kusema kisayansi, kasi ya angular ya satelaiti na uso wa sayari itakuwa sawa.

Hii inaweza kueleweka kwa mfano rahisi sana. Ikiwa unashikilia, kwa mfano, mipira miwili ya plastiki kwenye gurudumu linalozunguka - moja nje ya gurudumu, nyingine ndani, karibu na mhimili, basi utagundua kuwa mpira karibu na mdomo unasonga kwa kasi kubwa, na aliye katikati anasonga kwa shida. Walakini, kuhusiana na kila mmoja wao hawana mwendo na wako kwenye mstari mmoja. Wana kasi ya angular sawa. Mpira kwenye mhimili ni uso wa Dunia. Mpira ulio nje ya gurudumu ni satelaiti ya mawasiliano inayozunguka katika obiti.

Mzingo unaoruhusu setilaiti kuning'inia bila kusonga juu ya uso wa Dunia unaitwa geostationary. Ina umbo la duara na hupita takriban juu ya ikweta ya dunia - mstari unaotenganisha Kizio cha Kaskazini na Kusini. Ni kutoka kwa satelaiti kama hiyo, iliyoko umbali wa kilomita 35 - 40,000, tunapokea programu za televisheni kwenye "antenna" ambazo kidogo kidogo zilianza kukua majumbani katika nchi yetu.

Mfumo wa nyota wa galaksi ya Milky Way tunamoishi unajumuisha Jua na sayari nyingine 8 zinazoizunguka. Kwanza kabisa, wanasayansi wana nia ya kusoma sayari zilizo karibu na Dunia. Hata hivyo, satelaiti za sayari pia zinavutia sana. Satelaiti ni nini? Aina zao ni zipi? Kwa nini zinavutia sana kwa sayansi?

Satelaiti ni nini?

Satelaiti ni mwili mdogo unaozunguka sayari chini ya ushawishi wa mvuto. Hivi sasa, tunajua miili 44 kama hiyo ya mbinguni.

Ni sayari mbili tu za kwanza za mfumo wetu wa nyota, Venus na Mercury, ambazo hazina satelaiti. Dunia ina satelaiti moja (Mwezi). "Sayari Nyekundu" (Mars) ina miili 2 ya angani inayoandamana nayo - Deimos na Phobos. Sayari kubwa zaidi katika mfumo wetu wa nyota, Jupiter, ina satelaiti 16. Zohali ina 17, Uranus ina 5, na Neptune ina 2.

Aina za satelaiti

Satelaiti zote zimegawanywa katika aina 2 - asili na bandia.

Bandia - miili ya mbinguni iliyoundwa na watu, ambayo hufungua fursa ya kuchunguza na kuchunguza sayari, pamoja na vitu vingine vya nyota. Ni muhimu kwa kuchora ramani, utabiri wa hali ya hewa, na utangazaji wa mawimbi ya redio. "Msafiri mwenza" mkubwa zaidi wa Dunia aliyetengenezwa na mwanadamu ni (ISS). Satelaiti za Bandia hazipatikani tu kwenye sayari yetu. Zaidi ya miili 10 kama hiyo ya mbinguni inazunguka Venus na Mirihi.

Satelaiti ya asili ni nini? Wao huundwa na asili yenyewe. Asili yao daima imeamsha shauku ya kweli kati ya wanasayansi. Kuna nadharia kadhaa, lakini tutazingatia matoleo rasmi.

Karibu na kila sayari kuna mkusanyiko wa vumbi na gesi za cosmic. Sayari huvutia miili ya mbinguni ambayo huruka karibu nayo. Kama matokeo ya mwingiliano kama huo, satelaiti huundwa. Pia kuna nadharia kulingana na ambayo vipande vinatenganishwa na miili ya ulimwengu inayogongana na sayari, ambayo baadaye hupata sura ya duara. Kulingana na dhana hii, kuna kipande cha sayari yetu. Hii inathibitishwa na kufanana kwa nyimbo za kemikali za dunia na mwezi.

Mizunguko ya satelaiti

Kuna aina 3 za obiti.

Ndege ya polar inaelekea kwenye ndege ya ikweta ya sayari kwa pembe ya kulia.

Njia ya obiti iliyoelekezwa hubadilishwa kulingana na ndege ya ikweta kwa pembe ya chini ya 90 0.

Ndege ya ikweta (pia inaitwa geostationary) iko katika ndege ya jina moja; kando ya trajectory yake mwili wa mbinguni unasonga kwa kasi ya mapinduzi ya sayari kuzunguka mhimili wake.

Pia, obiti za satelaiti kulingana na sura zao zimegawanywa katika aina mbili za msingi - mviringo na elliptical. Katika mzunguko wa mviringo, mwili wa mbinguni huenda katika moja ya ndege za sayari na umbali wa mara kwa mara juu ya uso wa sayari. Ikiwa setilaiti itasogea katika obiti ya duaradufu, umbali huu hubadilika ndani ya kipindi cha obiti moja.

Satelaiti za asili za sayari za mfumo wa jua: ukweli wa kuvutia

Mwezi wa Zohali Titan una anga yake mnene. Juu ya uso wake kuna maziwa yenye misombo ya hidrokaboni ya kioevu.

Kufuatia USSR na Marekani, satelaiti zilizinduliwa na Ufaransa (1965), Australia (1967), Japan (1970), China (1970) na Uingereza (1971).

Utekelezaji huo unategemea ushirikiano wa kimataifa wa kisayansi na kiufundi. Kwa mfano, nchi za kirafiki kwa USSR zilizindua satelaiti kutoka kwa vituo vya anga vya Soviet. Baadhi ya satelaiti, zinazotengenezwa nchini Kanada, Ufaransa, na Italia, zimezinduliwa tangu 1962 kwa kutumia magari ya kurusha yaliyotengenezwa na Marekani.

Je! ni mwili wa ulimwengu unaozunguka katika obiti kuzunguka sayari fulani? Kwa asili wao ni wa asili na bandia. Satelaiti za asili za sayari zinavutia sana jumuiya ya ulimwengu, kwa sababu bado zinaficha siri nyingi, na wengi wao bado wanasubiri kugunduliwa. Kuna miradi ya kuisoma ya umuhimu wa kibinafsi, serikali na kimataifa. Satelaiti za Bandia hufanya iwezekanavyo kutatua shida zilizotumika na za kisayansi kwa kiwango cha sayari ya mtu binafsi na anga nzima ya nje.

Satelaiti ni za nini?

Ni nani kati yetu ambaye hajapiga kelele kwa furaha, akiangalia anga ya kina ya nyota: - Tazama, tazama, satelaiti inaruka! Na satelaiti hii haikuhusishwa kabisa na kitu kingine chochote isipokuwa nafasi.
Lakini sasa ni hadithi tofauti kabisa! Satelaiti hutoa mawasiliano, televisheni, uamuzi wa kuratibu, usalama, na Mtandao. Na watu watakuja na mambo mengi zaidi ya kufanya teknolojia za anga zitumike kwa manufaa ya watu.
Na tutakuambia kwa nini na njia gani za kutumia mifumo ya satelaiti ni maarufu zaidi leo.

Kwa nini wakati mwingine teknolojia za satelaiti pekee zinaweza kuwa chaguo pekee la ukuzaji?
Wakati wa kufunga mistari ya ardhi, waya hutumiwa - fiber optic au shaba, au kwa teknolojia ya wireless - mitandao ya simu za mkononi au mtandao wa redio. Kazi hii yote ya gharama kubwa kila wakati ina shida kubwa:

• ufikiaji mdogo wa eneo. Mtoaji wa ishara yoyote au mpokeaji ana eneo fulani la uendeshaji, ambalo linategemea nguvu na eneo la eneo hilo;
• masuala ya kisasa ya mtandao daima yanahusiana na uwezo wa kiufundi na uwezekano wa matumizi ya rasilimali za kifedha;
• Mara nyingi haiwezekani kufuta haraka vifaa na kuanzisha kituo katika eneo jipya.

Na katika baadhi ya matukio, haki zaidi katika maana ya kiufundi na kifedha kwa ajili ya kuhakikisha mawasiliano ya kuaminika na ya juu ni matumizi ya mifumo ya satelaiti.

Satelaiti zitatupata kila wakati

Bila teknolojia ya satelaiti, hatungekuwa na fursa ya kupata kila mmoja kwenye sayari yetu kubwa.
Mfumo wa kuratibu wa kimataifa unakuwezesha kuamua kwa usahihi eneo la vitu (longitudo, latitude, na hata urefu juu ya usawa wa bahari), pamoja na mwelekeo wa harakati na kasi ya kitu hiki.
Mfumo unaojulikana wa GPS wa Marekani (Global Positioning System) unajumuisha satelaiti 24 za bandia, mtandao mpana wa vituo vya chini ambavyo vina uwezo usio na kikomo wa kuunganisha vituo vya watumiaji.
Mfumo wa GPS hufanya kazi mfululizo. Mtu yeyote kwenye sayari anaweza kuitumia, unahitaji tu kununua navigator ya GPS. Watengenezaji hutoa mifano ya kubebeka, ya magari, ya anga na baharini. Shughuli za utafutaji na uokoaji katika hakuna nchi yoyote duniani zimekamilika bila usaidizi wa GPS.

Sio muda mrefu uliopita, Urusi ilipeleka mfumo wake wa urambazaji wa GLONASS, sawa na wa Amerika, na kwa kiwango sawa cha usahihi katika kuamua kuratibu.
Mifumo yote miwili inapatikana na bure kabisa.

Satelaiti hutulinda

Hii ni kweli hasa katika sekta ya magari. Mfumo mkuu wa usalama umeunganishwa kwa mafanikio na njia za mawasiliano za satelaiti, GPS na njia za jadi za rada.
Mifumo ya usalama ya satelaiti inafanyaje kazi?
Kitengo cha kati kilicho na vitambuzi vya usalama kimewekwa kwa busara kwenye gari. Katika tukio la dharura, ishara kutoka kwa kitengo cha kati hupitishwa kupitia njia za mawasiliano kwa mmiliki au dispatcher. Mfumo wa GPS husaidia kufuatilia njia, eneo, na hali ya kuendesha gari kwa wakati halisi.

Satelaiti hutuburudisha

Mada ya sasa na maarufu zaidi ni televisheni ya satelaiti. Lakini tayari tumezoea sahani kwenye nyumba zetu hivi kwamba hatutambui. Lakini vifaa vitatu tu: antenna, mpokeaji, kibadilishaji hutupatia raha ya kushangaza kutoka kwa kutazama programu zetu tunazopenda za runinga.
Tofauti kutoka kwa antenna ya jadi ya televisheni ni kwamba badala ya mnara, satellite hufanya na kusambaza ishara ya digital. Hii inasababisha uteuzi mkubwa wa vituo na ubora wa picha.

Satelaiti hutuunganisha na marafiki

Mifumo ya mawasiliano ya satelaiti inayojulikana zaidi na inayojulikana duniani kote (GCSS): Globalstar, Inmarsat, Iridium, Thuraya. Mwanzoni mwa uumbaji wao, ilichukuliwa kuwa mifumo hii ingepanga simu za rununu na za mezani ambapo hakukuwa na laini za mawasiliano. Pamoja na maendeleo zaidi, fursa mpya zilionekana: upatikanaji wa mtandao, uhamisho wa habari katika miundo mbalimbali. Na GSSS ikawa huduma nyingi.
Ikiwa tutaelezea uendeshaji wa mifumo hii kwa kifupi, itaonekana kama hii.
Satelaiti hupokea ishara ya mteja na kuipeleka kwenye kituo cha karibu zaidi Duniani. Kituo huamua ishara, huchagua njia na kuituma kupitia mitandao ya dunia au kituo cha satelaiti hadi mahali pa kupokea.
Tofauti kati ya mifumo ya mawasiliano ya satelaiti ya kimataifa iko katika gharama ya trafiki, ukubwa na gharama ya vituo vya watumiaji, maeneo ya chanjo, na pia katika vipengele vya kiufundi vya dhana ya mfumo yenyewe.

Satelaiti hutusaidia kuishi kwa raha

Mfumo wa satelaiti wa Kituo Kidogo Sana cha Kitundu (VSAT) unaendelezwa kikamilifu. Mfumo huu ni kama msingi wa mbuni: unaweza kuongeza vifaa na kupata mtandao, vifaa vingine - na mitandao ya ndani ya watumiaji katika maeneo tofauti tayari imeunganishwa. Unaweza pia kukusanya data, kuhifadhi njia za mawasiliano, kudhibiti michakato mbalimbali ya uzalishaji, kuandaa mikutano ya mbali ya video na sauti.
Mfumo kama huo ni rahisi kupeleka na kuanza kufanya kazi. Ubora wa mawasiliano, urahisi wa matengenezo na matumizi tayari umethaminiwa na taasisi za kifedha, minyororo ya rejareja, na biashara kubwa za viwandani.

Mtandao unaotegemea VSAT una kituo kikuu cha udhibiti (CCS), vituo vya watumiaji na satelaiti ya relay.
Kwa maendeleo zaidi, bila shaka mifumo yote itafikiwa zaidi, nafuu, rahisi zaidi na rahisi kudhibiti na kuelewa michakato inayoendelea ya uhuishaji wa maisha yetu ya kila siku na teknolojia za setilaiti.

Sasa, ukiangalia anga la usiku kwa ndoto na kuona nyota inayosonga, utafikiria kwamba wao, satelaiti, hurahisisha sana na kubadilisha maisha. Na hiyo ni nzuri.

Nje ya Sputnik, antena nne za mjeledi hupitishwa kwa masafa ya mawimbi mafupi juu na chini ya kiwango cha sasa (27 MHz). Vituo vya kufuatilia Duniani vilichukua mawimbi ya redio na kuthibitisha kuwa setilaiti hiyo ndogo ilinusurika kwenye uzinduzi na ilifanikiwa kuzunguka sayari yetu. Mwezi mmoja baadaye, Umoja wa Kisovyeti ulizindua Sputnik 2 kwenye obiti. Ndani ya capsule alikuwa mbwa Laika.

Mnamo Desemba 1957, kwa kukata tamaa ya kwenda sambamba na wapinzani wao wa Vita Baridi, wanasayansi wa Marekani walijaribu kuweka satelaiti kwenye obiti na sayari ya Vanguard. Kwa bahati mbaya, roketi hiyo ilianguka na kuungua wakati wa kupaa. Muda mfupi baadaye, Januari 31, 1958, Marekani ilirudia mafanikio ya Sovieti kwa kupitisha mpango wa Wernher von Braun wa kurusha setilaiti ya Explorer 1 kwa roketi ya U.S. Redstone. Explorer 1 ilibeba zana za kugundua miale ya ulimwengu na iligunduliwa katika jaribio la James Van Allen wa Chuo Kikuu cha Iowa kwamba kulikuwa na miale ya ulimwengu kidogo kuliko ilivyotarajiwa. Hii ilisababisha ugunduzi wa kanda mbili za toroidal (hatimaye zilipewa jina la Van Allen) zilizojaa chembe za chaji zilizonaswa kwenye uga wa sumaku wa Dunia.

Kwa kutiwa moyo na mafanikio haya, kampuni kadhaa zilianza kutengeneza na kurusha satelaiti katika miaka ya 1960. Mmoja wao alikuwa Ndege ya Hughes, pamoja na mhandisi nyota Harold Rosen. Rosen aliongoza timu iliyotekeleza wazo la Clark - satelaiti ya mawasiliano iliyowekwa kwenye mzunguko wa Dunia kwa njia ambayo inaweza kutuliza mawimbi ya redio kutoka sehemu moja hadi nyingine. Mnamo 1961, NASA ilimpa Hughes kandarasi ya kuunda safu ya satelaiti ya Synchom (mawasiliano ya synchronous). Mnamo Julai 1963, Rosen na wenzake waliona Syncom-2 ikiruka angani na kuingia kwenye obiti mbaya ya geosynchronous. Rais Kennedy alitumia mfumo huo mpya kuzungumza na Waziri Mkuu wa Nigeria barani Afrika. Hivi karibuni Syncom-3 pia ilianza, ambayo inaweza kutangaza ishara ya televisheni.

Enzi ya satelaiti imeanza.

Kuna tofauti gani kati ya satelaiti na uchafu wa anga?

Kitaalam, satelaiti ni kitu chochote kinachozunguka sayari au mwili mdogo wa angani. Wanaastronomia huainisha mwezi kuwa satelaiti za asili, na kwa miaka mingi wamekusanya orodha ya mamia ya vitu hivyo vinavyozunguka sayari na sayari ndogo katika mfumo wetu wa jua. Kwa mfano, walihesabu miezi 67 ya Jupita. Na bado ni.

Vitu vilivyotengenezwa na binadamu kama vile Sputnik na Explorer pia vinaweza kuainishwa kama satelaiti kwa sababu wao, kama vile mwezi, huzunguka sayari. Kwa bahati mbaya, shughuli za binadamu zimesababisha kiasi kikubwa cha uchafu katika obiti ya Dunia. Vipande hivi vyote na uchafu hufanya kama roketi kubwa - zinazozunguka sayari kwa kasi ya juu katika njia ya mviringo au ya mviringo. Katika tafsiri kali ya ufafanuzi, kila kitu kama hicho kinaweza kufafanuliwa kama satelaiti. Lakini wanaastronomia kwa ujumla huchukulia satelaiti kuwa vile vitu vinavyofanya kazi muhimu. Mabaki ya chuma na takataka nyingine huanguka katika kikundi cha uchafu wa orbital.

Uchafu wa Orbital hutoka kwa vyanzo vingi:

• Mlipuko wa roketi ambao hutoa takataka nyingi zaidi.
• Mwanaanga alilegeza mkono wake - ikiwa mwanaanga anatengeneza kitu angani na akakosa ufunguo, kinapotea milele. Kitufe huingia kwenye obiti na kuruka kwa kasi ya karibu 10 km / s. Ikigonga mtu au setilaiti, matokeo yanaweza kuwa mabaya. Vitu vikubwa kama ISS ni shabaha kubwa ya uchafu wa nafasi.
• Vipengee vilivyotupwa. Sehemu za vyombo vya uzinduzi, kofia za lensi za kamera, na kadhalika.

NASA imezindua satelaiti maalum iitwayo LDEF kuchunguza athari za muda mrefu za migongano na vifusi vya anga. Zaidi ya miaka sita, ala za satelaiti zilirekodi athari 20,000, zingine zilisababishwa na micrometeorites na zingine na uchafu wa obiti. Wanasayansi wa NASA wanaendelea kuchambua data ya LDEF. Lakini Japan tayari ina wavu mkubwa wa kunasa uchafu wa anga.

Je, ndani ya satelaiti ya kawaida kuna nini?

Satelaiti huja katika maumbo na ukubwa tofauti na hufanya kazi nyingi tofauti, lakini zote zinafanana kimsingi. Wote wana sura ya chuma au composite na mwili, ambayo wahandisi wanaozungumza Kiingereza huita basi, na Warusi huita jukwaa la nafasi. Jukwaa la anga huleta kila kitu pamoja na hutoa hatua za kutosha ili kuhakikisha kuwa vyombo vinasalia kwenye uzinduzi.

Satelaiti zote zina chanzo cha nguvu (kawaida paneli za jua) na betri. Mipangilio ya paneli za jua huruhusu betri kuchaji. Satelaiti mpya zaidi pia ni pamoja na seli za mafuta. Nishati ya satelaiti ni ghali sana na ni mdogo sana. Seli za nguvu za nyuklia hutumiwa kwa kawaida kutuma uchunguzi wa anga kwa sayari zingine.

Setilaiti zote zina kompyuta kwenye ubao ili kudhibiti na kufuatilia mifumo mbalimbali. Kila mtu ana redio na antena. Kwa uchache, setilaiti nyingi zina kisambazaji redio na kipokea redio ili wafanyakazi wa chini waweze kuuliza na kufuatilia hali ya setilaiti. Satelaiti nyingi huruhusu mambo mengi tofauti, kutoka kubadilisha obiti hadi kupanga upya mfumo wa kompyuta.

Kama unavyoweza kutarajia, kuweka mifumo hii yote pamoja sio kazi rahisi. Inachukua miaka. Yote huanza na kufafanua lengo la misheni. Kuamua vigezo vyake inaruhusu wahandisi kukusanya zana muhimu na kuziweka kwa utaratibu sahihi. Mara baada ya vipimo (na bajeti) kupitishwa, mkutano wa satelaiti huanza. Inafanyika katika chumba safi, mazingira ya kuzaa ambayo yanadumisha joto na unyevu unaohitajika na kulinda satelaiti wakati wa maendeleo na mkusanyiko.

Satelaiti Bandia kawaida hufanywa ili kuagiza. Makampuni mengine yametengeneza satelaiti za kawaida, yaani, miundo ambayo mkutano wake unaruhusu vipengele vya ziada kusanikishwa kulingana na vipimo. Kwa mfano, satelaiti za Boeing 601 zilikuwa na moduli mbili za msingi - chassis ya kusafirisha mfumo mdogo wa propulsion, umeme na betri; na seti ya rafu za asali kwa kuhifadhi vifaa. Utaratibu huu unaruhusu wahandisi kukusanya satelaiti kutoka kwa nafasi zilizo wazi badala ya kutoka mwanzo.

Je, satelaiti hurushwaje kwenye obiti?

Leo, satelaiti zote zinarushwa kwenye obiti kwenye roketi. Wengi huwasafirisha katika idara ya mizigo.

Katika kurushwa kwa setilaiti nyingi, roketi kurushwa moja kwa moja juu, ambayo huiruhusu kusonga kwa kasi katika angahewa nene na kupunguza matumizi ya mafuta. Baada ya roketi kupaa, utaratibu wa udhibiti wa roketi hutumia mfumo wa uelekezi wa inertial kukokotoa marekebisho yanayohitajika kwenye pua ya roketi ili kufikia kiwango kinachohitajika.

Baada ya roketi kuingia kwenye hewa nyembamba, kwa urefu wa kilomita 193, mfumo wa urambazaji hutoa roketi ndogo, ambayo inatosha kugeuza roketi katika nafasi ya usawa. Baada ya hayo, satelaiti inatolewa. Roketi ndogo hurushwa tena na kutoa tofauti ya umbali kati ya roketi na satelaiti.

Kasi ya orbital na urefu

Roketi lazima ifikie kasi ya kilomita 40,320 kwa saa ili kuepuka kabisa mvuto wa Dunia na kuruka angani. Kasi ya angani ni kubwa zaidi kuliko ile inayohitaji satelaiti katika obiti. Haziepuki uzito wa dunia, bali ziko katika hali ya usawaziko. Kasi ya orbital ni kasi inayohitajika ili kudumisha usawa kati ya mvuto na mwendo usio na usawa wa satelaiti. Hii ni takriban kilomita 27,359 kwa saa katika mwinuko wa kilomita 242. Bila mvuto, inertia ingebeba satelaiti hadi angani. Hata kwa nguvu ya uvutano, ikiwa setilaiti itasonga kwa kasi sana, itabebwa angani. Ikiwa setilaiti itasogea polepole sana, nguvu ya uvutano itairudisha nyuma kuelekea Dunia.

Kasi ya obiti ya satelaiti inategemea urefu wake juu ya Dunia. Kadiri Dunia inavyokaribia ndivyo kasi inavyoongezeka. Kwa urefu wa kilomita 200, kasi ya orbital ni kilomita 27,400 kwa saa. Ili kudumisha mzunguko katika mwinuko wa kilomita 35,786, setilaiti lazima isafiri kwa kasi ya kilomita 11,300 kwa saa. Kasi hii ya obiti inaruhusu setilaiti kuruka moja kila baada ya saa 24. Kwa kuwa Dunia pia inazunguka saa 24, satelaiti katika mwinuko wa kilomita 35,786 iko katika nafasi ya kudumu kuhusiana na uso wa Dunia. Nafasi hii inaitwa geostationary. Obiti ya Geostationary ni bora kwa satelaiti za hali ya hewa na mawasiliano.

Kwa ujumla, kadiri obiti inavyokuwa juu, ndivyo satelaiti inavyoweza kubaki pale. Katika mwinuko wa chini, satelaiti iko kwenye angahewa ya dunia, ambayo hutengeneza mvuto. Katika mwinuko wa juu hakuna upinzani wowote, na setilaiti, kama mwezi, inaweza kubaki katika obiti kwa karne nyingi.

Aina za satelaiti

Duniani, satelaiti zote zinaonekana sawa - masanduku yenye kung'aa au mitungi iliyopambwa na mbawa zilizotengenezwa na paneli za jua. Lakini angani, mashine hizi za kutengenezea mbao zinafanya kazi kwa njia tofauti sana kulingana na njia yao ya kukimbia, urefu na mwelekeo. Kama matokeo, uainishaji wa satelaiti inakuwa jambo ngumu. Njia moja ni kuamua mzunguko wa ufundi unaohusiana na sayari (kawaida Dunia). Kumbuka kwamba kuna obiti kuu mbili: mviringo na mviringo. Baadhi ya satelaiti huanza kwa duaradufu na kisha kuingia kwenye obiti ya duara. Wengine hufuata njia ya duara inayojulikana kama obiti ya Molniya. Vitu hivi kwa kawaida huzunguka kutoka kaskazini hadi kusini kuvuka nguzo za Dunia na hukamilisha kuruka kamili kwa saa 12.

Satelaiti zinazozunguka polar pia hupitisha nguzo kwa kila mapinduzi, ingawa mizunguko yao haina duaradufu kidogo. Mizunguko ya polar hubakia katika nafasi wakati Dunia inazunguka. Kama matokeo, sehemu kubwa ya Dunia hupita chini ya satelaiti katika obiti ya polar. Kwa sababu obiti za polar hutoa chanjo bora ya sayari, hutumiwa kwa ramani na kupiga picha. Watabiri pia wanategemea mtandao wa kimataifa wa satelaiti za polar zinazozunguka ulimwengu wetu kila baada ya saa 12.

Unaweza pia kuainisha satelaiti kwa urefu wao juu ya uso wa dunia. Kulingana na mpango huu, kuna aina tatu:

• Obiti ya Dunia ya Chini (LEO) - Satelaiti za LEO huchukua eneo la nafasi kutoka kilomita 180 hadi 2000 juu ya Dunia. Satelaiti zinazozunguka karibu na uso wa Dunia ni bora kwa uchunguzi, madhumuni ya kijeshi na kukusanya taarifa za hali ya hewa.
• Mzingo wa Dunia wa Kati (MEO) - Satelaiti hizi zinaruka kutoka kilomita 2,000 hadi 36,000 juu ya Dunia. Satelaiti za urambazaji za GPS hufanya kazi vizuri katika urefu huu. Kasi ya obiti inayokadiriwa ni 13,900 km / h.
• Obiti ya Geostationary (geosynchronous) - satelaiti za geostationary huzunguka Dunia kwa urefu unaozidi kilomita 36,000 na kwa kasi ya mzunguko sawa na sayari. Kwa hiyo, satelaiti katika obiti hii daima zimewekwa kuelekea mahali sawa duniani. Satelaiti nyingi za geostationary huruka kando ya ikweta, ambayo imeunda msongamano wa magari katika eneo hili la anga. Mamia kadhaa ya televisheni, mawasiliano na satelaiti za hali ya hewa hutumia obiti ya geostationary.

Hatimaye, mtu anaweza kufikiria satelaiti kwa maana ya mahali ambapo "hutafuta." Vitu vingi vilivyotumwa angani katika miongo michache iliyopita vinatazama Dunia. Setilaiti hizi zina kamera na vifaa vinavyoweza kuona ulimwengu wetu katika urefu tofauti wa mawimbi ya mwanga, na hivyo kuturuhusu kufurahia mionekano ya kuvutia ya mionzi ya urujuani na ya infrared ya sayari yetu. Setilaiti chache huelekeza macho yao kwenye angani, ambapo huona nyota, sayari na galaksi, na kutafuta vitu kama vile asteroidi na kometi vinavyoweza kugongana na Dunia.

Satelaiti zinazojulikana

Hadi hivi majuzi, satelaiti zilibaki kuwa vyombo vya kigeni na vya siri, vilivyotumiwa kimsingi kwa madhumuni ya kijeshi kwa urambazaji na ujasusi. Sasa zimekuwa sehemu muhimu ya maisha yetu ya kila siku. Shukrani kwao, tunajua utabiri wa hali ya hewa (ingawa watabiri wa hali ya hewa mara nyingi huwa na makosa). Tunatazama Runinga na kupata Mtandao pia shukrani kwa satelaiti. GPS katika magari na simu zetu mahiri hutusaidia kufika tunakohitaji kwenda. Inafaa kuzungumza juu ya mchango muhimu wa darubini ya Hubble na kazi ya wanaanga kwenye ISS?

Walakini, kuna mashujaa halisi wa obiti. Hebu tuwafahamu.

1. Satelaiti za Landsat zimekuwa zikipiga picha Dunia tangu mwanzoni mwa miaka ya 1970, na zinashikilia rekodi ya kutazama uso wa Dunia. Landsat-1, iliyojulikana wakati mmoja kama ERTS (Satellite ya Teknolojia ya Rasilimali za Dunia), ilizinduliwa mnamo Julai 23, 1972. Ilibeba vyombo viwili kuu: kamera na skana ya multispectral, iliyojengwa na Kampuni ya Ndege ya Hughes na yenye uwezo wa kurekodi data katika spectra ya kijani, nyekundu na infrared mbili. Satelaiti hiyo ilitoa picha nzuri sana na ilionekana kuwa na mafanikio sana hivi kwamba mfululizo mzima uliifuata. NASA ilizindua Landsat-8 ya mwisho mnamo Februari 2013. Gari hili lilibeba vihisi viwili vya kuangalia Dunia, Kipicha cha Uendeshaji cha Ardhi na Kihisi cha Infrared cha Thermal, kinachokusanya picha zenye spectra nyingi za maeneo ya pwani, barafu ya polar, visiwa na mabara.
2. Satelaiti za Mazingira ya Uendeshaji wa Geostationary (GOES) huzunguka Dunia katika obiti ya kijiografia, kila moja ikiwajibika kwa sehemu isiyobadilika ya dunia. Hii inaruhusu satelaiti kufuatilia kwa karibu angahewa na kugundua mabadiliko ya hali ya hewa ambayo yanaweza kusababisha tufani, vimbunga, mafuriko na dhoruba za umeme. Satelaiti pia hutumiwa kukadiria mvua na mrundikano wa theluji, kupima ukubwa wa mfuniko wa theluji, na kufuatilia msogeo wa barafu ya baharini na ziwa. Tangu 1974, satelaiti 15 za GOES zimezinduliwa kwenye obiti, lakini ni satelaiti mbili tu, GOES West na GOES Mashariki, zinazofuatilia hali ya hewa wakati wowote.
3. Jason-1 na Jason-2 walichukua jukumu muhimu katika uchambuzi wa muda mrefu wa bahari ya Dunia. NASA ilizindua Jason-1 mnamo Desemba 2001 kuchukua nafasi ya setilaiti ya NASA/CNES Topex/Poseidon, ambayo ilikuwa ikifanya kazi juu ya Dunia tangu 1992. Kwa karibu miaka kumi na tatu, Jason-1 ilipima viwango vya bahari, kasi ya upepo, na urefu wa mawimbi katika zaidi ya 95% ya bahari zisizo na barafu duniani. NASA ilistaafu rasmi Jason-1 mnamo Julai 3, 2013. Jason-2 aliingia kwenye obiti mnamo 2008. Ilibeba vyombo vya usahihi wa hali ya juu ambavyo vilifanya iwezekane kupima umbali kutoka kwa satelaiti hadi kwenye uso wa bahari kwa usahihi wa sentimita kadhaa. Data hizi, pamoja na thamani yao kwa wataalamu wa masuala ya bahari, hutoa ufahamu wa kina kuhusu tabia ya mifumo ya hali ya hewa duniani.

Setilaiti zinagharimu kiasi gani?

Baada ya Sputnik na Explorer, satelaiti ikawa kubwa na ngumu zaidi. Chukua TerreStar-1, kwa mfano, setilaiti ya kibiashara ambayo inaweza kutoa huduma ya data ya simu katika Amerika Kaskazini kwa simu mahiri na vifaa sawa. Ilizinduliwa mnamo 2009, TerreStar-1 ilikuwa na uzito wa kilo 6,910. Na ilipotumika kikamilifu, ilifunua antena ya mita 18 na paneli kubwa za jua zenye urefu wa mita 32.

Kuunda mashine ngumu kama hii kunahitaji tani ya rasilimali, kwa hivyo kihistoria mashirika ya serikali na mashirika yaliyo na mifuko ya kina yanaweza kuingia kwenye biashara ya satelaiti. Gharama kubwa ya satelaiti iko kwenye vifaa - transponders, kompyuta na kamera. Satelaiti ya kawaida ya hali ya hewa inagharimu takriban dola milioni 290. Satelaiti ya kijasusi ingegharimu dola milioni 100 zaidi. Ongeza kwa hili gharama ya kutunza na kutengeneza satelaiti. Kampuni lazima zilipe kipimo data cha setilaiti kwa njia ile ile ambayo wamiliki wa simu hulipia huduma ya simu za mkononi. Hii wakati mwingine hugharimu zaidi ya dola milioni 1.5 kwa mwaka.

Jambo lingine muhimu ni gharama ya kuanza. Kurusha setilaiti moja angani kunaweza kugharimu kuanzia dola milioni 10 hadi 400, kutegemea kifaa. Roketi ya Pegasus XL inaweza kuinua kilo 443 kwenye mzunguko wa chini wa Dunia kwa $ 13.5 milioni. Kuzindua setilaiti nzito kutahitaji kuinua zaidi. Roketi ya Ariane 5G inaweza kurusha satelaiti ya kilo 18,000 kwenye mzunguko wa chini kwa $165 milioni.

Licha ya gharama na hatari zinazohusiana na ujenzi, kurusha na kuendesha satelaiti, kampuni zingine zimeweza kujenga biashara nzima karibu nayo. Kwa mfano, Boeing. Kampuni hiyo iliwasilisha takriban satelaiti 10 angani mwaka 2012 na kupokea maagizo kwa zaidi ya miaka saba, na kupata mapato ya karibu dola bilioni 32.

Mustakabali wa satelaiti

Karibu miaka hamsini baada ya kuzinduliwa kwa Sputnik, satelaiti, kama bajeti, zinakua na kuwa na nguvu. Marekani, kwa mfano, imetumia karibu dola bilioni 200 tangu kuanza kwa mpango wake wa kijeshi wa satelaiti na sasa, pamoja na hayo yote, ina kundi la satelaiti za kuzeeka zinazosubiri kubadilishwa. Wataalamu wengi wanaogopa kwamba kujenga na kupeleka satelaiti kubwa hakuwezi kuwepo kwa dola za walipa kodi. Suluhisho ambalo linaweza kugeuza kila kitu chini chini linabaki kuwa kampuni za kibinafsi kama SpaceX na zingine ambazo kwa wazi hazitapata vilio vya ukiritimba, kama NASA, NRO na NOAA.

Suluhisho lingine ni kupunguza ukubwa na utata wa satelaiti. Wanasayansi katika Chuo Kikuu cha Caltech na Stanford wamekuwa wakifanya kazi tangu 1999 kwenye aina mpya ya CubeSat, ambayo inategemea vizuizi vya ujenzi na ukingo wa sentimeta 10. Kila mchemraba una vipengele vilivyotengenezwa tayari na vinaweza kuunganishwa na cubes nyingine ili kuongeza ufanisi na kupunguza matatizo. Kwa kusanifisha muundo na kupunguza gharama ya kujenga kila setilaiti kuanzia mwanzo, CubeSat moja inaweza kugharimu kiasi cha $100,000.

Mnamo Aprili 2013, NASA iliamua kujaribu kanuni hii rahisi kwa kutumia CubeSats tatu zinazoendeshwa na simu mahiri za kibiashara. Lengo lilikuwa ni kuweka satelaiti hizo kwenye obiti kwa muda mfupi na kupiga picha chache na simu zao. Shirika hilo sasa linapanga kusambaza mtandao mpana wa satelaiti hizo.

Iwe kubwa au ndogo, satelaiti za baadaye lazima ziwe na uwezo wa kuwasiliana vyema na vituo vya ardhini. Kihistoria, NASA ilitegemea mawasiliano ya masafa ya redio, lakini RF ilifikia kikomo chake kwani mahitaji ya nguvu zaidi yalijitokeza. Ili kuondokana na kikwazo hiki, wanasayansi wa NASA wanatengeneza mfumo wa mawasiliano wa njia mbili kwa kutumia leza badala ya mawimbi ya redio. Mnamo Oktoba 18, 2013, wanasayansi walirusha boriti ya leza kwa mara ya kwanza ili kusambaza data kutoka kwa Mwezi hadi Duniani (kwa umbali wa kilomita 384,633) na kupata kasi ya uwasilishaji ya rekodi ya megabiti 622 kwa sekunde.