Движение нашего единственного спутника – все о космосе

Искусственные спутники Земли – интересные факты

Человек с раннего детства, когда смотрит на звёздное небо и Луну, задается вопросом, как устроены космос, звезды, планеты, галактика, вселенная. Нас влечет, всё неизвестное и не понятное.

Приоткрыть завесу в тайну космоса, удалось советским учёным под руководством гениального инженера-конструктора Королева Сергея Павловича, под руководством которого запустили первый искусственный спутник Земли (сокращенно — ИСЗ).

Первый запуск

Оглавление

  • 1 Первый запуск
  • 2 Космические технологии
  • 3 Изучение космоса

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

Сергей Королев и Юрий Гагарин

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

ПС-1 представлял из себя шар диаметром примерно 58 см., к которому были присоединены четыре антенны длинной 2,4 и 2,9 метра, они нужны были, для принятия радиоприёма. Масса ПС-1 была 83,6 кг.

Внутри спутника находились датчики давления, температуры, вентиляторы, включающиеся от реле, которые начинали работать, если температура поднималась выше +30С, коммутирующие устройство, которое передавало сигнал от спутника на Землю.

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

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

Космические технологии

В наше время просторы вселенной бороздят уже примерно около 13 тысяч искусственных спутников Земли, большая часть из них принадлежит США, России, и Китаю.

Технология запусков спутников заключается в том чтобы при запуске дать ему как можно большую скорость.

Попав на эллиптическую орбиту земли спутник сможет сам, без включения двигателей, за счёт набранной скорости долгое время вращаться и передавать сигналы.

Для современного мира искусственные спутники – это неотъемлемая часть нашего мира, спутники связи, спутники навигации, метеорологические спутники, разведывательные спутники, биоспутники и многие другие искусственные спутники, помогают нам в обычной жизни.

Мы прогнозируем погоду, прокладываем новые маршруты, пользуемся сотовой связью, спутниковым телевидением, беспроводным интернетом, составляем карты и регистрируем земельные участки в привязке к спутнику, и все это благодаря искусственным спутникам земли.

Изучение космоса

О искусственных спутниках Земли интересных фактов много, но также беспилотные космические аппараты исследуют и другие планеты. Так что помимо спутников, которые облегчают нам нашу повседневную жизнь, человечество не стоит на месте и в настоящее время существуют искусственные спутники Луны, Марса, Солнца, Венеры.

Искусственный спутник Луны, первым запустили учёные СССР, этот спутник передавал фотографии поверхности луны, с помощью которых учёные убедились в ее специфической форме, узнали её строение и особенности тяготения.
Искусственный спутник Марса: одновременно эту планету начали изучать три спутника, два советских и один американский.

У всех этих спутников стояли разные задачи, одни фотографировали поверхность планеты, другие изучали температуру, рельеф, обтекаемость планеты, наличие воды, но стоить заметить, что первым искусственным спутником который совершил мягкую посадку на поверхность этой планеты был советский спутник Марс-3.

Первый искусственный спутник у Солнца, появился тогда когда его совершенно туда не собирались запускать. Спутник НАСА который должен был исследовать лунную поверхность, перелетел орбиту луны и остановился на орбите солнца. У России так же имеется своей искусственный спутник солнца, который изучает соленную активность и передаёт геомагнитные вспышки и колебания.

Исследование Фобоса, спутника Марса

Искусственные спутники Венеры. В Советском Союзе первым отправил в 1975 году искусственные спутники, при помощи которых получили высококачественные изображения поверхности этой планеты.

4 октября 1957 года — памятная дата для всего человечества, в этот день в Российской Федерации отмечают день космических войск РФ, а во всем мире праздник запуска первого спутника земли.

Источник: http://www.interesnie-fakty.ru/nauka/iskusstvennye-sputniki-zemli/

“Невидимки” в космосе: кто нарушает правила космического движения?

© Иллюстрация РИА Новости . А.Полянина

© Иллюстрация РИА Новости

Научная картинка: геостационарная орбита с точным расположением объектов

Это удобно использовать для спутниковой связи: единожды сориентированная антенна всегда будет направлена на выбранный спутник. Там он будет парить, пока не подойдет к концу бортовой запас топлива, а потом — по правилам — должен быть уведен с геостационара и “захоронен” чуть выше.

У каждой страны есть свой участок геостационара, который можно продать или сдать в аренду. Поэтому не нужно удивляться, что на участке Замбии может оказаться, допустим, французский спутник.

За международное распределение орбитально-частотного ресурса отвечает МСЭ — Международный союз электросвязи. Для каждой системы геостационарных спутников выделен небольшой участок дуги геостационарной орбиты.

Сейчас на орбите вращаются 503 работающих спутника и 1500 объектов, которые подходят под определение “космический мусор”.
Разные зоны орбитальной коммуналки по-разному заселены.

© Иллюстрация РИА Новости

Распределение участков геостационарной орбиты по странам

Есть зоны с большой плотностью “спутникового населения”, например сегмент космической супердержавы под названием Люксембург — страны, которая успешно живет космическим бизнесом. Естественно, как это бывает в местах, где пересекаются интересы многих стран, на геостационаре действуют специально разработанные международные правила.

© Иллюстрация РИА Новости . А.Полянина

Геостационарная орбита: распределение по странам

Там есть страны-отличницы, которые всегда по правилам используют частоты и утилизируют выведенные из строя спутники, а есть страны, живущие только по своим “космическим понятиям”. Так, существует особая когорта геостационарных спутников, которые не соблюдают рекомендации Международного союза электросвязи.

Как пояснил РИА Наука источник, участвующий в проекте по поисковым наблюдениям космического пространства: так ведут себя американские военные спутники — инспекторы или спутники радиотехнической разведки.

Эти спутники могут сближаться с любыми другими для того, чтобы получить понимание истинной цели нахождения того или иного аппарата на орбите.

Источник, участвующий в проекте по поисковым наблюдениям космического пространства, поясняет:

“Эти космические аппараты стараются быть “невидимками”. Опасная ситуация возникает тогда, когда этот спутник-шпион выходит из строя и начинает дрейфовать в направлении других — работающих спутников. Такие случаи реально были.

Но сложность в том, что сейчас единственным источником информации из космоса являются те же американцы. А они оттуда аккуратно вынимают информацию про спутники-шпионы.

То есть другие спутники не знают, что с ними сближается вышедший из строя “невидимка”.

Среди американских геостационарных шпионов, утверждает источник, есть как минимум два, которые занимаются прямым прослушиванием.

Они пытаются встроиться между Землей и передающей станцией для того, чтобы поймать радиоканал, направленный на Землю.

Несмотря на то что информация обычно шифруется, даже исследование активности этого трафика (на каких частотах больше сигналов, на каких — меньше) позволяет делать определенные выводы.

Что касается охраны собственной группировки, то американцы уже почти открыто говорят о том, что рядом со своими спутниками могут размещать спутники-охранники, которые при приближении вражеского космического объекта могут предпринять какие-то активные действия, например взорвать чужой космический аппарат.

Хотя для того, чтобы вывести из строя спутник в космосе, можно вообще ничего не взрывать, а просто “бросить” металлический шарик, который при точном попадании выведет все системы из строя. Кроме того, можно выпустить облако плазмы или какую-то дробь.

Впрочем, это все фантазии! Единственный случай использования оружия в космосе был скрыт советскими властями. Лишь после развала СССР российские источники признали факт осуществления стрельб на орбите. Они произошли 24 января 1974 года на борту космической станции “Салют-3” незадолго до ее схода с орбиты. Стреляли пушкой Нудельмана.

С тех пор в космосе не стреляют, а просто наблюдают.
Как пояснил РИА Наука источник, близкий к поисковым наблюдениям с помощью сети телескопов:

“До сих пор американцами используются спутники-шпионы, запущенные в конце 80-х годов, которые продолжают маневрировать. Даже пошла шутка, что, наверное, это бак с топливом, к которому приделана антенна.

Действительно, у них есть средства для того, чтобы вывести на геостационар очень тяжелые спутники — массой пять-шесть тонн. И антенны у этих спутников могут достигать десятков метров”.

В этих спутниках используется долгохранимое топливо — гидразин, это тяжелое соединение, которое не разлагается. Поэтому аппараты на орбите могут работать десятилетиями. Для того чтобы спутники оставались “невидимками” для всех, как поясняет источник, используются методы управления оптической видимостью.

Существуют некоторые признаки, по которым наблюдается ослабление яркости американских аппаратов при подлете в зону видимости российскими телескопами. Скорее всего, они разворачивают ребром солнечные панели, чтобы они не отражали, а может, используют какие-то другие технологии для создания невидимости. Также все маневрирование обычно проводится в условиях полнолуния, когда аппараты хуже видны.
Впрочем, довольно сложно остаться незамеченным в космосе при активной работе той сети телескопов, которая была развернута учеными многих стран. Кроме того, существуют “профессиональные любители” астрономии, которые, в частности, наблюдают и за спутниками. Некоторые такие “любители” могут даже предсказать, в какой день недели произойдет тот или иной маневр.

Источник: https://cosmos.mirtesen.ru/blog/43896587669

Космические спутники Земли

Вулканическая цепь (снимок из космоса)

Гора Фудзияма в Японии (снимок из космоса)

Олимпийская деревня в Ванкувере (снимок из космоса)

Тайфун (снимок из космоса)

Если ты долго любовался звёздным небом, то, конечно, видел движущуюся яркую звёздочку. Но на самом деле это был спутник – космический корабль, который люди специально вывели на космическую орбиту.

Читайте также:  Точки лагранжа - все о космосе

Первый искусственный спутник Земли был запущен Советским Союзом в 1957 году. Это было огромное событие для всего мира, и этот день считают началом космической эры человечества. Сейчас вокруг Земли вращаются около шести тысяч спутников, самых разных по весу и форме. За 56 лет они научились многому.

Например, спутник-связист помогает смотреть телепередачи. Как это происходит? Спутник летает над телестанцией. Начинается передача, и телестанция передает «картинку» спутнику, а тот, как в эстафете, передает её другому спутнику, который летит уже над другим местом земного шара.

Второй спутник транслирует изображение третьему, который возвращает «картинку» снова на Землю, на телевизионную станцию, находящуюся за тысячи километров от первой. Таким образом, телепередачи могут смотреть одновременно жители Москвы и Владивостока.

По такому же принципу спутники-связисты помогают вести телефонные разговоры, связывают между собой компьютеры.

Спутники также следят за погодой. Летит такой спутник высоко, бури, штормы, грозы, все атмосферные возмущения замечает и передает на Землю. А на Земле синоптики сведения обрабатывают и знают, какая погода ожидается.

Спутники-навигаторы помогают кораблям совершать плавания, ведь система навигации GPS помогает при любой погоде определять,
где они находятся. С помощью GPS-навигаторов, встроенных в мобильные телефоны и автомобильные компьютеры, можно определить своё местонахождение, находить на карте нужные дома и улицы.

Есть также спутники-разведчики. Они фотографируют Землю, а геологи по фотографиям определяют, в каком месте нашей планеты находятся богатые залежи нефти, газа, иных полезных ископаемых.

Научно-исследовательские спутники помогают в проведении научных исследований. Астрономические – исследуют планеты Солнечной системы, галактики и другие космические объекты.

Почему спутники не падают?

Если ты бросишь камень, он полетит, постепенно опускаясь всё ниже, пока не упадет на землю. Если бросить камень сильнее – он упадёт дальше. Как вы знаете, Земля круглая. Можно ли бросить камень так сильно, чтобы он облетел вокруг Земли? Оказывается, можно.

Только нужна большая скорость – почти восемь километров в секунду – это в тридцать раз быстрее самолёта. И делать это надо за пределами атмосферы, иначе трение о воздух будет сильно мешать.

Зато, если получится это сделать, камень будет летать вокруг Земли сам по себе без остановки.

Спутники запускают на ракетах, которые летят вверх от поверхности Земли. Поднявшись, ракета поворачивает и начинает разгон по боковой орбите. Именно боковое движение удерживает спутники от падения на Землю. Они летают вокруг неё , как и наш придуманный камень!

Для того, чтобы оставить комментарий необходимо зарегистрироваться, либо войти на сайт под своим логином и паролем

Читайте также

В этот необычный зоопарк никуда не надо ехать. Достаточно дождаться вечера и взглянуть …

Ребята, я побывал в Московском Планетарии и нашел там много друзей-ученых. Все они большие …

Сатурн – планета Солнечной системы

Представь, что мы с тобой отправились в космическое путешествие на Сатурн – планету …

Источник: http://www.filipoc.ru/kosmos/kosmicheskie-sputniki-zemli

Первые искусственные спутники Земли

ПодробностиКатегория: Встреча с космосомОпубликовано 13.11.2012 15:48Просмотров: 34876

В 1957 году под руководством С.П. Королёва была создана первая в мире межконтинентальная баллистическая ракета Р-7, которая в том же году была использована для запуска первого в мире искусственного спутника Земли.

Искусственный спутник Земли (ИСЗ) — это космический аппарат, вращающийся вокруг Земли по геоцентрической орбите. Геоцентрическая орбита — траектория движения небесного тела по эллиптической траектории вокруг Земли.

Один из двух фокусов эллипса, по которому движется небесное тело, совпадает с Землёй. Для того, чтобы космический корабль оказался на этой орбите, ему необходимо сообщить скорость, которая меньше второй космической скорости, но не меньше чем первая космическая скорость.

Полёты ИСЗ выполняются на высотах до нескольких сотен тысяч километров. Нижнюю границу высоты полёта ИСЗ обуславливает необходимость избегания процесса быстрого торможения в атмосфере.

Период обращения спутника по орбите в зависимости от средней высоты полёта может составлять от полутора часов до нескольких суток. 

Особое значение имеют спутники на геостационарной орбите, период обращения которых строго равен суткам и поэтому для наземного наблюдателя они неподвижно «висят» на небосклоне, что позволяет избавиться от поворотных устройств в антеннах.

Геостациона́рная орби́та (ГСО) — круговая орбита, расположенная над экватором Земли (0° широты), находясь на которой искусственный спутник обращается вокруг планеты с угловой скоростью, равной угловой скорости вращения Земли вокруг оси.

 Движение искусственного спутника Земли по геостационарной орбите.

Первый в мире ИСЗ Спутник -1 запущен в СССР 4 октября 1957 года.

Первый искусственный спутник Земли

Спутник-1 — первый искусственный спутник Земли, первый космический аппарат, запущен на орбиту в СССР 4 октября 1957 года.

Кодовое обозначение спутника — ПС-1 (Простейший Спутник-1). Запуск осуществлялся с 5-го научно-исследовательского полигона министерства обороны СССР «Тюра-Там» (позже это место получило название космодром Байконур) на ракете-носителе «Спутник» (Р-7).

Над созданием искусственного спутника Земли во главе с основоположником практической космонавтики С. П. Королёвым работали ученые М. В. Келдыш, М. К. Тихонравов, Н. С. Лидоренко, В. И. Лапко, Б. С. Чекунов, А. В. Бухтияров и многие другие.

Дата запуска первого искусственного спутника Земли считается началом космической эры человечества, а в России отмечается как памятный день Космических войск.

Корпус спутника состоял из двух полусфер диаметром 58 см из алюминиевого сплава со стыковочными шпангоутами, соединёнными между собой 36 болтами. Герметичность стыка обеспечивала резиновая прокладка.

В верхней полуоболочке располагались две антенны, каждая из двух штырей по 2,4 м и по 2,9 м. Так как спутник был неориентирован, то четырёхантенная система давала равномерное излучение во все стороны.

Внутри герметичного корпуса были размещены блок электрохимических источников; радиопередающее устройство; вентилятор; термореле и воздуховод системы терморегулирования; коммутирующее устройство бортовой электроавтоматики; датчики температуры и давления; бортовая кабельная сеть. Масса первого спутника: 83,6 кг.

История создания первого спутника

13 мая 1946 г. Сталин подписал постановление о создании в СССР ракетной отрасли науки и промышленности. В августе С. П. Королёв был назначен главным конструктором баллистических ракет дальнего действия.

Но еще в 1931 году в СССР была создана Группа изучения реактивного движения, которая занималась конструированием ракет. В этой группе работали Цандер, Тихонравов, Победоносцев, Королёв. В 1933 году на базе этой группы был организован Реактивный институт, который продолжил работы по созданию и совершенствованию ракет.

В 1947 году в Германии были собраны и прошли лётные испытания ракеты Фау-2, они и положили начало советским работам по освоению ракетной техники. Однако Фау-2 воплотила в своей конструкции идеи гениев-одиночек Константина Циолковского, Германа Оберта, Роберта Годдарда.

В 1948 г. на полигоне Капустин Яр проводились уже испытания ракеты Р-1, которая являлась копией Фау-2, изготовляемой полностью в СССР. Затем появились Р-2 с дальностью полета до 600 км, эти ракеты были приняты на вооружение с 1951 г. А Создание ракеты Р-5 с дальностью до 1200 км стало первым отрывом от техники Фау-2.

Эти ракеты прошли испытания в 1953 г, и сразу же начались исследования использования их как носителя ядерного оружия. 20 мая 1954 г. правительство выдало постановление о разработке двухступенчатой межконтинентальной ракеты Р-7. А уже 27 мая Королёв направил докладную министру оборонной промышленности Д. Ф.

 Устинову о разработке ИСЗ и возможности его запуска с помощью будущей ракеты Р-7.

Запуск!

В пятницу, 4 октября, в 22 часа 28 минут 34 секунды по московскому времени был совершён успешный запуск. Через 295 секунд после старта ПС-1 и центральный блок ракеты весом 7,5 тонны были выведены на эллиптическую орбиту высотой в апогее 947 км, в перигее 288 км. На 314,5 секунде после старта произошло отделение Спутника и он подал свой голос.

«Бип! Бип!» — так звучали его позывные. На полигоне их ловили 2 минуты, потом Спутник ушёл за горизонт. Люди на космодроме выбежали на улицу, кричали «Ура!», качали конструкторов и военных.

И ещё на первом витке прозвучало сообщение ТАСС: «…В результате большой напряжённой работы научно-исследовательских институтов и конструкторских бюро создан первый в мире искусственный спутник Земли…»

Только после приёма первых сигналов Спутника поступили результаты обработки телеметрических данных и выяснилось, что лишь доли секунды отделяли от неудачи. Один из двигателей «запаздывал», а время выхода на режим жёстко контролируется и при его превышении старт автоматически отменяется.

Блок вышел на режим менее чем за секунду до контрольного времени. На 16-й секунде полёта отказала система управления подачи топлива, и из-за повышенного расхода керосина центральный двигатель отключился на 1 секунду раньше расчётного времени.

Но победителей не судят! Спутник летал 92 дня, до 4 января 1958 года, совершив 1440 оборотов вокруг Земли (около 60 млн. км), а его радиопередатчики работали в течение двух недель после старта.

Из-за трения о верхние слои атмосферы спутник потерял скорость, вошёл в плотные слои атмосферы и сгорел вследствие трения о воздух.

Официально «Спутник-1» и «Спутник-2», Советский Союз запускал в соответствии с принятыми на себя обязательствами по Международному Геофизическому Году.

Спутник излучал радиоволны на двух частотах 20,005 и 40,002 МГц в виде телеграфных посылок длительностью 0,3 с, это позволяло изучать верхние слои ионосферы – до запуска первого спутника можно было наблюдать только за отражением радиоволн от областей ионосферы, лежащих ниже зоны максимальной ионизации ионосферных слоёв.

Цели запуска

  • проверка расчётов и основных технических решений, принятых для запуска;
  • ионосферные исследования прохождения радиоволн, излучаемых передатчиками спутника;
  • экспериментальное определение плотности верхних слоёв атмосферы по торможению спутника;
  • исследование условий работы аппаратуры.

Несмотря на то, что на спутнике полностью отсутствовала какая-либо научная аппаратура, изучение характера радиосигнала и оптические наблюдения за орбитой позволили получить важные научные данные.

Другие спутники

Второй страной, запустившей ИСЗ, стали США:  1 февраля 1958 года был запущен искусственный спутник земли Эксплорер-1. Он находился на орбите до марта 1970 г., но прекратил радиопередачи еще 28 февраля 1958 г. Первый американский искусственный спутник Земли был запущен командой Брауна.

Читайте также:  Европа для детей - все о космосе

Вернер Магнус Максимилиан фон Браун – немецкий, а с конца 1940-х годов американский конструктор ракетно-космической техники, один из основоположников современного ракетостроения, создатель первых баллистических ракет.

В США он считается «отцом» американской космической программы.

Фон Брауну по политическим причинам долго не давали разрешения на запуск первого американского спутника (руководство США хотело, чтобы спутник был запущен военными), поэтому подготовка к запуску «Эксплорера» началась всерьёз лишь после аварии «Авангарда».

Для запуска была создана форсированная версия баллистической ракеты Редстоун, названная Юпитер-С. Масса спутника была ровно в 10 раз меньше массы первого советского ИСЗ — 8,3 кг. На нем был установлен счетчик Гейгера и датчик метеорных частиц. Орбита «Эксплорера» была заметно выше орбиты первого ИСЗ.

 Следующие страны, запустившие спутники — Великобритания, Канада, Италия — запустили свои первые ИСЗ в 1962, 1962, 1964 гг. на американских ракетах-носителях. А третьей страной, выведшей первый ИСЗ на своей ракете-носителе, стала Франция 26 ноября 1965 г. 

Сейчас ИСЗ запускаются более чем 40 странами (а также отдельными компаниями) с помощью как собственных ракет-носителей (РН), так и предоставляемых в качестве пусковых услуг другими странами и межгосударственными и частными организациями.

Источник: http://ency.info/earth/vstrecha/71-perviye-iskusstvenniye-sputniki-zemli

Искусственные Спутники Земли (стр. 1 из 3)

Муниципальное общеобразовательное учреждение

Сатинская средняя общеобразовательная школа

Реферат

Искусственные

Спутники

Земли

Работу выполнила Сатинской средней школы

Сампурского района

Илясова Екатерина

Искусственные спутники.

Вселенная – это весь окружающий нас бесконечный и вечный мир. Часто вместо слова «вселенная» употребляют равнозначное ему слово «космос». Правда, иногда из понятия «космос», исключают Землю с её атмосферой.

Когда я была маленькой, то часто любовалась звёздным небом. Мне казалось, что за этими горящими лампочками скрывается целый мир со своими жителями и законами. Но в школе я узнала ,что мои представления о космосе не соответствуют действительности, и вскоре мечты о знакомстве с жителями того мира быстро рассеялись.

Однако, этот мир оказался не менее интересным и загадочным, чем я его представляла.

Теперь я знаю, что некоторые из звёзд, гуляющие по небу, за которыми я наблюдала, – это блестящие тела разных размеров и форм с антеннами снаружи и радиопередатчиками внутри – искусственные спутники Земли – космические летательные аппараты, выведенные на околоземные орбиты и предназначенные для решения научных и прикладных задач.

Человечество всегда стремилось к звёздам, они манили к себе, как магнит и ни что не могло удержать человека на Земле. Смотря трансляцию футбольного матча по телевизору, у меня часто появляется вопрос: как человеку удаётся передавать события, происходящие за пределами нашего материка. В Югославии идёт война.

Натовские войска способны поражать цели на огромном расстоянии. Как же им это удаётся? Какую технику они используют? Когда я смотрю фантастику, то задумываюсь о том, сможет ли человек осуществить свои фантазии: летать с огромными скоростями на манёвренных космических объектах, встретиться с внеземными цивилизациями.

Думая о своём будущем, мне бы хотелось, чтобы наше государство не прекращало тенденции к развитию космической деятельности, чтобы наша страна не сдавала лидирующей позиции в области космических научных исследований. Ведь мы первыми смогли запустить искусственный спутник Земли, первым полетел в космос гражданин нашей страны, мы единственные смогли установить космическую станцию на околоземной орбите.

Целью своей работы я поставила – ознакомиться с физическими основами полёта космических объектов. Только после этого можно найти ответы на поставленные мной вопросы. Из моего реферата вы узнаете о движении искусственных спутников Земли, их оборудовании, предназначении, классификации, истории и др.

Оборудование ИСЗ.

ИСЗ выводятся на орбиты с помощью ступенчатых ракет – носителей, которые поднимают их на определённую высоту над поверхностью Земли и разгоняют до скорости, равной или превышающей (но не более чем в 1,4 раза) первую космическую скорость. Запуски ИСЗ с помощью собственных ракет – носителей производят Россия, США, Франция, Япония, КНР И Великобритания. Ряд ИСЗ выводятся на орбиты в рамках международного сотрудничества. Таковы, например, спутники «Интеркосмос».

Искусственными спутниками, по существу, являются все летательные космические аппараты, выведенные на орбиты вокруг Земли, включая космические корабли и орбитальные станции с экипажами. Однако к ИСЗ принято относить главным образом автоматические спутники, не предназначенные для работы на них человека – космонавта.

Это вызвано тем, что пилотируемые космические корабли существенно отличаются по своим конструктивным особенностям от автоматических спутников. Так, космические корабли должны иметь системы жизнеобеспечения, специальные отсеки – спускаемые аппараты, в которых космонавты возвращаются на Землю.

Для автоматических ИСЗ такого рода оборудование не обязательно или вовсе излишне.

Размеры, масса, оборудование ИСЗ зависят от задач, которые спутники решают. Первый в мире советский ИСЗ имел массу 83,6 кг, корпус в виде шара диаметром 0,58 м. масса наименьшего ИСЗ составляла 700 г.

Размеры корпуса ИСЗ ограничиваются размерами головного обтекателя ракеты – носителя, защищающего спутник от неблагоприятного воздействия атмосферы на участке выведения ИСЗ на орбиту.

Поэтому диаметр цилиндрического корпуса ИСЗ не превышает 3 – 4 м.

на орбите размеры ИСЗ могут значительно увеличиться за счёт развертываемых элементов спутника – панелей солнечных батарей, штанг с приборами, антенн.

Оборудование ИСЗ очень разнообразно. Это, во – первых, аппаратура, с помощью которой обеспечивается выполнение поставленных перед спутником задач, – научно – исследовательская, навигационная, метеорологическая и др.

во – вторых, так называемое служебное оборудование, призванное обеспечить необходимые условия для работы основной аппаратуры и связь между ИСЗ и Землей.

К служебному оборудованию относятся системы энергопитания, система терморегулирования для создания и поддержки необходимого теплового режима работы аппаратуры и др. служебные системы обязательны для подавляющего большинства ИСЗ.

Кроме того, как правило, ИСЗ снабжается системой ориентации в пространстве, тип которой зависит от назначения спутника(ориентация по небесным телам, по магнитному полю Земли и т. п.), и бортовой электронной вычислительной машиной для управления работой приборов и служебных систем.

Энергопитание бортовой аппаратуры большинства ИСЗ осуществляется от солнечных батарей, панели которых ориентируются перпендикулярно направлению солнечных лучей или расположены так, чтобы часть из них освещалась Солнцем при любом его положении относительно ИСЗ (так называемые всенаправленные солнечные батареи). Солнечные батареи обеспечивают длительную работу бортовой аппаратуры ( до нескольких лет). На ИСЗ, рассчитанных на ограниченные сроки работы ( до 2-3 недель), используются электрохимические источники тока – аккумуляторы, топливные элементы.

Передача научной и другой информации с ИСЗ на Землю производится с помощью радиотелеметрических систем ( часто имеющих запоминающие бортовые устройства для регистрации информации в периоды полёта ИСЗ вне зон радиовидимости наземных пунктов).

Три космические скорости.

В первое время после запуска искусственного спутника Земли часто можно было слышать вопрос: “Почему спутник после выключения двигателей продолжает обращаться вокруг Земли, не падая на Землю?”. Так ли это? В действительности спутник “падает” – он притягивается к Земле под действием силы тяжести.

Если бы не было притяжения, то спутник улетел бы по инерции от Земли в направлении приобретённой им скорости. Земной наблюдатель воспринял бы такое движение спутника как движение вверх. Как известно из курса физики, для движения по кругу радиуса R тело должно обладать центростремительным ускорением a=V2/R, где а – ускорение, V – скорость.

Поскольку в данном случае роль центростремительного ускорения играет ускорение силы тяжести, то можно написать: g=V2/R. Отсюда нетрудно определить скорость Vкр, необходимую для кругового движения на расстоянии R от центра Земли: Vкр2=gR. В приближённых расчётах принимается, что ускорение силы тяжести постоянно и равно 9,81 м/сек2.

Эта формула справедлива и в более общем случае, только ускорение силы тяжести следует считать переменной величиной. Таким образом, мы нашли скорость кругового движения.

Какова же та начальная скорость, которую нужно сообщить телу, чтобы оно двигалось вокруг Земли по окружности? Нам уже известно, что чем большую скорость сообщить телу, тем на большее расстояние оно улетит. Траектории полёта будут эллипсами (мы пренебрегаем влиянием сопротивления земной атмосферы и рассматриваем полёт тела в пустоте).

При некоторой достаточно большой скорости тело не успеет упасть на Землю и, сделав полный оборот вокруг Земли, возвратится в начальную точку, чтобы вновь начать движение по окружности.

Скорость спутника, движущегося по круговой орбите вблизи земной поверхности, называется круговой или первой космической скоростью и представляет собой ту скорость, которую нужно сообщить телу, чтобы оно стало спутником Земли. Первая космическая скорость у поверхности Земли может быть вычислена по приведенной выше формуле для скорости кругового движения, если подставить вместо R величину радиуса Земли (6400 км), а вместо g – ускорение свободного падения тела, равное 9,81 м/сек. В результате найдём, что первая космическая скорость равна Vкр=7,9 км/сек.

Познакомимся теперь со второй космической или параболической скоростью, под которой понимают скорость, необходимую для того, чтобы тело преодолело земное тяготение. Если тело достигнет второй космической скорости, то оно может удалиться от Земли на любое сколь угодно большое расстояние (предполагается, что на тело не будут действовать никакие другие силы, кроме сил земного тяготения).

Проще всего для получения величины второй космической скорости воспользоваться законом сохранения энергии. Совершенно очевидно, что после выключения двигателей сумма кинетической и потенциальной энергии ракеты должна оставаться постоянной.

Пусть в момент выключения двигателей ракета находилась на расстоянии R от центра Земли и имела начальную скорость V (для простоты рассмотрим вертикальный полёт ракеты). Тогда по мере удаления ракеты от Земли скорость её будет уменьшаться.

На некотором расстоянии rmax ракета остановится, так как её скорость обратится в ноль, и начнёт свободно падать на Землю.

Если в начальный момент ракета обладала наибольшей кинетической энергией mV2/2, а потенциальная энергия была равна нулю, то в наивысшей точке, где скорость равна нулю, кинетическая энергия обращается в ноль, переходя целиком в потенциальную. Согласно закону сохранения энергии, находим:

Читайте также:  Фазы луны в мае 2018 года - все о космосе

mV2/2=fmM(1/R-1/rmax) или V2=2fM(1/R-1/rmax).

полагая rmax ,бесконечно, найдём значение второй космической скорости:

Источник: http://MirZnanii.com/a/289654/iskusstvennye-sputniki-zemli

Искусственные спутники Земли и космические полеты

Полет с Земли в другие миры был мечтой многих мыслителей и фантазией писателей. Только русский изобретатель К. Э. Циолковский (1857-1935) разработал теорию единственно осуществимого, вполне реального способа преодолеть земное притяжение – теорию реактивного движения. Мечты и проекты Циолковского осуществились в нашей стране – на родине великого ученого.

Рисунок 35 – Эллиптическая орбита спутника становится более вытянутой с увеличением его начальной скорости.

4 октября 1957 г. в СССР впервые в мире был запущен первый искусственный спутник Земли. За ним последовал запуск спутников, снабженных сложной аппаратурой для изучения верхних слоев земной атмосферы. На втором советском спутнике впервые в мире было отправлено в космос живое существо – собака Лайка. Этот опыт доказал возможность полета в космос живых существ.

В космических кораблях-спутниках стали помещать собак и многих других животных, состояние и поведение которых в полете тщательно изучалось. Животных благополучно возвращали на Землю. Записи приборов и данные о состоянии животных передавались на Землю по телевидению и радио. Так шла подготовка к путешествию в космос человека.

Событие всемирно-исторического значения – полет человека в космос – произошло в СССР 12 апреля 1961 г. Майор Ю. Гагарин облетел земной шар на космическом корабле со скоростью около 8 км/сек за 1 ч. 48 мин. Его корабль летел в десятки раз выше, чем пассажирские самолеты.

Корабль с первым космонавтом Ю. Гагариным благополучно приземлился в заранее установленном месте. Вслед за этим выдающимся событием последовали запуски в космос других космонавтов на все большие периоды времени. В 1965 г. советский космонавт А.

Леонов впервые вышел из космического корабля непосредственно в космос. Проблема полета человека на другие миры и возвращения его на Землю стала в СССР технически осуществимой. Это открывает необозримые возможности дальнейшего овладения природой.

Человек в космосе – это буквально человек на небе, том самом небе, которое отводится религией для обитания божества.

2 января 1959 г. в СССР впервые в мире был осуществлен запуск космической ракеты, вышедшей из поля притяжения Земли и сделавшейся спутником Солнца, подобно планете. Вторая советская космическая ракета была первой, которая достигла поверхности Луны и доставила туда вымпел СССР.

Третья советская ракета вывела на орбиту автоматическую межпланетную станцию, которая обогнула Луну и сфотографировала ее невидимое с Земли полушарие, изучить которое еще несколько лет назад было мало надежды.

На рисунке 37 показана траектория этой космической станции относительно Земли и Луны и то ее положение, из которого (по команде с Земли) была сфотографирована Луна.

Рисунок 36 – Орбита первой советской космической ракеты после превращения ее в спутника Солнца.

Для этого был выбран такой момент и такое положение станции, чтобы большая часть невидимого с Земли полушария Луны была освещена Солнцем. Фотографии обратной стороны Луны с ракеты по телевидению были переданы на Землю. В 1960-1965 гг.

космические ракеты с приборами были отправлены к планетам Венере и Марсу, что явилось еще большим достижением, чем запуски ракет к Луне. Для сближения с другими планетами межпланетные станции запускаются по орбите, которая была бы касательной к орбите данной планеты.

При этом время запуска рассчитывается так, чтобы станция подошла к орбите планеты в то время, когда сюда подойдет и планета. Время такого перелета исчисляется месяцами.

Приборы, установленные на спутниках и ракетах, доставили много ценных сведений об условиях в самых верхних слоях земной атмосферы и в космическом пространстве. Вот некоторые из этих сведений.

Земная атмосфера, разрежаясь с удалением от земной поверхности, прослеживается до расстояния не менее 3000 км.

На расстояниях в десятки тысяч километров от поверхности Земли имеются пояса, заполненные частицами (протонами и электронами), носящимися хаотически с громадной скоростью и обладающими поэтому огромной кинетической энергией.

Выяснение существования и расположения этих зон очень важно для развития космонавтики, при посылке людей за пределы Земли. Мелких камешков и песчинок (метеорных тел) в межпланетном пространстве не так много, чтобы они представляли собой большую опасность для межпланетных полетов.

Было установлено, что Луна не окружена поясами таких частиц и не имеет магнитного поля. Поскольку магнитного поля у Луны нет, компас там будет бесполезен для будущих исследователей лунной топографии и для лунных «туристов».

С помощью межпланетных станций уточнены физические условия на Венере и получены (с близкого расстояния) подробные фотографии поверхности Луны и Марса.

По фотографиям с советских межпланетных космических станций была составлена карта невидимого с Земли полушария Луны. Оно гораздо гористее, чем видимое, и на нем меньше больших впадин.

Живые организмы, даже человек, вполне приспособлены к тому, чтобы переносить необычайные условия невесомости в космическом полете, а также огромное ускорение при запуске корабля.

Исключительные успехи Советского Союза в запуске спутников и ракет, ведущие к завоеванию человеком космического пространства, к возможности посещать, изучать и использовать другие миры, обусловлены высоким развитием техники и условиями социалистического производства, превосходством социалистического способа производства над капиталистическим.

Рисунок 37 – Орбита третьей советской космической ракеты.

Основы теории преодоления притяжения Земли вытекают из учения о тяготении, согласно которому орбита тела зависит от скорости движения.

Расчет показывает, что тело, получившее в горизонтальном направлении скорость 7,8 км/сек, уже не упадет на Землю, а, преодолев земное притяжение, будет обращаться вокруг нее, как Луна. Скорость от 7,8 до 11,2 км/сек называется первой космической скоростью.

Такую огромную скорость может развить только многоступенчатая ракета, о принципе устройства и движения которой говорится в курсе физики.

Если искусственный спутник в ближайших к Земле частях своей орбиты погружается хотя бы в верхние слои земной атмосферы, то он испытывает постепенно все большее торможение.

Скорость его уменьшается, и спутник начинает приближаться к Земле, а от этого и период его обращения также уменьшается.

Когда он входит в более низкие и плотные слои атмосферы, то от сопротивления воздуха нагревается и без принятия особых мер (тепловой защиты) сгорает.

Успешный спуск космических кораблей на Землю также является величайшим достижением науки и техники. Чем больше начальная скорость ракеты, тем больше большая полуось ее орбиты, которая при скорости более 7,8 км/сек будет эллиптической. В одном из ее фокусов будет находиться центр Земли.

Ближайшая к Земле точка орбиты называется перигей, а наиболее удаленная – апогей. Чем больше эксцентриситет орбиты (ее вытянутость), тем больше различаются между собой высоты перигея и апогея.

Размер орбиты и период обращения спутника связаны друг с другом третьим законом Кеплера, как и движение планет вокруг Солнца.

Вывод ракеты на желаемую орбиту осуществляется по радио с Земли. Расчеты и осуществление точно заданного движения делаются с поразительной точностью. При достижении скорости 11,2 км/сек,называемой второй космической скоростью, тело полетит по параболической орбите относительно Земли и к ней уже не вернется.

Земля вращается вокруг оси, поэтому все предметы на ее экваторе имеют наибольшую линейную скорость вращения (465 м/сек).

Если ракету запускать вблизи плоскости земного экватора, то к скорости, создаваемой двигателем, прибавляется линейная скорость вращения Земли, поэтому и космическая скорость достигается легче.

Но спутник с орбитой, близкой к плоскости экватора, невидим на умеренных широтах, например в Европе.

Запуск спутника под большим углом к экватору со средних широт труднее, так как вращение Земли там мало помогает в достижении нужной скорости. Зато такой спутник пролетает над большей частью земной поверхности и может быть видим практически отовсюду. Именно так запускаются спутники в Советском Союзе.

При удалении ракет от Земли их притяжение Луной и Солнцем возрастает по сравнению с земным. В результате этого траектория ракет меняется. Их движения рассчитываются по тем же теориям, что и движения естественных небесных тел.

На движение спутников влияет сжатие Земли у полюсов, которое можно определить, изучая движение спутников. Эти определения имеют большое практическое значение для составления географических карт.

Благодаря измерениям, проводимым при помощи спутников и ракет, астрономия стала до некоторой степени экспериментальной наукой.

Она может теперь ставить некоторые опыты, а не только пассивно наблюдать небесные тела.

Астрономия в известной мере предсказывает, какие условия встретят ракеты и космические путешественники в межпланетном пространстве, на Луне и планетах. Она указывает пути к завоеванию космического пространства, пути к началу новой эры в истории человечества. Недалеко уже то время, когда успехи науки и техники позволят человеку полететь на Луну и другие планеты.

Религия резко разграничивала земное и небесное, утверждая, что небо – это обиталище божества. Астрономия показала, что небесные светила так же материальны, как и Земля. Более того, некоторые из них похожи на Землю.

Религия утверждала, что небесные светила созданы богом. А теперь человек сам создает небесные тела – спутники Земли и спутники Солнца.

Это показывает неограниченные возможности человеческого разума и вздорность религиозных верований.

Упражнение 4.

Зная период обращения Луны вокруг Земли и большую полуось ее орбиты (см. в приложениях), при помощи третьего закона Кеплера определите периоды обращения двух искусственных спутников, у которых высоты перигея над поверхностью Земли 200 и 600 км, а высоты апогея соответственно 300 и 3000 км. Землю при этом принять за шар с радиусом 6370 км.

Источник: http://astronom-us.ru/discover/iskusstvennye-sputniki-zemli-i-kosmicheskie-polety.html

Ссылка на основную публикацию