Сколько спутников находятся сейчас (2017 год) на геостационарной орбите? На какой высоте летают спутники, расчет орбиты, скорость и направление движения

Спутник Земли — это любой объект, который движется по искривленному пути вокруг планеты. Луна — это оригинальный, естественный спутник Земли, и есть много искусственных спутников, обычно на близкой орбите к Земле. Путь, по которому проходит спутник, — это орбита, которая иногда принимает форму круга.

Содержание:

Чтобы понять, почему спутники двигаются таким образом, мы должны вернуться к нашему другу Ньютону. Ньютон предположил, что сила-гравитации существует между любыми двумя объектами во Вселенной. Если бы не эта сила, спутник, движущийся вблизи планеты, продолжал бы двигаться с той же скоростью и в том же направлении — по прямой. Однако этот прямолинейный инерционный путь спутника уравновешен сильным гравитационным притяжением, направленным к центру планеты.

Орбиты искусственных спутников Земли

Иногда орбита искусственного спутника Земли выглядит как эллипс, раздавленный круг, который перемещается вокруг двух точек, известных как фокусы. Применяются те же основные законы движения, за исключением того, что планета находится в одном из фокусов. В результате, чистая сила, применяемая к спутнику, не равномерна по всей орбите, и скорость спутника постоянно изменяется. Он движется быстрее всего, когда он ближе всего к Земле — точка, известная как перигей — и самая медленная, когда она находится дальше всего от Земли — точка, известная как апогей.

Существует множество различных спутниковых орбит Земли. Те, которые получают наибольшее внимание — это геостационарные орбиты, поскольку они неподвижны над определенной точкой Земли.

Орбита, выбранная для искусственного спутника, зависит от ее применения. Например, для прямого вещательного телевидения используется геостационарная орбита. Многие спутники связи также используют геостационарную орбиту. Другие спутниковые системы, такие как спутниковые телефоны, могут использовать низкоземные орбиты.

Аналогичным образом спутниковые системы, используемые для навигации, такие как система Navstar или Global Positioning (GPS), занимают относительно низкую орбиту Земли. Есть также много других типов спутников. От метеорологических спутников, до спутников для исследований. Каждый из них будет иметь свой собственный тип орбиты в зависимости от его применения.

Фактическая выбранная орбита спутника Земли будет зависеть от факторов, включая ее функцию, и от области, в которой она должна служить. В некоторых случаях орбита спутника Земли может достигать 100 миль (160 км) для низкоорбитальной орбиты LEO, в то время как другие могут достигать более 22 000 миль (36000 км), как в случае GEO-орбитальной орбиты GEO.

Первый искусственный спутник земли

Первый искусственный спутник земли был запущен 4 октября 1957 года Советским Союзом и был первым искусственным спутником в истории.

Спутник 1 был первым из нескольких спутников, запущенных Советским Союзом в программе «Спутник», большинство из которых были успешными. Спутник 2 следовал за вторым спутником на орбите, а также первым, чтобы нести животное на борту, суку по имени Лайка. Первый провал потерпел Спутник 3.

Первый спутник земли имел приблизительную массу 83 кг, имел два радиопередатчика (20,007 и 40,002 МГц) и вращался на орбите Земли на расстоянии 938 км от своего апогея и 214 км на своем перигее. Анализ радиосигналов использовался для получения информации о концентрации электронов в ионосфере. Температура и давление были закодированы в течение длительности радиосигналов, которые он излучал, что указывает на то, что спутник не был перфорирован метеоритом.

Первый спутник земли представлял собой алюминиевую сферу диаметром 58 см, имеющую четыре длинные и тонкие антенны длиной от 2,4 до 2,9 м. Антенны выглядели как длинные усы. Космический аппарат получил информацию о плотности верхних слоев атмосферы и распространении радиоволн в ионосфере. Приборы и источники электрической энергии были размещены в капсуле, которая также включала радиопередатчики, работающие в 20.007 и 40.002 МГц (около 15 и 7,5 м на длине волны), выбросы были сделаны в альтернативных группах по 0, 3 с продолжительности. Заземление телеметрии включало данные о температуре внутри и на поверхности сферы.

Поскольку сфера была заполнена азотом под давлением, у «Спутника 1» появилась первая возможность обнаружить метеориты, хотя она и не обнаружила. Потеря давления внутри, из-за проникновения на внешнюю поверхность, была отражена в данных о температуре.

Виды искусственных спутников

Искусственные спутники бывают разных видов, форм, размеров и играют разные роли.

Спутники погоды помогают метеорологам прогнозировать погоду или видеть, что происходит на данный момент. Хорошим примером является геостационарный эксплуатационный экологический спутник (GOES). Эти спутники земли обычно содержат камеры, которые могут возвращать фотографии земной погоды, либо с фиксированных геостационарных положений, либо с полярных орбит.
Спутники связи позволяют передавать телефонные и информационные разговоры через спутник. Типичные спутники связи включают Telstar и Intelsat. Самой важной особенностью спутника связи является приемоответчик — радиоприемник, который принимает разговор на одной частоте, а затем усиливает его и повторно передает обратно на Землю на другой частоте. Спутник обычно содержит сотни или тысячи транспондеров. Коммуникационные спутники обычно геосинхронны.
Широковещательные спутники передают телевизионные сигналы от одной точки к другой (аналогично спутникам связи).
Научные спутники , такие как Космический телескоп Хаббл, выполняют всевозможные научные миссии. Они смотрят на все, от солнечных пятен до гамма-лучей.
Навигационные спутники помогают кораблям и самолетам перемещаться. Самыми известными являются спутники GPS NAVSTAR.
Спасательные спутники реагируют на сигналы радиопомех.
Спутники наблюдения Земли проверяют планету на предмет изменений во всем: от температуры, лесонасаждений, до покрытия ледяного покрова. Самыми известными являются серии Landsat.
Военные спутники Земли находятся на орбите, но большая часть фактической информации о положении остается секретной. Спутники могут включать ретрансляцию зашифрованной связи, ядерный мониторинг, наблюдение за передвижениями противника, раннее предупреждение о запуске ракет, подслушивание наземных радиолиний, радиолокационную визуализацию и фотографии (с использованием, по сути, больших телескопов, которые фотографируют интересные в военном отношении области).

Земля с искусственного спутника в реальном времени

Изображения земли с искусственного спутника, транслируемое в режиме реального времени НАСА с Международной космической станции. Изображения захватываются четырьмя камерами высокого разрешения, изолированными от низких температур, что позволяет нам чувствовать себя ближе к космосу, чем когда-либо.

Эксперимент (HDEV) на борту МКС был активирован 30 апреля 2014 года. Он установлен на внешнем грузовом механизме модуля Columbus Европейского космического агентства. Этот эксперимент включает несколько видеокамер высокой четкости, которые заключены в корпус.

Совет; поместите плеер в HD и полный экран. Бывают случаи, когда экран будет черным, это может быть по двум причинам: станция проходит через зону орбиты, где она находится ночью, орбита длится приблизительно 90 мин. Либо экран темнеет когда камеры меняются.

Сколько спутников на орбите Земли 2018?

Согласно индексу объектов, запускаемых в космическое пространство, которое ведет Управление Организации Объединенных Наций по вопросам космического пространства (UNOOSA), в настоящее время на орбите Земли около 4 256 спутников, что на 4,39% больше, чем в прошлом году.

221 спутник был запущен в 2015 году, что является вторым по величине за один год, хотя он ниже рекордного количества 240, запущенного в 2014 году. Увеличение числа спутников, вращающихся вокруг Земли, меньше, чем число, запущенное в прошлом году, поскольку спутники имеют ограниченную продолжительность жизни. Большие спутники связи от 15 и более лет, в то время как малые спутники, такие как CubeSat, могут рассчитывать только на срок службы 3-6 месяцев.

Сколько из этих орбитальных спутников Земли работает?

Союз ученых (UCS) уточняет, какие из этих орбитальных спутников работают, и это не так много, как вы думаете! В настоящее время существует только 1 419 оперативных спутников Земли- всего около одной трети из всего числа на орбите. Это означает, что вокруг планеты много бесполезного металла! Вот почему существует большой интерес со стороны компаний, которые смотрят, как они захватывают и возвращают космический мусор, с использованием таких методов, как космические сети, рогатки или солнечные паруса.

Что делают все эти спутники?

Согласно данным UCS, основными целями операционных спутников являются:

Связь — 713 спутника
Наблюдение Земли / наука — 374 спутника
Технологическая демонстрация / разработка с использованием 160 спутников
Навигация & GPS — 105 спутника
Космическая наука — 67 спутников

Следует отметить, что некоторые спутники имеют несколько целей.

Кому принадлежат спутники Земли?

Интересно отметить, что в базе данных UCS есть четыре основных типа пользователей, хотя принадлежность 17% спутников у нескольких пользователей.

94 спутника, зарегистрированны гражданскими лицами: они как правило, являются учебными заведениями, хотя есть и другие национальные организации. 46% этих спутников имеют цель развитие технологий, таких как наука о Земле и космосе. Наблюдение составляют еще 43%.
579 принадлежат коммерческим пользователям: коммерческие организации и государственные организации, которые хотят продавать собранные ими данные. 84% этих спутников сосредоточены на услугах связи и глобального позиционирования; из оставшихся 12% — спутники наблюдения Земли.
401 спутник принадлежит государственными пользователями: в основном национальные космические организации, а также другие национальные и международные органы. 40% из них — спутники связи и глобального позиционирования; еще 38% сосредоточено на наблюдении Земли. Из оставшихся — развитие космической науки и техники составляет 12% и 10% соответственно.
345 спутника принадлежат военным: здесь снова сосредоточена связь, наблюдения Земли и системы глобального позиционирования, причем 89% спутников имеют одну из этих трех целей.

Сколько спутников у стран

По данным UNOOSA около 65 стран запустили спутники, хотя в базе данных UCS имеется только 57 стран, зарегистрированных с использованием спутников, и некоторые спутники перечислены с совместными / многонациональными операторами. Самые большие:

США с 576 спутниками
Китай с 181 спутниками
Россия с 140 спутниками
Великобритания указана как имеющая 41 спутник, плюс участвует в дополнительных 36 спутниках, которыми располагает Европейское космическое агентство.

Помните, когда вы смотрите!
В следующий раз, когда вы посмотрите на ночное небо, помните, что между вами и звездами есть около двух миллионов килограммов металла, окружающего Землю!

Первый искусственный спутник Земли был запущен в космос 4 октября 1957 года. С того времени было совершено более 4600 запусков, в результате которых у Земли появилось около 6000 спутников, при этом подавляющее большинство из них было выведено на геостационарные (GEO - Geostationary Earth Orbit) и низкостационарные (LEO - Low Earth Orbit) околоземные орбиты. Несмотря на такое большое количество запущенных спутников, реально сегодня их эксплуатируется не больше тысячи. Но где же находятся остальные?

Космический мусор в масштабном количестве впервые появился 29 июня 1961 года, через 77 минут после выхода на орбиту ступени американской космической ракеты-носителя весом около 750 кг. Более 200 её фрагментов разлетелись по орбитам высотой от 300 до 2200 км. А сегодня на околоземных орбитах отслеживаются уже тонны фрагментов разнообразных разрушений в огромных количествах: размером от 10-15 сантиметров и больше - около 15 тысяч, сантиметровых, недоступных для постоянного контроля - несколько сот тысяч, а частичек миллиметрового размера - миллионы. Причины разрушения спутников самые разные - самоуничтожение по окончании срока эксплуатации, аварии, столкновения. Бывает, что и отработанные ступени ракет-носителей, которые по идее сразу должны падать на Землю в расчетное место после того, как выполнят свою задачу, годами летают вокруг Земли.

Примерно вот так выглядит космический мусор на околоземных орбитах. Художник специально для Европейского Космического Агентства (ESA) нарисовал эти рисунки. Вы можете рассмотреть их в хорошем разрешении на сайте Агентства. .

Самые низкие освоенные человеком орбиты используются аппаратами съемки поверхности Земли, метеонаблюдения и связи, пилотируемыми кораблями и станциями. Они летают на высотах от 300 до 2000 тысяч километров. Именно здесь находится примерно 70% космического мусора и его концентрация на самых «заселенных» высотах - от 900 до 1500 километров - достигла такой величины, что даже если сейчас прекратить все новые запуски спутников, то примерно с 2055 года количество вновь образующихся объектов мусора начнет превышать его убыль (так называемое «самоочищение»).

Космический мусор на LEO-орбитах. .

А вот на орбитах, расположенных в диапазонах от 2 до 6 и от 12 до 19 тысяч километров космических аппаратов практически нет, поскольку здесь расположены слои высокой радиации (радиационные пояса Земли). Находиться в аппаратах на этих орбитах теоретически можно и долгое время, но для этого их нужно защитить свинцовыми плитами - а ведь их тоже нужно как-то туда доставить, что трудно и дорого, а, значит, коммерчески необоснованно. А вот область высот между 6 и 12 тысячами километров потихоньку начинает «заселяться» - правда, спутники связи туда только-только начинают запускать.

Вид LEO-орбит при рассмотрении над Северным полюсом. .

Вид LEO-орбит при рассмотрении над экватором. .

Выше 22 тысяч км над Землей располагается «незаселенная» область космического пространства вплоть до орбит геостационарных спутников на высоте 32 000 - 40000 километров. На высоте 35800 км угловая скорость движения спутника равна угловой скорости движения находящейся под ними поверхности Земли, поэтому спутники движутся примерно над одной и той же областью на поверхности нашей планеты. Это делает GEO-орбиту идеальной орбитой для связи, так как нет необходимости сопровождать спутник, чтобы определить, куда направлять антенну. Наши спутниковые тарелки направляются на такой космический аппарат, и мы можем смотреть множество различных телепрограмм.

Моделирование взрыва на GEO-орбите. .

Что же происходит в космосе после взрыва? Геостационарный спутник имеет скорость порядка 11 км/сек. При скоростях выше этого порога (третья космическая скорость) космический мусор мог бы преодолеть земное притяжение и улететь с орбиты. Но топливный бак и персональный двигатель к каждой частичке космического мусора не прикрепить, поэтому он остается на орбите, вращается вокруг Земли и множится, множится, множится.

Моделирование взрыва на GEO-орбите. На второй день после взрыва. .

Сейчас на геостационарной орбите число работающих станций - примерно 350. Все они со временем превратятся в космический мусор, как превратились накопившиеся там бывшие в употреблении порядка тысячи старых объектов, размер которых больше 0,5 метра в поперечном сечении. Мелкого мусора, понятно, еще больше, но обнаруживать их труднее, хотя существует целая международная система слежения и за этими объектами.

Притяжение земли и центробежные силы влияют на геостационарные спутники. .

Преимущества движения спутников по GEO орбитам очевидны. Но есть и недостатки, и один из них - большое расстояние между спутником и земной поверхностью. Но достаточная мощность или достаточно большая антенна, тем не менее, позволяют преодолеть это ограничение. Более серьезное ограничение связано с тем, что имеется только одна геостационарная орбита, представляет более серьезное ограничение, значит, ограниченное количество мест, в которые геостационарные спутники могут быть помещены - это связано с тем, чтобы ограничить количество частот, предназначенных для связи, чтобы не было помех при приеме и передаче сигналов с разных спутников. Но есть некоторые силы, которые изменяют орбиты со временем. К примеру, поскольку геостационарная орбитальная плоскость не совпадает с плоскостью орбиты Земли (эклиптикой) или плоскостью орбиты Луны, гравитационное притяжение Солнца и Луны постепенно увеличивает орбитальное наклонение каждого спутника, чтобы переместить геостационарные спутники с их экваториальной орбиты.

Орбиты на высоте 19-22 тысячи километров от поверхности Земли. .

Здесь находятся спутники навигационных систем России и США (Глонасс и Навстар), и постепенно разворачиваются системы такого же рода для Европы (Галилео) и Китая (Компас). Навигаторы нового поколения по сигналам КА этих систем нам позволяют ориентироваться на местности, именно они устанавливаются в автомобилях, в такси - их может приобрести любой желающий.

Чтобы уменьшить риск столкновения, геостационарные спутники по окончании их космической миссии должны быть удалены из зоны GEO. .

Придать спутнику третью космическую скорость сегодня обходится в два раза дороже любого перемещения с одной GEO- орбиты на другую, и сегодня дополнительными двигателями оснащена примерно пятая часть космолетов. Чтобы осуществить такой подъем, нужно затратить столько топлива, сколько требуется спутнику на 3 месяца работы. Но можно «забрасывать» спутники не так далеко - подъем спутников на 300 км выше их рабочей орбиты позволяет перевести их на безопасное «кладбище», то есть орбита бы захламлялась, но сроки жизни работоспособных спутников продлевались бы и им реже требовалась бы замена, а, значит, пусть частично, но проблема мусора может решаться. Сегодня это единственная возможность сохранить уникальный ресурс GEO-орбит.

Однако, этот маневр возможен в том случае, если не только хватает топлива, но и не происходят незапланированные отказы и неисправности, вроде отказа связи или неисправностей в электропитании.

Отклонение GEO-спутника от первоначальной орбиты. .

Неидеальная, то есть некруговая форма земного экватора заставляет GEO-спутники медленно «стекать» к одной из двух точек устойчивого равновесия вдоль экватора, то есть к дрейфу назад и вперед относительно этих точек. Кроме того, долгосрочное влияние Солнца, Луны и Земли проявляется таким образом, что, если спутник израсходует топливо, постепенно орбитальная плоскость, на которой он будет вращаться вокруг Земли (хотя это происходит и не моментально) отклонится по отношению к первоначальной. По законам небесной механики плоскость орбиты прецессирует с периодом 52 года и амплитудой около 15°. А это означает угрозу другим геостационарным спутникам, поскольку дважды в день такой старый мусор будет пересекать их GEO-орбиту.

Корректировка орбиты спутника. .

Но дрейфует не только космический мусор. Работающий спутник не может перемещаться строго по расчетной орбите. По тем же причинам, что и мусор, GEO спутник постоянно уходит с идеальной орбиты, и необходимо компенсировать этот уход посредством периодического включения корректирующих двигателей, толкающих спутники в направлении «север-юг» и «восток-запад». Если бы наземные службы этого не делали, то все они в направлении «восток-запад» тоже бы «стекли» в две естественные природные «впадины» (105° западной и 75° восточной долготы). Из-за таких маневров орбита GEO- спутников не круговая, а слегка эллиптическая, и расстояние от центра Земли до спутника колеблется в течение суток. Эти колебания довольно значительные - по 10-20 и больше километров вверх-вниз от идеальной орбиты. На одной такой эллиптической орбите может находиться теоретически несколько спутников, но чтобы они не столкнулись ими нужно управлять так, чтобы они все время находились в противоположных точках этой орбиты. На практике из-за неизбежных ошибок при выполнении маневров спутников и невозможности суперточно определить относительную орбиту, спутники двигаются все-таки не по одинаковым траекториям и не совсем в фазе «один напротив другого», и сейчас это обычно не больше шести спутников в одном таком вот «окне допуска».

Варианты того, как могут выглядеть GEO-орбиты к 2112 году. .

Что будет, если космический мусор не «убирать» с GEO-орбит, уже понятно. Для LEO-высот самое страшное - это космический мусор, перетертый в пыль. Он может вращаться там тысячи лет, и, если такой пыли будет много, через неё эти тысячи лет нельзя будет пролететь. Поэтому убирать мусор на низких орбитах нужно сейчас, поскольку избавляться от крупных объектов - задача реальная, а избавиться от микропыли поможет только волшебник. По оценкам специалистов стоимость единицы такой «уборочной» техники обойдется раз в десять дороже, чем запуск одной ракеты-носителя типа «Протон». Даже если начинать их использовать сейчас, количество комического мусора к 2112 году увеличится, но, если всё пустить на самотек, и ничего не менять в космическом бизнесе, ситуация может стать неуправляемой.

Чтобы вновь запускаемые в космос спутники, и в том числе вот такой «уборщик» не стали сразу же новыми объектами космического мусора, уже сейчас ведется наблюдение, каталогизация летающих объектов на орбитах и моделирование ситуаций на разных высотах околоземного пространства с учетом прохождения Земли через многочисленные метеорные потоки, а также отслеживание наиболее опасных направлений прихода в околоземное пространство естественных космических объектов. Это сложная работа, требующая специальных техники и знаний. И всё же точность предсказаний таких ситуаций не может быть гарантировано высокой. Это связано с тем, что постоянно растет число пользователей космоса, появляются новые технологии, по которым для предсказаний пока просто не хватает статистики, это связано и с неопределенностью будущих взрывов и столкновений объектов на орбитах.

Процентное соотношение объектов на GEO-орбитах. .

По данным на декабрь 2004 года из 1124 известных объектов, находящихся на GEO-орбитах, 31% - это действующие спутники, 37 % - дрейфующие вокруг Земли объекты, 13% колеблются примерно около стабильно равновесных точек, 153 объекта по орбитам которых нет данных и 60 неидентифицированных (неопознанных) объектов.

12 февраля этого года на высоте 800 км над Сибирью столкнулись российский спутник, выведенный на орбиту в 1993 году, контролируемый, но не функционирующий, и американский, запущенный в 1997 году, обеспечивающий связь компании «Моторола» (система «Иридиум»). «Мы никак не ожидали столкновения. Но невозможно отследить движение всех объектов на орбите, и этот инцидент еще раз говорит о необходимости тесного сотрудничества между странами по вопросам космоса», - заявил Пентагон, признав свою ошибку в расчетах траектории и уточнив, что это первый случай столкновения на орбите неповрежденных спутников.

Между тем, напомним, что в апреле 2005 года американцами в космос был выведен корабль «Dart», который должен был встретиться с отработавшим военным спутником «Mublcom», чтобы провести проверку метода автономной стыковки. Оба агрегата, кстати, были неповрежденными объектами. В результате компьютерной ошибки навигация аппаратов была проведена с ошибками, они столкнулись, стали объектами поврежденными и, как объясняли американцы, оба должны были сгореть при входе в плотные слои атмосферы без особых сложностей. Так или иначе, обе эти ситуации незапланированные, и гарантий, что такого больше не повторится, быть не может.

Проблем в космосе хватает и без этого. На сегодня зафиксировано почти 200 взрывов космических объектов, и, вполне возможно, что часть из них связана со столкновениями с фрагментами космического мусора. Проверить и доказать это не всегда просто. Наши астрономы за последние 10 лет зафиксировали более 1000 непрогнозируемых изменений скорости дрейфа, опять же часть из них может объясняться столкновением с мелкими фрагментами.

Задача утилизации космических отходов должна решаться. .

В общем, как ни крути, тонны космического мусора - это реальная проблема. Как её решать в глобальном плане? Ученые стран, что-то делают уже сейчас, что-то придумывают на будущее. Главное, что всем ясно - это задача, дорогая, сложная, кстати, коммерчески выгодная, и всё же не та, решение которой можно отложить на послезавтра. Не стоит забывать, что несколько десятков спутников имеют на борту радиоактивные вещества. И уже сегодня известны два случая радиоактивного заражения поверхности Земли при падении таких аппаратов - в Антарктиде и Канаде.

Конечно, это не значит, что нужно закатывать глаза от страха и напряженно ждать, когда с нами произойдет что-то ужасное. Ученые нас пугают не только этим. Например, в статье «В 2012 году нас ждет Большой БУМ планеты Земля?» В. Берест поясняет суть двух теорий, появившихся не так давно и не имеющих статус официальных, но всё-таки созданным людьми весьма компетентными в своих областях - в физике и геологии - и задает вопрос: так ли беспочвенно волнение обывателей по поводу грустного прогноза календаря майя, если и серьезные специалисты считают, что во многом декабрь 2012 года может сделать проблему засорения космических орбит Земли в 2112 году несущественной по сравнению с той, что нам «светит»? Радует лишь то, что это только теории, которые никаких однозначных ответов на этот вопрос не дают, а лишь предсказывают события, которые могут произойти с определеной степенью вероятности -а это значит, что могут и не произойти. Так что не будем раньше времени переживать или опускать руки. Наоборот, закатаем рукава, и все, как один поймем, как это важно - не сорить в собственном доме, особенно, если этот дом - наша планета, такая хрупкая Земля.

Вы когда нибудь интересовались сколько спутников вращается вокруг Земли?

Первый искусственный спутник был выведен на орбиту земли 4 октября 1957 года. За годы освоения космоса в околоземном пространстве скопилось несколько тысяч летательных объектов

Над нашей головой пролетает 16 800 искусственных объектов, среди них 6000 спутников, остальные считаются космическим мусором - это разгонные блоки и обломки. Активно функционирующих аппаратов меньше - около 850 .

Долгожителем среди спутников считается AMSAT OSCAR-7, запущенный на орбиту 15 ноября 1974 года. Этот маленький аппарат (его вес -28,8 килограмма) предназначен для любительской радиосвязи. Самый крупный объект на орбите - Международная космическая станция (МКС). Ее масса - около 450 тонн.

Спутники, обеспечивающие связь сотовых операторов («Билайн», МТС и «Мегафон»), размещают на орбитах двух типов: низкой и геостационарной.

На низкой высоте, 780 километров от Земли, находится используемая мобильными операторами глобальная система связи «Иридиум». Идею ее создания предложила в 1980-х годах компания Motorola. Названием система обязана химическому элементу иридию: в ее составе должно было быть 77 аппаратов, что равно атомному номеру иридия. Сейчас в «Иридиуме» 66 спутников.

Геостационарная орбита расположена на высоте 35 786 километров над экватором. Размещать на ней спутники связи выгоднее, так как не нужно постоянно наводить антенну - аппараты вращаются вместе с Землей и всегда находятся над одной точкой. На геостационаре 178 спутников. Самая большая группа в России принадлежит ФГУП «Космическая связь»: 9 спутников серии «Экспресс» обеспечивают телерадиовещание, мобильную, а также правительственную и президентскую связь, Интернет. Также на геостационарной орбите размещаются метеорологические и спутники наблюдения. Метеорологические спутники фиксируют изменения в атмосфере, «наблюдатели» определяют степень созревания зерновых, степень засухи и прочее.

Одним из величайших достояний человечества является международная космическая станция, или МКС. Для ее создания и работы на орбите объединилось несколько государств: Россия, некоторые страны Европы, Канада, Япония и США. Этот аппарат свидетельствует о том, что можно добиться многого, если постоянно сотрудничать странам. Об этой станции знают все люди планеты и многие задаются вопросами о том, на какой высоте летает МКС и по какой орбите. Сколько космонавтов там побывало? А правда ли, что туда пускают туристов? И это далеко не все, что интересно человечеству.

Строение станции

МКС состоит из четырнадцати модулей, в которых располагаются лаборатории, склады, комнаты отдыха, спальни, хозпомещения. На станции даже имеется спортзал с тренажерами. Весь этот комплекс работает на солнечных батареях. Они огромны, величиной со стадион.

Факты об МКС

За время своей работы станция вызывала немало восхищений. Этот аппарат является величайшим достижением человеческих умов. По своей конструкции, назначению и особенностям его можно назвать совершенством. Конечно, может быть, лет через 100 на Земле начнут строить космические корабли другого плана, но пока что, на сегодняшний день, этот аппарат - достояние человечества. Об этом свидетельствуют следующие факты об МКС:

За время своего ее существования на МКС космонавтов побывало около двухсот. Также здесь были туристы, которые просто прилетели посмотреть на Вселенную с орбитальной высоты.
Станцию видно с Земли невооруженным глазом. Эта конструкция является самой большой среди искусственных спутников, и ее легко можно увидеть с поверхности планеты без какого-то увеличивающего устройства. Есть карты, на которых можно посмотреть, в какое время и когда аппарат пролетает над городами. По ним легко отыскать сведения о своем населенном пункте: увидеть расписание полета над регионом.
Для сборки станции и поддержания ее в рабочем состоянии космонавты вышли более 150 раз в открытый космос, проведя там около тысячи часов.
Управляется аппарат шестью астронавтами. Система жизнеобеспечения обеспечивает непрерывное присутствие на станции людей с момента ее первого запуска.
Международная космическая станция - это уникальное место, где проводятся самые разные лабораторные эксперименты. Ученые делают уникальные открытия в области медицины, биологии, химии и физики, физиологии и метеонаблюдений, а также в других областях науки.
На аппарате используются гигантские солнечные батареи, размер которых достигает площади территории футбольного поля с его конечными зонами. Их вес - почти триста тысяч килограмм.
Батареи способны полностью обеспечивать работу станции. За их работой тщательно следят.
На станции есть мини-дом, оснащенный двумя ванными и спортзалом.
За полетом следят с Земли. Для контроля разработаны программы, состоящие из миллионов строк кода.

Космонавты

С декабря 2017 года экипаж МКС состоит из следующих астрономов и космонавтов:

Антон Шкаплеров - командир МКС-55. Он дважды был на станции - в 2011-2012 и в 2014-2015 гг. За 2 полета он прожил на станции 364 дня.
Скит Тингл - бортинженер, астронавт НАСА. Этот космонавт не имеет опыта космических полетов.
Норишиге Канаи - бортинженер, астронавт Японии.
Александр Мисуркин. Первый его полет был совершен в 2013 году длительностью 166 суток.
Макр Ванде Хай не имеет опыта полетов.
Джозеф Акаба. Первый полет совершил в 2009 году в составе «Дискавери», а второй полет был осуществлен в 2012 году.

Земля из космоса

Из космоса на Землю открываются уникальные виды. Об этом свидетельствуют фотографии, видеосъемки астронавтов и космонавтов. Увидеть работу станции, космические пейзажи можно, если посмотреть онлайн-трансляции со станции МКС. Однако некоторые камеры бывают выключенными, что связано с техработами.

Подобно тому, как места в театре позволяют по-разному взглянуть на представление, различные орбиты спутников дают перспективу, каждая из которых имеет свое назначение. Одни кажутся висящими над точкой поверхности, они обеспечивают постоянный обзор одной стороны Земли, в то время как другие кружат вокруг нашей планеты, за день проносясь над множеством мест.

Типы орбит

На какой высоте летают спутники? Различают 3 типа околоземных орбит: высокие, средние и низкие. На высокой, наиболее удаленной от поверхности, как правило, находятся многие погодные и некоторые спутники связи. Сателлиты, вращающиеся на средней околоземной орбите, включают навигационные и специальные, предназначенные для мониторинга конкретного региона. Большинство научных космических аппаратов, в том числе флот системы наблюдения за поверхностью Земли НАСА, находится на низкой орбите.

От того, на какой высоте летают спутники, зависит скорость их движения. По мере приближения к Земле гравитация становится все сильнее, и движение ускоряется. Например, спутнику НАСА Aqua требуется около 99 минут, чтобы облететь вокруг нашей планеты на высоте около 705 км, а метеорологическому аппарату, удаленному на 35 786 км от поверхности, для этого потребуется 23 часа, 56 минут и 4 секунды. На расстоянии 384 403 км от центра Земли Луна завершает один оборот за 28 дней.

Аэродинамический парадокс

Изменение высоты спутника также изменяет его скорость движения по орбите. Здесь наблюдается парадокс. Если оператор спутника хочет повысить его скорость, он не может просто запустить двигатели для ускорения. Это увеличит орбиту (и высоту), что приведет к уменьшению скорости. Вместо этого следует запустить двигатели в направлении, противоположном направлению движения спутника, т. е. совершить действие, которое на Земле бы замедлило движущееся транспортное средство. Такое действие переместит его ниже, что позволит увеличить скорость.

Характеристики орбит

В дополнение к высоте, путь движения спутника характеризуется эксцентриситетом и наклонением. Первый относится к форме орбиты. Спутник с низким эксцентриситетом движется по траектории, близкой к круговой. Эксцентричная орбита имеет форму эллипса. Расстояние от космического аппарата до Земли зависит от его положения.

Наклонение - это угол орбиты по отношению к экватору. Спутник, который вращается непосредственно над экватором, имеет нулевой наклон. Если космический аппарат проходит над северным и южным полюсами (географическими, а не магнитными), его наклон составляет 90°.

Все вместе - высота, эксцентриситет и наклонение - определяют движение сателлита и то, как с его точки зрения будет выглядеть Земля.

Высокая околоземная

Когда спутник достигает ровно 42164 км от центра Земли (около 36 тыс. км от поверхности), он входит в зону, где его орбита соответствует вращению нашей планеты. Поскольку аппарат движется с той же скоростью, что и Земля, т. е. его период обращения равен 24 ч, кажется, что он остается на месте над единственной долготой, хотя и может дрейфовать с севера на юг. Эта специальная высокая орбита называется геосинхронной.

Спутник движется по круговой орбите прямо над экватором (эксцентриситет и наклонение равны нулю) и относительно Земли стоит на месте. Он всегда расположен над одной и той же точкой на ее поверхности.

Орбита «Молния» (наклонение 63,4°) используется для наблюдения в высоких широтах. Геостационарные спутники привязаны к экватору, поэтому они не подходят для дальних северных или южных регионов. Эта орбита весьма эксцентрична: космический аппарат движется по вытянутому эллипсу с Землей, расположенной близко к одному краю. Так как спутник ускоряется под действием силы тяжести, он движется очень быстро, когда находится близко к нашей планете. При удалении его скорость замедляется, поэтому он больше времени проводит на вершине орбиты в самом дальнем от Земли краю, расстояние до которого может достигать 40 тыс. км. Период обращения составляет 12 ч, но около двух третей этого времени спутник проводит над одним полушарием. Подобно полусинхронной орбите сателлит проходит по одному и тому же пути через каждые 24 ч. Используется для связи на крайнем севере или юге.

Низкая околоземная

Большинство научных спутников, многие метеорологические и космическая станция находятся на почти круговой низкой околоземной орбите. Их наклон зависит от того, мониторингом чего они занимаются. TRMM был запущен для мониторинга осадков в тропиках, поэтому имеет относительно низкое наклонение (35°), оставаясь вблизи экватора.

Многие из спутников системы наблюдения НАСА имеют почти полярную высоконаклонную орбиту. Космический аппарат движется вокруг Земли от полюса до полюса с периодом 99 мин. Половину времени он проходит над дневной стороной нашей планеты, а на полюсе переходит на ночную.

По мере движения спутника под ним вращается Земля. К тому времени, когда аппарат переходит на освещенный участок, он находится над областью, прилегающей к зоне прохождения своей последней орбиты. За 24-часовой период полярные спутники покрывают большую часть Земли дважды: один раз днем и один раз ночью.

Солнечно-синхронная орбита

Подобно тому как геосинхронные спутники должны находиться над экватором, что позволяет им оставаться над одной точкой, полярно-орбитальные имеют способность оставаться в одном времени. Их орбита является солнечно-синхронной - при пересечении космическим аппаратом экватора местное солнечное время всегда одно и то же. Например, спутник Terra пересекает его над Бразилией всегда в 10:30 утра. Следующее пересечение через 99 мин над Эквадором или Колумбией происходит также в 10:30 по местному времени.

Солнечно-синхронная орбита необходима для науки, так как позволяет сохранять солнечного света на поверхность Земли, хотя он будет меняться в зависимости от сезона. Такое постоянство означает, что ученые могут сравнивать изображения нашей планеты одного времени года в течение нескольких лет, не беспокоясь о слишком больших скачках в освещении, которые могут создать иллюзию изменений. Без солнечно-синхронной орбиты было бы сложно отслеживать их с течением времени и собирать информацию, необходимую для изучения изменений климата.

Путь спутника здесь очень ограничен. Если он находится на высоте 100 км, орбита должна иметь наклон 96°. Любое отклонение будет недопустимым. Поскольку сопротивление атмосферы и сила притяжения Солнца и Луны изменяют орбиту аппарата, ее необходимо регулярно корректировать.

Выведение на орбиту: запуск

Запуск спутника требует энергии, количество которой зависит от расположения места старта, высоты и наклона будущей траектории его движения. Чтобы добраться до удаленной орбиты, требуется затратить больше энергии. Спутники со значительным наклоном (например, полярные) более энергозатратны, чем те, которые кружат над экватором. Выведению на орбиту с низким наклоном помогает вращение Земли. движется под углом 51,6397°. Это необходимо для того, чтобы космическим челнокам и российским ракетам было легче добраться до нее. Высота МКС - 337-430 км. Полярные спутники, с другой стороны, от импульса Земли помощи не получают, поэтому им требуется больше энергии, чтобы подняться на такое же расстояние.

Корректировка

После запуска спутника необходимо приложить усилия, чтобы удержать его на определенной орбите. Поскольку Земля не является идеальной сферой, ее гравитация в некоторых местах сильнее. Эта неравномерность, наряду с притяжением Солнца, Луны и Юпитера (самой массивной планеты Солнечной системы), изменяет наклон орбиты. На протяжении всего своего срока службы положение спутников GOES корректировалось три или четыре раза. Низкоорбитальные аппараты НАСА должны регулировать свой наклон ежегодно.

Кроме того, на околоземные спутники оказывает воздействие атмосфера. Самые верхние слои, хотя и достаточно разрежены, оказывают достаточно сильное сопротивление, чтобы притягивать их ближе к Земле. Действие силы тяжести приводит к ускорению спутников. Со временем они сгорают, по спирали опускаясь все ниже и быстрее в атмосферу, или падают на Землю.

Атмосферное сопротивление сильнее, когда Солнце активно. Так же, как воздух в воздушном шаре расширяется и поднимается при нагревании, атмосфера поднимается и расширяется, когда Солнце дает ей дополнительную энергию. Разреженные слои атмосферы поднимаются, а их место занимают более плотные. Поэтому спутники на орбите Земли должны изменять свое положение примерно четыре раза в год, чтобы компенсировать сопротивление атмосферы. Когда солнечная активность максимальна, положение аппарата приходится корректировать каждые 2-3 недели.

Космический мусор

Третья причина, вынуждающая менять орбиту - космический мусор. Один из коммуникационных спутников Iridium столкнулся с нефункционирующим российским космическим аппаратом. Они разбились, образовав облако мусора, состоящее из более чем 2500 частей. Каждый элемент был добавлен в базу данных, которая сегодня насчитывает свыше 18000 объектов техногенного происхождения.

НАСА тщательно отслеживает все, что может оказаться на пути спутников, т. к. из-за космического мусора уже несколько раз приходилось менять орбиты.

Инженеры отслеживают положение космического мусора и сателлитов, которые могут помешать движению и по мере необходимости тщательно планируют маневры уклонения. Эта же команда планирует и выполняет маневры по регулировке наклона и высоты спутника.