Co je to satelit?

Světový týden vesmíru bude oslavovat dopad satelitů na lidstvo od 4. do 10. října. Zjistěte, jak zde oslavovat, a zkontrolujte podívejte se na historii satelitů níže!

Satelit je objekt ve vesmíru, který obíhá nebo krouží kolem většího objektu. Existují dva druhy satelitů: přírodní (například Měsíc obíhající kolem Země) nebo umělý (například Mezinárodní vesmírná stanice obíhající kolem Země).

Ve sluneční soustavě existují desítky a desítky přírodních satelitů. , přičemž téměř každá planeta měla alespoň jeden měsíc. Například Saturn má nejméně 53 přírodních satelitů a v letech 2004 až 2017 měl také umělý – kosmickou loď Cassini, která zkoumala prstencovou planetu a její měsíce.

Umělé satelity však se stalo realitou až v polovině 20. století. Prvním umělým satelitem byl Sputnik, ruská vesmírná sonda o velikosti kulového míče, která odstartovala 4. října 1957. Tento čin šokoval většinu západního světa, protože se věřilo, že Sověti neměli schopnost vysílat satelity do vesmír.

Stručná historie umělých satelitů

Po tomto úkolu vypustili Sověti 3. listopadu 1957 ještě masivnější satelit – Sputnik 2 – který nesl psa Laiku. Prvním satelitem ve Spojených státech byl Průzkumník 1 31. ledna 1958. Družice měla pouze 2 procenta hmotnosti Sputniku 2, avšak při hmotnosti 30 liber (13 kg).

Sputnikové a Průzkumník 1 se stali úvodními střelami vesmírného závodu mezi USA a Sovětským svazem, který trval přinejmenším do konce 60. let. Zaměření na satelity jako politické nástroje začaly ustupovat lidem, protože obě země posílaly lidi do vesmíru v roce 1961. Později v tomto desetiletí se však cíle obou zemí začaly rozdělovat. Zatímco Spojené státy přistály na Měsíci a vytvořily raketoplán, Sovětský svaz zkonstruoval první vesmírnou stanici na světě. , Salyut 1, který byl spuštěn v roce 1971. (Následovaly další stanice, například Mirror ve Spojených státech „Skylab a Sovětský svaz.)

Ostatní země začaly posílat své vlastní satelity do vesmíru, jak se výhody vlnily společností. Meteorologické satelity zlepšily předpovědi, a to i pro vzdálené oblasti. Satelitní satelity pro sledování půdy, jako je řada Landsat, sledovaly v průběhu času změny v lesích, vodě a dalších částech zemského povrchu. Telekomunikační satelity umožňovaly dálkové telefonní hovory a nakonec živé televizní vysílání z celého světa běžnou součástí života. Pozdější generace pomohly s připojením k internetu.

Díky miniaturizaci počítačů a dalšího hardwaru je nyní možné vyslat mnohem menší satelity, které mohou na oběžné dráze provádět vědu, telekomunikace nebo jiné funkce. Nyní je běžné, že společnosti a univerzity vytvářejí „CubeSats“ neboli satelity ve tvaru krychle, které často osídlují oběžnou dráhu nízké Země.

Ty mohou být umístěny na raketě spolu s větším nákladem nebo odeslány z mobilního odpalovacího zařízení na Mezinárodní vesmírné stanici (ISS). NASA nyní zvažuje vyslání CubeSats na Mars nebo na Měsíc Europa (poblíž Jupiteru) pro budoucí mise, ačkoli CubeSats není zahrnuto.

ISS je největší satelit na oběžné dráze a jeho konstrukce trvala více než deset let. Kousek po kousku přispělo 15 zemí finanční a fyzickou infrastrukturou na oběžný komplex, který byl sestaven v letech 1998 až 2011. Úředníci programu očekávají, že ISS poběží nejméně do roku 2024.

Části satelitu

Každý použitelný umělý satelit – ať už je to lidský nebo robotický – má čtyři hlavní části: energetický systém (který může být sluneční nebo například jaderná energie), způsob ovládání jeho postoje, anténa pro přenos a příjem informací a užitečné zatížení pro shromažďování informací (například kamera nebo detektor částic).

Jak bude vidět níže, ne všechny umělé satelity jsou však nutně funkční. Dokonce i šroub nebo trochu barvy je považován za „umělý“ satelit, přestože tyto části chybí.

Co brání satelitu v pádu na Zemi ?

Družici lze nejlépe chápat jako projektil nebo objekt, na který působí pouze jedna síla – gravitace. Technicky sp Když je řečeno, vše, co překročí Karmanovu linii ve výšce 100 kilometrů (62 mil), je považováno za vesmír. Družice však musí jet rychle – nejméně 8 km za sekundu -, aby okamžitě přestala padat zpět na Zemi.

Pokud satelit cestuje dostatečně rychle, bude neustále „padat“ k Zemi, ale zakřivení Země znamená, že satelit padne kolem naší planety místo toho, aby narazil zpět na povrch. Družice, které cestují blíže k Zemi hrozí riziko pádu, protože odpor atmosférických molekul zpomalí satelity. U těch, které obíhají dále od Země, je méně molekul, s nimiž se lze potýkat.

Existuje několik akceptovaných „zón“ oběžných drah kolem Země. Jeden se nazývá oběžná dráha nízké Země, která se rozprostírá od přibližně 160 do 2 000 km (přibližně 100 až 1 250 mil). Jedná se o zónu, kde obíhá ISS a kde obvykle dělal svou práci raketoplán. , v této zóně probíhaly všechny lidské mise s výjimkou letů Apolla na Měsíc. V této zóně také pracuje většina satelitů.

Geostacionární nebo geosynchronní oběžná dráha je však nejlepším místem pro použití komunikačních satelitů. je zóna nad rovníkem Země v nadmořské výšce 35 786 km (22 236 mil ). V této nadmořské výšce je rychlost „pádu“ kolem Země přibližně stejná jako rotace Země, což umožňuje satelitu zůstat téměř stále nad stejným bodem na Zemi. Družice si tak udržuje trvalé spojení s pevnou anténou na Země umožní spolehlivou komunikaci. Když geostacionární satelity dosáhnou konce své životnosti, protokol stanoví, že jsou přesunuty z cesty, aby na jejich místo nastoupil nový satelit. Je tomu tak proto, že na této oběžné dráze je jen tolik prostoru nebo tolik „slotů“, aby mohly satelity fungovat bez rušení.

Zatímco některé satelity se nejlépe používají kolem rovníku, jiné jsou lepší vhodné pro více polární oběžné dráhy – ty, které obíhají kolem Země od pólu k pólu, takže jejich zóny pokrytí zahrnují severní a jižní pól. Příklady satelitů polární oběžné dráhy zahrnují meteorologické a průzkumné satelity.

Co brání satelitu v pádu na jiný satelit?

Odhaduje se, že na oběžné dráze Země se dnes odhaduje půl milionu umělých předmětů, jejichž velikost sahá od barevných skvrn až po plnohodnotné sa telliti – každý cestuje rychlostí tisíců mil za hodinu. Pouze zlomek z těchto satelitů je použitelných, což znamená, že tam venku pluje spousta „vesmírného odpadu“. Se vším, co je hozeno na oběžnou dráhu, se zvyšuje šance na kolizi.

Vesmírné agentury musí při vypuštění něčeho do vesmíru pečlivě zvážit orbitální trajektorie. Agentury jako United States Space Surveillance Network dávají pozor na orbitální úlomky ze země a varují NASA a další subjekty, pokud hrozí, že potulný kousek zasáhne něco zásadního. To znamená, že ISS čas od času potřebuje provést úhybné manévry, aby se dostala z cesty.

K kolizím však stále dochází. Jedním z největších viníků vesmírného odpadu byly zbytky anti-satelitního testu z roku 2007 provedeného Číňany, který generoval trosky, které zničily ruský satelit v roce 2013. Také v tom roce do sebe narazily satelity Iridium 33 a Cosmos 2251, vytvářející oblak trosek.

NASA, Evropská kosmická agentura a mnoho dalších subjektů zvažuje opatření ke snížení množství orbitálních úlomků. Někteří navrhují nějakým způsobem svrhnout mrtvé satelity, možná pomocí sítě nebo vzduchových výbuchů, aby narušili trosky z oběžné dráhy a přiblížili je k Zemi. Jiní uvažují o tankování mrtvých satelitů za účelem jejich opětovného použití, což je technologie, která byla roboticky předvedena na ISS.

Měsíce v jiných světech

Většina planet v naší sluneční soustavě má přírodní satelity, které také říkáme měsíce. Pro vnitřní planety: Merkur a Venuše nemají žádné měsíce. Země má jeden relativně velký měsíc, zatímco Mars má dva malé měsíce velikosti asteroidů zvané Phobos a Deimos. (Phobos se pomalu spiráluje na Mars a pravděpodobně se rozpadne nebo spadne na povrch za několik tisíc let.)

Za pásem asteroidů jsou čtyři plynné obří planety, z nichž každá má panteon měsíců. Ke konci roku 2017 má Jupiter 69 známých měsíců, Saturn 53, Uran 27 a Neptun 13 nebo 14. Nové měsíce jsou občas objevovány – hlavně pomocí misí (minulých i současných, jak můžeme analyzovat staré obrázky) nebo provedením nová pozorování dalekohledem.

Saturn je zvláštním příkladem, protože je obklopen tisíci malých objektů, které tvoří prstenec viditelný i v malých dalekohledech ze Země. Vědci, kteří sledovali prsteny zblízka během 13 let, během mise Cassini, viděli podmínky, v nichž se mohou rodit nové měsíce.Vědci se zvláště zajímali o vrtule, které jsou probuzeny v prstencích vytvořených fragmenty v prstencích. Těsně poté, co Cassiniho mise skončila v roce 2017, NASA uvedla, že je možné, aby vrtule sdílely prvky formování planety, které probíhá kolem plynných disků mladých hvězd.

I menší objekty však mají měsíce. Pluto je technicky trpasličí planeta. Lidé v pozadí mise New Horizons, která přeletěla Plutem v roce 2015, však tvrdí, že díky její různorodé geografii je planeta podobnější planetě. Jedna věc, o které se však netvrdí, je počet měsíců kolem Pluta . Pluto má pět známých měsíců, z nichž většina byla objevena, když byl New Horizons ve vývoji nebo na cestě k trpasličí planetě.

Mnoho planetek má také měsíce. Tyto malé světy někdy létají blízko Země a měsíce vyskočí v pozorování pomocí radaru. Mezi slavné příklady asteroidů s měsíci patří 4 Vesta (kterou navštívila mise NASA Dawn), 243 Ida, 433 Eros a 951 Gaspra. Existují také příklady asteroidů s prstenci, například 10199 Chariklo a 2060 Chiron.

Mnoho planet a světů v naší sluneční soustavě má také „měsíce“ vytvořené člověkem, zejména kolem Marsu – kde několik sond obíhá kolem planety a provádí pozorování jejího povrchu a prostředí. Planety Merkur, Venuše, Mars „Jupiter a Saturn měli všechny umělé satelity, které je v určitém okamžiku historie pozorovaly. Také jiné objekty umělé satelity měly, například kometa 67P / Churyumov – Gerasimenko (navštívená misí Rosetta Evropské kosmické agentury) nebo Vesta a Ceres (oba navštíveno misí NASA Dawn.) Technicky vzato, během misí Apollo, lidé letěli v umělých „měsících“ (kosmických lodích) kolem našeho měsíce mezi lety 1968 a 1972. NASA může dokonce postavit vesmírnou stanici „Deep Space Gateway“ poblíž měsíc v nadcházejících desetiletích, jako la bod pro lidské mise na Marsu.

Fanoušci filmu „Avatar“ (2009) si budou pamatovat, že lidé navštívili Pandoru, obyvatelný měsíc plynového obra jménem Polyphemus. Zatím nevíme, zda existují měsíce pro exoplanety, ale máme podezření – vzhledem k tomu, že planety sluneční soustavy mají tolik měsíců – že exoplanety mají také měsíce. V roce 2014 vědci provedli pozorování objektu, který lze interpretovat jako exomoon kroužící kolem exoplanety, ale pozorování nelze opakovat, protože k němu došlo, když se objekt pohyboval před hvězdou.