Mi az a műhold?

A 2020-as Űr Világhét október 4-től október 10-ig ünnepli a műholdak emberiségre gyakorolt hatását. Tudja meg, hogyan ünnepelhet itt, és ellenőrizze nézze meg az alábbi műholdak történetét!

A műhold egy olyan objektum az űrben, amely egy nagyobb objektum körül kering vagy köröz. Kétféle műhold létezik: természetes (például a Föld körül keringő hold) vagy mesterséges (például a Föld körül keringő Nemzetközi Űrállomás).

A Naprendszerben több tucat-több tucat természetes műhold található. , szinte minden bolygón van legalább egy hold. A Szaturnusznak például legalább 53 természetes műholdja van, és 2004 és 2017 között volt egy mesterséges is – a Cassini űrhajó, amely felfedezte a gyűrűzött bolygót és annak holdjait.

Mesterséges műholdak azonban csak a 20. század közepén vált valósággá. Az első mesterséges műhold a Sputnik volt, egy orosz tengerparti golyó méretű űrszonda, amely 1957. október 4-én felszállt. Ez a cselekmény sokkolta a nyugati világ nagy részét, mivel azt hitték, hogy a szovjetek nem képesek műholdakat küldeni. űr.

A mesterséges műholdak rövid története

Ezt a bravúr nyomán 1957. november 3-án a szovjetek még masszívabb műhold – a Sputnik 2 – amely kutyát, Laikát szállította. Az Egyesült Államok “első műholdja az Explorer 1 volt, 1958. január 31-én. A műhold azonban csak 2 százalékot tett ki a Sputnik 2 tömegében, ugyanakkor 30 font (13 kg).

A Sputnikok és az Explorer 1 lettek az Egyesült Államok és a Szovjetunió közötti űrverseny kezdő felvételei, amelyek legalább az 1960-as évek végéig tartottak. A műholdakra mint politikai eszközökre való összpontosítás kezdett teret engedni az embereknek, mivel mindkét ország embert küldött Később, az évtizedben, mindkét ország céljai elkezdtek megosztani. Míg az Egyesült Államok folytatta az emberek Holdra szállítását és az űrsikló létrehozását, a Szovjetunió megépítette a világ első űrállomását , Salyut 1, amely 1971-ben indult. (Más állomások következtek, például az Egyesült Államok “Skylab és a Szovjetunió” Mir.)

Más országok elkezdték küldeni a sajátjukat műholdak az űrbe, amikor az előnyök a társadalomban hullámzottak. Az időjárási műholdak javították az előrejelzéseket, még a távoli területekre is. A földet figyelő műholdak, például a Landsat sorozat, nyomon követték az erdők, a víz és a Föld más részeinek változását az idő múlásával. A távközlési műholdak távolsági telefonhívásokat indítottak, és végül az egész világon élő televíziós adások az élet normális részét képezték. A későbbi generációk segítettek az internetkapcsolatokban.

A számítógépek és más hardverek miniatürizálásával ma már sokkal kisebb műholdakat lehet küldeni, amelyek tudományt, telekommunikációt vagy egyéb funkciókat tudnak végezni a pályán. A vállalatok és az egyetemek általánosan elterjedt, hogy olyan „CubeSats” -t vagy kocka alakú műholdakat hoznak létre, amelyek gyakran befogadják az alacsony földi pályát.

Ezeket nagyobb rakomány mellett rakétára lehet állítani vagy el lehet küldeni a Nemzetközi Űrállomás (ISS) mobilindítójáról. A NASA most fontolgatja a CubeSats jövőbeli küldetésekre történő elküldését a Marsra vagy az Europa holdra (a Jupiter közelében), bár a CubeSats nem erősíti meg a felvételét.

Az ISS a pályán lévő legnagyobb műhold, amelynek felépítése több mint egy évtizedet vett igénybe. Darabonként 15 nemzet pénzügyi és fizikai infrastruktúrával járult hozzá a keringő komplexumhoz, amelyet 1998 és 2011 között hoztak létre. A program tisztviselői azt várják, hogy az ISS legalább 2024-ig működni fog.

A műhold részei

Minden használható mesterséges műholdnak – legyen az emberi vagy robotikus – négy fő része van: egy energiarendszer (amely lehet napenergia vagy például nukleáris), az attitűd szabályozásának módja, antenna az információk továbbítására és fogadására, valamint az információ (például kamera vagy részecske-érzékelő) gyűjtésére szolgáló hasznos teher.

Amint az alábbiakban látható lesz, azonban nem minden mesterséges műhold feltétlenül működőképes. Még egy csavar vagy egy kis festék is “mesterséges” műholdnak számít, annak ellenére, hogy ezekből hiányoznak ezek a részek.

Mi akadályozza meg a műhold esését a Földre ?

A műholdat leginkább lövedékként értjük, vagy olyan tárgyként, amelyre csak egy erő hat – a gravitáció. Minden, ami 100 km-es magasságban keresztezi a Karman-vonalat, az űrben tekinthető. Egy műholdnak azonban gyorsan kell haladnia – másodpercenként legalább 8 km (5 mérföld) – ahhoz, hogy azonnal leálljon a Földre.

Ha egy műhold elég gyorsan halad, akkor állandóan a Föld felé esik, de a Föld görbülete azt jelenti, hogy a műhold a bolygónk körül esik, ahelyett, hogy visszazuhanna a felszínre. a Földhöz közelebb esés veszélye fenyeget, mert a légköri molekulák megrázkódtatása lelassítja a műholdakat. A Földtől távolabb keringőknél kevesebb molekula van, amelyekkel küzdeni lehet.

Számos elfogadott pálya “zónája” létezik. a Föld körül. Az egyiket alacsony Föld-pályának nevezzük, amely körülbelül 160 és 2000 km között van (körülbelül 100 és 1250 mérföld között). Ez az a zóna, ahol az ISS kering, és ahol az űrsikló korábban munkáját végezte. , az Apollo holdjáratainak kivételével minden emberi küldetés ebben a zónában történt. A legtöbb műhold ebben a zónában is működik.

A geostacionárius vagy geoszinkron pálya azonban a legjobb hely a kommunikációs műholdak számára. egy zóna a Föld egyenlítője felett 35 786 km (22 236 mérföld) magasságban ). Ezen a magasságon a Föld körüli “esés” sebessége megközelítőleg megegyezik a Föld forgási sebességével, ami lehetővé teszi a műhold számára, hogy szinte folyamatosan ugyanazon a pont felett maradjon a Földön. A műhold így állandó kapcsolatot tart egy rögzített antennával Amikor a geostacionárius műholdak elérik életük végét, a protokoll előírja, hogy elmozdultak az útból, hogy egy új műhold lépjen a helyükre. Ez azért van, mert csak annyi hely vagy annyi “rés” van ezen a pályán, hogy a műholdak interferencia nélkül működhessenek.

Míg egyes műholdakat a legjobban az Egyenlítő körül lehet használni, mások jobbak alkalmas több sarki pályára – azokra, amelyek a Földet pólustól pólusig körözik, így lefedettségi zónájukba az északi és a déli pólus tartozik. A sarki pályára kerülő műholdakra példák lehetnek az időjárási műholdak és a felderítő műholdak.

Mi gátolja a műholdat abban, hogy egy másik műholdba csapódjon?

Becslések szerint félmillió műtárgy van a Föld körül, amely a festékfoltoktól a teljes értékű sa-ig terjed. telliták – mindegyik óránként több ezer mérföld sebességgel halad. Ezeknek a műholdaknak csak a töredéke használható, ami azt jelenti, hogy rengeteg “űrszemét” lebeg körülötte. Mindennel, ami a pályára áll, az ütközés esélye megnő.

Az űrügynökségeknek gondosan mérlegelniük kell a pálya pályáit, amikor valamit az űrbe dobnak. Az olyan ügynökségek, mint az Egyesült Államok Űrkutatási Hálózata, figyelemmel kísérik a föld felől érkező orbitális törmeléket, és figyelmeztetik a NASA-t és más szervezeteket, ha egy hibás darab veszélye fenyeget valami létfontosságúat. Ez azt jelenti, hogy az ISS-nek időről időre kitérő manővereket kell végrehajtania, hogy elálljon az útból.

Az ütközések azonban még mindig előfordulnak. Az űrhulladék egyik legnagyobb tettese a kínaiak által végzett 2007-es műholdasellenes teszt maradványai voltak, amelyek során 2013-ban egy orosz műholdat elpusztító törmelék keletkezett. Ugyanebben az évben az Iridium 33 és a Cosmos 2251 műholdak is összetörtek, törmelékfelhő keletkezik.

A NASA, az Európai Űrügynökség és sok más szervezet intézkedéseket fontolgat a keringési törmelék mennyiségének csökkentésére. Egyesek azt javasolják, hogy valamilyen módon hozzák le az elhalt műholdakat, esetleg háló vagy légcseppek segítségével zavarják meg a törmeléket a pályájáról és közelebb hozzák a Földhöz. Mások az elhunyt műholdak újrafelhasználásra való feltöltésére gondolnak, ami az ISS robotikusan bebizonyosodott technológiája.

Holdak más világokon

Naprendszerünk legtöbb bolygóján természetes műholdak vannak, amelyeket holdnak is nevezünk. A belső bolygók esetében: a Merkúrnak és a Vénusznak nincs holdja. A Földnek van egy viszonylag nagy holdja, míg a Marsnak két aszteroida méretű kis holdja van, Phobos és Deimos. (A Phobos lassan spirálba lendül a Marsba, és valószínűleg néhány ezer év múlva szétesik vagy a felszínre esik.)

Az aszteroidaövön túl négy gázóriás bolygó található, amelyek mindegyikének hold-pantheonja van. 2017 végén a Jupiter 69 ismert holddal rendelkezik, a Szaturnusz 53, az Uránusz 27, a Neptunusz pedig 13 vagy 14. Újholdakat időnként felfedeznek – főleg küldetések útján (akár múltban, akár jelenben, mivel régi képeket elemezhetünk), vagy előadással friss megfigyelések távcsővel.

A Szaturnusz különleges példa, mert több ezer apró tárgy veszi körül, amelyek gyűrűt képeznek, amelyek a Föld kis teleszkópjaiban is láthatóak. A Cassini-misszió során a gyűrűket 13 éven keresztül közelről figyelve a tudósok olyan körülményeket láttak, amelyekben újholdak születhetnek.A tudósokat különösen a propellerek érdekelték, amelyek a gyűrűkben lévő töredékek által létrehozott gyűrűkben ébrednek. Közvetlenül Cassini küldetésének 2017-es befejezése után a NASA közölte, hogy lehetséges, hogy a légcsavarok megosztják a bolygóképződés elemeit, amelyek a fiatal csillagok “gázlemezei körül zajlanak.

Még a kisebb tárgyaknak is vannak holdjai. A Plútó technikailag egy törpe bolygó. Azonban a Pluto által 2015-ben repült New Horizons küldetés mögött álló emberek azt állítják, hogy sokszínű földrajza miatt bolygószerűbbé válik. Egy dolog azonban nem vitatott, hogy a Plútó körüli holdak száma . A Plútónak öt ismert holdja van, amelyek többségét akkor fedezték fel, amikor a New Horizons fejlesztés alatt állt, vagy éppen a törpe bolygó felé tartott.

Sok aszteroidának van holdja is. Ezek a kis világok néha a Föld közelében repülnek, és a holdak radarral jelennek meg a megfigyelések során. Néhány híres példa a holdas aszteroidákra: 4 Vesta (amelyet a NASA Hajnali missziója látogatott meg), 243 Ida, 433 Eros és 951 Gaspra. Vannak példák gyűrűs aszteroidákra is, például 10199 Chariklo és 2060 Chiron.

Naprendszerünkben számos bolygón és világon vannak ember alkotta “holdak” is, különösen a Mars körül – ahol több szonda kering a bolygó körül, és megfigyeli a felszínét és a környezetét. A Merkúr, a Vénusz, a Mars bolygók , A Jupiter és a Szaturnusz mesterséges műholdjaival figyelték meg őket a történelem egy bizonyos pontján, más objektumokban pedig voltak mesterséges műholdak, például a 67P / Churyumov – Gerasimenko üstökös (amelyet az Európai Űrügynökség Rosetta missziója látogatott meg), vagy a Vesta és Ceres (mindkettő A NASA hajnali missziója látogatta.) Technikailag az Apollo-küldetések során az emberek mesterséges “holdakban” (űrhajókon) repültek a saját holdunk körül 1968 és 1972 között. A NASA akár egy “Deep Space Gateway” űrállomást is felépíthet a hold a következő évtizedekben, mint a la az emberi Mars-küldetések kiugró pontja.

Az “Avatar” (2009) film rajongói emlékezni fognak arra, hogy az emberek meglátogatták Pandorát, a Polyphemus nevű gázóriás lakható holdját. Még nem tudjuk, vannak-e holdak az exobolygók számára, de gyanítjuk – tekintettel arra, hogy a Naprendszer bolygóin rengeteg hold van -, hogy az exobolygóknak is vannak holdjai. 2014-ben a tudósok megfigyeltek egy objektumot, amely úgy értelmezhető, hogy exobolygó körül keringő exomoon, de a megfigyelés nem ismétlődhet meg, mivel akkor történt, amikor az objektum egy csillag elé mozdult.