ทำไมเราต้องมีดาวเทียมโลกเทียม? ดาวเทียมคืออะไร? ประเภทของดาวเทียม อะไรคือความแตกต่างระหว่างดาวเทียมและเศษอวกาศ

บน ข้างนอกเสาอากาศแส้สี่เสาของสปุตนิกส่งที่ความถี่คลื่นสั้นเหนือและต่ำกว่ามาตรฐานปัจจุบัน (27 MHz) สถานีติดตามบนโลกรับสัญญาณวิทยุและยืนยันว่าดาวเทียมดวงเล็กรอดจากการปล่อยตัวและประสบความสำเร็จในเส้นทางรอบโลกของเรา หนึ่งเดือนต่อมา สหภาพโซเวียตส่งสปุตนิก 2 ขึ้นสู่วงโคจร ภายในแคปซูลนั้นมีสุนัขไลก้าอยู่

ในเดือนธันวาคม พ.ศ. 2500 ด้วยความสิ้นหวังที่จะตามทันศัตรูในช่วงสงครามเย็น นักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกันจึงพยายามส่งดาวเทียมขึ้นสู่วงโคจรร่วมกับดาวเคราะห์แนวหน้า น่าเสียดายที่จรวดชนและไหม้ระหว่างการบินขึ้น หลังจากนั้นไม่นาน ในวันที่ 31 มกราคม พ.ศ. 2501 สหรัฐอเมริกาได้ย้ำความสำเร็จของโซเวียตอีกครั้งโดยนำแผนของแวร์นเฮอร์ ฟอน เบราน์ ที่จะปล่อยดาวเทียมเอ็กซ์พลอเรอร์ 1 ด้วยจรวดของสหรัฐฯ เรดสโตน นักสำรวจ 1 มีเครื่องมือในการตรวจจับรังสีคอสมิกและค้นพบในการทดลองของเจมส์ แวน อัลเลน แห่งมหาวิทยาลัยไอโอวาว่ามีรังสีคอสมิกน้อยกว่าที่คาดไว้มาก สิ่งนี้นำไปสู่การค้นพบโซนวงแหวนสองโซน (ในที่สุดก็ตั้งชื่อตามแวน อัลเลน) ซึ่งเต็มไปด้วยอนุภาคมีประจุที่ติดอยู่ สนามแม่เหล็กโลก.

ด้วยการสนับสนุนจากความสำเร็จเหล่านี้ บริษัทหลายแห่งจึงเริ่มพัฒนาและปล่อยดาวเทียมในทศวรรษ 1960 หนึ่งในนั้นคือ Hughes Aircraft พร้อมด้วยวิศวกรชื่อดัง Harold Rosen Rosen นำทีมที่นำแนวคิดของคลาร์กไปใช้ นั่นคือดาวเทียมสื่อสารที่วางอยู่ในวงโคจรของโลกในลักษณะที่สามารถสะท้อนคลื่นวิทยุจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งได้ ในปี 1961 NASA ได้ทำสัญญากับ Hughes เพื่อสร้างชุดดาวเทียม Syncom (การสื่อสารแบบซิงโครนัส) ในเดือนกรกฎาคม พ.ศ. 2506 โรเซนและเพื่อนร่วมงานของเขาได้เห็นยานซินคอม-2 ระเบิดออกสู่อวกาศและเข้าสู่วงโคจรจีโอซิงโครนัสแบบคร่าว ๆ ประธานาธิบดีเคนเนดี้ใช้ ระบบใหม่เพื่อพูดคุยกับนายกรัฐมนตรีไนจีเรียในแอฟริกา ในไม่ช้า Syncom-3 ก็เริ่มต้นขึ้นซึ่งสามารถถ่ายทอดสัญญาณโทรทัศน์ได้จริง

ยุคของดาวเทียมได้เริ่มต้นขึ้นแล้ว

อะไรคือความแตกต่างระหว่างดาวเทียมและเศษอวกาศ?

ในทางเทคนิคแล้ว ดาวเทียมคือวัตถุใดๆ ที่โคจรรอบดาวเคราะห์หรือวัตถุท้องฟ้าที่มีขนาดเล็กกว่า นักดาราศาสตร์จำแนกดวงจันทร์เป็นดาวเทียมตามธรรมชาติ และในช่วงหลายปีที่ผ่านมา พวกเขาได้รวบรวมรายชื่อวัตถุหลายร้อยรายการที่โคจรรอบดาวเคราะห์และดาวเคราะห์แคระบนโลกของเรา ระบบสุริยะ- ตัวอย่างเช่น พวกเขานับดวงจันทร์ของดาวพฤหัสบดีได้ 67 ดวง และยังคงเป็นอยู่

วัตถุที่มนุษย์สร้างขึ้น เช่น สปุตนิก และเอ็กซ์พลอเรอร์ ยังสามารถจัดเป็นดาวเทียมได้ เนื่องจากพวกมันโคจรรอบดาวเคราะห์เช่นเดียวกับดวงจันทร์ น่าเสียดายที่กิจกรรมของมนุษย์ได้นำไปสู่ความจริงที่ว่ามี เป็นจำนวนมากขยะ. ชิ้นส่วนและเศษซากเหล่านี้มีพฤติกรรมเหมือนจรวดขนาดใหญ่ - พวกมันหมุนรอบโลกที่ ความเร็วสูงตามเส้นทางวงกลมหรือวงรี ในการตีความคำจำกัดความอย่างเข้มงวด แต่ละวัตถุดังกล่าวสามารถกำหนดเป็นดาวเทียมได้ แต่ตามกฎแล้วนักดาราศาสตร์จะพิจารณาดาวเทียมที่วัตถุเหล่านั้นทำงาน ฟังก์ชั่นที่มีประโยชน์- เศษโลหะและขยะอื่นๆ จัดอยู่ในประเภทของเศษซากในวงโคจร

เศษซากในวงโคจรมาจากหลายแหล่ง:

• การระเบิดของจรวดที่ก่อให้เกิดขยะมากที่สุด
• นักบินอวกาศผ่อนคลายมือของเขา - หากนักบินอวกาศกำลังซ่อมแซมบางสิ่งในอวกาศและพลาดประแจ สิ่งนั้นก็จะสูญหายไปตลอดกาล กุญแจจะเข้าสู่วงโคจรและบินด้วยความเร็วประมาณ 10 กม./วินาที หากกระทบกับบุคคลหรือดาวเทียม ผลลัพธ์อาจเป็นหายนะ วัตถุขนาดใหญ่เช่น ISS ถือเป็นเป้าหมายใหญ่สำหรับขยะอวกาศ
• รายการที่ถูกทิ้ง ชิ้นส่วนของคอนเทนเนอร์สำหรับปล่อยตัว ฝาปิดเลนส์กล้อง และอื่นๆ

NASA ได้เปิดตัวดาวเทียมพิเศษที่เรียกว่า LDEF เพื่อศึกษาผลกระทบระยะยาวของการชนกับเศษซากอวกาศ ตลอดระยะเวลาหกปีที่ผ่านมา เครื่องมือของดาวเทียมบันทึกการชนได้ประมาณ 20,000 ครั้ง บางส่วนเกิดจากการอุกกาบาตขนาดเล็ก และอื่นๆ เกิดจากเศษซากในวงโคจร นักวิทยาศาสตร์ของ NASA ยังคงวิเคราะห์ข้อมูล LDEF ต่อไป แต่ญี่ปุ่นก็มีตาข่ายขนาดใหญ่สำหรับจับเศษขยะอวกาศอยู่แล้ว

มีอะไรอยู่ในดาวเทียมปกติ?

มีดาวเทียม รูปแบบที่แตกต่างกันและขนาดและประสิทธิภาพมากมาย ฟังก์ชั่นต่างๆอย่างไรก็ตาม โดยพื้นฐานแล้วทั้งหมดจะคล้ายกัน ทั้งหมดมีโครงและตัวถังเป็นโลหะหรือคอมโพสิต ซึ่งวิศวกรที่พูดภาษาอังกฤษเรียกว่ารถบัส และชาวรัสเซียเรียกว่าแพลตฟอร์มอวกาศ แพลตฟอร์มอวกาศรวบรวมทุกสิ่งไว้ด้วยกันและให้มาตรการที่เพียงพอเพื่อให้แน่ใจว่าเครื่องมือต่างๆ จะรอดพ้นจากการปล่อยตัว

ดาวเทียมทุกดวงมีแหล่งพลังงาน (โดยปกติ แผงเซลล์แสงอาทิตย์) และแบตเตอรี่ แผงโซลาร์เซลล์ช่วยให้สามารถชาร์จแบตเตอรี่ได้ ดาวเทียมใหม่ล่าสุดรวมถึงเซลล์เชื้อเพลิง พลังงานดาวเทียมมีราคาแพงมากและมีจำกัดมาก เซลล์พลังงานนิวเคลียร์มักใช้เพื่อส่งยานสำรวจอวกาศไปยังดาวเคราะห์ดวงอื่น

มีดาวเทียมทุกดวง คอมพิวเตอร์ออนบอร์ดเพื่อการควบคุมและติดตาม ระบบต่างๆ- ทุกคนมีวิทยุและเสาอากาศ อย่างน้อยที่สุด ดาวเทียมส่วนใหญ่จะมีเครื่องส่งวิทยุและเครื่องรับวิทยุเพื่อให้ลูกเรือภาคพื้นดินสามารถสืบค้นและตรวจสอบสถานะของดาวเทียมได้ ดาวเทียมหลายดวงยอมให้ทำสิ่งต่าง ๆ มากมาย ตั้งแต่การเปลี่ยนวงโคจรไปจนถึงการเขียนโปรแกรมใหม่ ระบบคอมพิวเตอร์.

อย่างที่คุณคาดหวัง การรวมระบบทั้งหมดเหล่านี้เข้าด้วยกันไม่ใช่เรื่องง่าย มันต้องใช้เวลาหลายปี ทุกอย่างเริ่มต้นด้วยการกำหนดเป้าหมายภารกิจ การกำหนดพารามิเตอร์ทำให้วิศวกรสามารถประกอบได้ เครื่องมือที่จำเป็นและติดตั้งตามลำดับที่ถูกต้อง เมื่ออนุมัติข้อกำหนด (และงบประมาณ) แล้ว การประกอบดาวเทียมก็เริ่มต้นขึ้น เกิดขึ้นในห้องสะอาด ซึ่งเป็นสภาพแวดล้อมที่ปลอดเชื้อ ซึ่งจะรักษาอุณหภูมิและความชื้นตามที่ต้องการ และปกป้องดาวเทียมในระหว่างการพัฒนาและการประกอบ

ดาวเทียมประดิษฐ์มักจะสั่งทำ บางบริษัทได้พัฒนาดาวเทียมแบบโมดูลาร์ ซึ่งก็คือ โครงสร้างที่ประกอบทำให้สามารถติดตั้งได้ องค์ประกอบเพิ่มเติมตามข้อกำหนด ตัวอย่างเช่น ดาวเทียมโบอิ้ง 601 มีสองดวง โมดูลพื้นฐาน- แชสซีสำหรับขนส่งระบบย่อยการขับเคลื่อน อิเล็กทรอนิกส์ และแบตเตอรี่ และชุดชั้นวางแบบรังผึ้งสำหรับจัดเก็บอุปกรณ์ โมดูลาร์นี้ช่วยให้วิศวกรสามารถประกอบดาวเทียมจากช่องว่างแทนที่จะเริ่มต้นใหม่

ดาวเทียมถูกปล่อยสู่วงโคจรอย่างไร?

ปัจจุบัน ดาวเทียมทุกดวงถูกปล่อยขึ้นสู่วงโคจรด้วยจรวด หลายคนขนส่งพวกมันไปที่แผนกขนส่งสินค้า

ในการปล่อยดาวเทียมส่วนใหญ่ จรวดจะถูกปล่อยขึ้นตรงๆ ซึ่งช่วยให้สามารถเคลื่อนที่ได้เร็วขึ้นผ่านชั้นบรรยากาศหนาทึบและลดการใช้เชื้อเพลิง หลังจากที่จรวดทะยานขึ้น กลไกการควบคุมของจรวดจะใช้ระบบนำทางเฉื่อยเพื่อคำนวณการปรับที่จำเป็นในหัวฉีดของจรวดเพื่อให้ได้ระดับเสียงที่ต้องการ

หลังจากที่จรวดเข้าสู่อากาศเบาบางที่ระดับความสูงประมาณ 193 กิโลเมตร ระบบนำทางจะปล่อยจรวดขนาดเล็กเพียงพอที่จะพลิกจรวดเข้าไป ตำแหน่งแนวนอน- หลังจากนั้นดาวเทียมก็จะถูกปล่อยออกมา จรวดขนาดเล็กจะถูกยิงอีกครั้งและสร้างความแตกต่างในระยะห่างระหว่างจรวดกับดาวเทียม

ความเร็วและความสูงของวงโคจร

จรวดจะต้องมีความเร็ว 40,320 กิโลเมตรต่อชั่วโมงจึงจะหลุดพ้นจากแรงโน้มถ่วงของโลกและบินสู่อวกาศได้อย่างสมบูรณ์ ความเร็วในอวกาศนั้นมากกว่าที่ดาวเทียมต้องการในวงโคจรมาก พวกเขาไม่ได้หนีจากแรงโน้มถ่วงของโลก แต่อยู่ในสภาพสมดุล ความเร็ววงโคจรคือความเร็วที่จำเป็นในการรักษาสมดุลระหว่างแรงดึงโน้มถ่วงและการเคลื่อนที่เฉื่อยของดาวเทียม โดยมีความเร็วประมาณ 27,359 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ที่ระดับความสูง 242 กิโลเมตร หากไม่มีแรงโน้มถ่วง ความเฉื่อยจะนำพาดาวเทียมขึ้นสู่อวกาศ แม้จะมีแรงโน้มถ่วง หากดาวเทียมเคลื่อนที่เร็วเกินไป ดาวเทียมก็จะถูกพาขึ้นสู่อวกาศ หากดาวเทียมเคลื่อนที่ช้าเกินไป แรงโน้มถ่วงจะดึงมันกลับมายังโลก

ความเร็ววงโคจรของดาวเทียมขึ้นอยู่กับระดับความสูงเหนือพื้นโลก ยิ่งเข้าใกล้โลกมากเท่าไร. ความเร็วที่เร็วขึ้น- ที่ระดับความสูง 200 กิโลเมตร ความเร็ววงโคจรอยู่ที่ 27,400 กิโลเมตรต่อชั่วโมง เพื่อรักษาวงโคจรไว้ที่ระดับความสูง 35,786 กิโลเมตร ดาวเทียมจะต้องเดินทางด้วยความเร็ว 11,300 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ความเร็ววงโคจรนี้ทำให้ดาวเทียมทำการบินผ่านหนึ่งครั้งทุกๆ 24 ชั่วโมง เนื่องจากโลกหมุนรอบตัวเองเป็นเวลา 24 ชั่วโมง ดาวเทียมที่ระดับความสูง 35,786 กิโลเมตรจึงอยู่ในตำแหน่งคงที่สัมพันธ์กับพื้นผิวโลก ตำแหน่งนี้เรียกว่าค้างฟ้า วงโคจรค้างฟ้าเหมาะสำหรับดาวเทียมสภาพอากาศและการสื่อสาร

โดยทั่วไปยิ่งวงโคจรสูงเท่าไร ดาวเทียมอีกต่อไปสามารถอยู่บนนั้นได้ ที่ระดับความสูงต่ำ ดาวเทียมจะอยู่ในชั้นบรรยากาศของโลกซึ่งสร้างแรงต้าน ที่ระดับความสูงแทบไม่มีแรงต้านทาน และดาวเทียมก็เหมือนกับดวงจันทร์ ที่สามารถอยู่ในวงโคจรได้นานหลายศตวรรษ

ประเภทของดาวเทียม

บนโลก ดาวเทียมทุกดวงมีลักษณะคล้ายกัน - กล่องหรือทรงกระบอกมันเงาประดับด้วยปีกที่ทำจากแผงโซลาร์เซลล์ แต่ในอวกาศ เครื่องจักรตัดไม้เหล่านี้มีพฤติกรรมแตกต่างกันมาก ขึ้นอยู่กับเส้นทางการบิน ระดับความสูง และทิศทางของพวกมัน ส่งผลให้การจำแนกประเภทดาวเทียมกลายเป็นเรื่องที่ซับซ้อน วิธีหนึ่งคือการกำหนดวงโคจรของยานที่สัมพันธ์กับดาวเคราะห์ (โดยปกติคือโลก) จำได้ว่ามีสองวงโคจรหลัก: ทรงกลมและวงรี ดาวเทียมบางดวงเริ่มต้นในวงรีแล้วเข้าสู่วงโคจรเป็นวงกลม ส่วนบางดวงเดินไปตามเส้นทางวงรีที่เรียกว่าวงโคจรโมลนิยา วัตถุเหล่านี้มักจะหมุนวนจากเหนือจรดใต้ผ่านขั้วโลกและบินผ่านเต็มภายใน 12 ชั่วโมง

ดาวเทียมที่โคจรรอบขั้วโลกยังส่งผ่านขั้วแต่ละรอบด้วย แม้ว่าวงโคจรของพวกมันจะมีวงรีน้อยกว่าก็ตาม วงโคจรขั้วโลกยังคงคงที่ในอวกาศในขณะที่โลกหมุน เป็นผลให้โลกส่วนใหญ่เคลื่อนผ่านใต้ดาวเทียมในวงโคจรขั้วโลก เนื่องจากวงโคจรขั้วโลกให้การครอบคลุมดาวเคราะห์ได้ดีเยี่ยม จึงใช้ในการทำแผนที่และการถ่ายภาพ นักพยากรณ์ก็พึ่งพาเช่นกัน เครือข่ายทั่วโลกดาวเทียมขั้วโลกที่โคจรรอบโลกของเราใน 12 ชั่วโมง

คุณยังสามารถจำแนกดาวเทียมตามความสูงเหนือพื้นผิวโลกได้ ตามโครงการนี้มีสามประเภท:

• วงโคจรโลกต่ำ (LEO) - ดาวเทียม LEO ครอบครองพื้นที่ว่างตั้งแต่ 180 ถึง 2,000 กิโลเมตรเหนือพื้นโลก ดาวเทียมที่โคจรใกล้พื้นผิวโลกเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการสังเกตการณ์ วัตถุประสงค์ทางการทหาร และรวบรวมข้อมูลสภาพอากาศ
• วงโคจรโลกขนาดกลาง (MEO) - ดาวเทียมเหล่านี้บินจากความสูง 2,000 ถึง 36,000 กม. เหนือพื้นโลก ทำงานได้ดีในระดับความสูงนี้ ดาวเทียมนำทางจีพีเอส. ความเร็ววงโคจรโดยประมาณคือ 13,900 กม./ชม.
• วงโคจรค้างฟ้า (จีโอซิงโครนัส) - ดาวเทียมค้างฟ้าเคลื่อนที่รอบโลกที่ระดับความสูงเกิน 36,000 กม. และด้วยความเร็วการหมุนรอบโลกเท่ากับดาวเคราะห์ ดังนั้นดาวเทียมในวงโคจรนี้จึงอยู่ในตำแหน่งเดียวกันบนโลกเสมอ ดาวเทียมค้างฟ้าหลายดวงบินไปตามเส้นศูนย์สูตร ซึ่งทำให้เกิดการจราจรติดขัดมากมายในภูมิภาคนี้ ดาวเทียมโทรทัศน์ การสื่อสาร และตรวจอากาศหลายร้อยดวงใช้วงโคจรค้างฟ้า

ท้ายที่สุด เราสามารถนึกถึงดาวเทียมในแง่ของการ "ค้นหา" วัตถุส่วนใหญ่ที่ถูกส่งขึ้นสู่อวกาศในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมานั้นกำลังมองดูโลก ดาวเทียมเหล่านี้มีกล้องและอุปกรณ์ที่สามารถมองเห็นโลกของเราในช่วงความยาวคลื่นแสงที่แตกต่างกัน ทำให้เราเพลิดเพลินไปกับทัศนียภาพอันงดงามของโทนอัลตราไวโอเลตและอินฟราเรดบนโลกของเรา มีดาวเทียมจำนวนน้อยลงที่หันมาจ้องมองไปยังอวกาศ โดยจะสังเกตดวงดาว ดาวเคราะห์ และกาแล็กซี และสแกนหาวัตถุ เช่น ดาวเคราะห์น้อยและดาวหาง ที่อาจชนกับโลก

ดาวเทียมที่รู้จัก

จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้ ดาวเทียมยังคงเป็นเครื่องมือที่แปลกใหม่และเป็นความลับสุดยอด ซึ่งใช้เพื่อจุดประสงค์ทางทหารในการนำทางและการจารกรรมเป็นหลัก ตอนนี้พวกเขาได้กลายเป็นส่วนสำคัญของเราแล้ว ชีวิตประจำวัน- ต้องขอบคุณพวกเขาที่ทำให้เรารู้พยากรณ์อากาศ (แม้ว่านักพยากรณ์อากาศมักจะผิดบ่อยมากก็ตาม) เราดูทีวีและเข้าถึงอินเทอร์เน็ตด้วยดาวเทียม GPS ในรถยนต์และสมาร์ทโฟนช่วยให้เราไปถึงได้ สถานที่ที่เหมาะสม- มันคุ้มค่าที่จะพูดถึงการมีส่วนร่วมอันล้ำค่าของกล้องโทรทรรศน์ฮับเบิลและการทำงานของนักบินอวกาศบน ISS หรือไม่?

อย่างไรก็ตาม มีฮีโร่ในวงโคจรตัวจริงอยู่ มาทำความรู้จักกับพวกเขากันดีกว่า

1. ดาวเทียม Landsat ถ่ายภาพโลกมาตั้งแต่ต้นทศวรรษ 1970 และครองสถิติการสำรวจพื้นผิวโลก Landsat-1 หรือที่รู้จักกันในชื่อ ERTS (Earth Resources Technology Satellite) ถูกส่งขึ้นสู่อวกาศเมื่อวันที่ 23 กรกฎาคม พ.ศ. 2515 โดยบรรทุกเครื่องมือหลักสองชิ้น ได้แก่ กล้องและเครื่องสแกนมัลติสเปกตรัม ซึ่งสร้างโดยบริษัท Hughes Aircraft Company และสามารถบันทึกข้อมูลเป็นสเปกตรัมสีเขียว สีแดง และอินฟราเรดสองดวง ดาวเทียมสร้างภาพที่สวยงามเช่นนี้และถือว่าประสบความสำเร็จอย่างมากจนมีซีรีส์ตามมาอีก NASA ปล่อยดาวเทียม Landsat-8 ลำสุดท้ายในเดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ. 2556 ยานพาหนะคันนี้บรรทุกเซ็นเซอร์สังเกตการณ์โลกสองตัว ได้แก่ Operational Land Imager และเซ็นเซอร์อินฟราเรดความร้อน ซึ่งรวบรวมภาพหลายสเปกตรัมของบริเวณชายฝั่ง น้ำแข็งขั้วโลก เกาะ และทวีป
2. ดาวเทียมสิ่งแวดล้อมปฏิบัติการค้างฟ้า (GOES) โคจรรอบโลกในวงโคจรค้างฟ้า โดยแต่ละดวงจะรับผิดชอบในส่วนที่คงที่ โลก- ช่วยให้ดาวเทียมติดตามบรรยากาศอย่างใกล้ชิดและตรวจจับการเปลี่ยนแปลงสภาพอากาศที่อาจนำไปสู่พายุทอร์นาโด พายุเฮอริเคน น้ำท่วม และพายุฟ้าผ่า นอกจากนี้ ดาวเทียมยังใช้ในการประมาณปริมาณน้ำฝนและการสะสมของหิมะ วัดขอบเขตของหิมะปกคลุม และติดตามการเคลื่อนที่ของทะเลและทะเลสาบน้ำแข็ง ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2517 มีดาวเทียม GOES 15 ดวงถูกส่งขึ้นสู่วงโคจร แต่มีดาวเทียมเพียง 2 ดวงเท่านั้นคือ GOES West และ GOES East ที่คอยติดตามสภาพอากาศในแต่ละครั้ง
3. Jason-1 และ Jason-2 เล่น บทบาทสำคัญในการวิเคราะห์มหาสมุทรโลกในระยะยาว NASA ปล่อยดาวเทียม Jason-1 ในเดือนธันวาคม พ.ศ. 2544 เพื่อทดแทนดาวเทียม NASA/CNES Topex/Poseidon ซึ่งเคยปฏิบัติการเหนือโลกมาตั้งแต่ปี พ.ศ. 2535 เป็นเวลาเกือบสิบสามปีที่ Jason-1 วัดระดับน้ำทะเล ความเร็วลม และความสูงของคลื่นในมากกว่า 95% ของมหาสมุทรที่ปราศจากน้ำแข็งบนโลก NASA ปลดประจำการ Jason-1 อย่างเป็นทางการเมื่อวันที่ 3 กรกฎาคม 2013 เจสัน-2 เข้าสู่วงโคจรในปี พ.ศ. 2551 มีเครื่องมือที่มีความแม่นยำสูงซึ่งทำให้สามารถวัดระยะทางจากดาวเทียมไปยังพื้นผิวมหาสมุทรได้อย่างแม่นยำหลายเซนติเมตร ข้อมูลเหล่านี้ นอกเหนือจากคุณค่าที่พวกเขามีต่อนักสมุทรศาสตร์แล้ว ยังให้ข้อมูลเชิงลึกที่ครอบคลุมเกี่ยวกับพฤติกรรมของรูปแบบสภาพภูมิอากาศโลกอีกด้วย

ดาวเทียมมีราคาเท่าไร?

หลังจากสปุตนิกและนักสำรวจ ดาวเทียมก็มีขนาดใหญ่ขึ้นและซับซ้อนมากขึ้น ตัวอย่างเช่น TerreStar-1 ซึ่งเป็นดาวเทียมเชิงพาณิชย์ที่ควรจะทำหน้าที่ส่งข้อมูลผ่านมือถือไป อเมริกาเหนือสำหรับสมาร์ทโฟนและอุปกรณ์ที่คล้ายกัน TerreStar-1 เปิดตัวในปี 2552 มีน้ำหนัก 6,910 กิโลกรัม และเมื่อใช้งานเต็มที่ ก็เผยให้เห็นเสาอากาศสูง 18 เมตร และแผงโซลาร์เซลล์ขนาดใหญ่ที่มีปีกกว้าง 32 เมตร

การสร้างเครื่องจักรที่ซับซ้อนดังกล่าวต้องใช้ทรัพยากรจำนวนมาก ดังนั้น ในอดีตมีเพียงหน่วยงานภาครัฐและองค์กรที่มีเงินลงทุนจำนวนมากเท่านั้นที่สามารถเข้าสู่ธุรกิจดาวเทียมได้ ค่าใช้จ่ายส่วนใหญ่ของดาวเทียมอยู่ที่อุปกรณ์ เช่น ทรานสปอนเดอร์ คอมพิวเตอร์ และกล้องถ่ายรูป ดาวเทียมตรวจสภาพอากาศทั่วไปมีราคาประมาณ 290 ล้านดอลลาร์ ดาวเทียมสอดแนมจะมีราคาสูงกว่า 100 ล้านเหรียญสหรัฐ เพิ่มค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาและซ่อมแซมดาวเทียมด้วย บริษัทต่างๆ จะต้องชำระค่าแบนด์วิธดาวเทียมในลักษณะเดียวกับที่เจ้าของโทรศัพท์จ่าย การสื่อสารเคลื่อนที่- บางครั้งมีค่าใช้จ่ายมากกว่า 1.5 ล้านเหรียญต่อปี

ให้กับผู้อื่น ปัจจัยสำคัญคือต้นทุนเริ่มต้น การปล่อยดาวเทียมหนึ่งดวงสู่อวกาศอาจมีราคาตั้งแต่ 10 ถึง 400 ล้านดอลลาร์ ขึ้นอยู่กับอุปกรณ์ จรวด Pegasus XL สามารถยกน้ำหนักได้ 443 กิโลกรัมขึ้นสู่วงโคจรโลกระดับต่ำ ในราคา 13.5 ล้านเหรียญสหรัฐ การปล่อยดาวเทียมขนาดใหญ่จะต้องมีการยกมากขึ้น จรวด Ariane 5G สามารถส่งดาวเทียมน้ำหนัก 18,000 กิโลกรัมขึ้นสู่วงโคจรต่ำได้ในราคา 165 ล้านดอลลาร์

แม้ว่าจะมีต้นทุนและความเสี่ยงที่เกี่ยวข้องกับการสร้าง การส่งและใช้งานดาวเทียม แต่บางบริษัทก็สามารถจัดการสร้างธุรกิจทั้งหมดที่อยู่รอบๆ ดาวเทียมได้ ตัวอย่างเช่น โบอิ้ง บริษัทได้ส่งดาวเทียมประมาณ 10 ดวงขึ้นสู่อวกาศในปี 2555 และได้รับคำสั่งซื้อมานานกว่าเจ็ดปี สร้างรายได้เกือบ 32 พันล้านดอลลาร์

อนาคตของดาวเทียม

เกือบห้าสิบปีหลังจากการเปิดตัวสปุตนิก ดาวเทียมก็เหมือนกับงบประมาณที่กำลังเติบโตและแข็งแกร่งขึ้น ตัวอย่างเช่น สหรัฐอเมริกาใช้เงินไปเกือบ 2 แสนล้านดอลลาร์นับตั้งแต่เริ่มสงคราม โปรแกรมดาวเทียมและตอนนี้ แม้จะมีทั้งหมดนี้ แต่ก็มีอุปกรณ์รุ่นเก่าจำนวนมากที่รอการเปลี่ยน ผู้เชี่ยวชาญหลายคนกลัวว่าการสร้างและติดตั้งดาวเทียมขนาดใหญ่นั้นไม่สามารถเกิดขึ้นได้ด้วยเงินภาษีของผู้เสียภาษี วิธีแก้ปัญหาที่พลิกทุกอย่างกลับหัวกลับหางยังคงเป็นบริษัทเอกชนอย่าง SpaceX และบริษัทอื่นๆ ที่ชัดเจนว่าจะไม่ประสบกับความซบเซาของระบบราชการอย่าง NASA, NRO และ NOAA

อีกวิธีหนึ่งคือการลดขนาดและความซับซ้อนของดาวเทียม นักวิทยาศาสตร์จาก Caltech และ Stanford University เริ่มทำงานกับ CubeSat รูปแบบใหม่มาตั้งแต่ปี 1999 ซึ่งใช้พื้นฐานจาก Building Block ที่มีขอบ 10 เซนติเมตร แต่ละลูกบาศก์มีส่วนประกอบสำเร็จรูปและสามารถใช้ร่วมกับลูกบาศก์อื่นๆ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพและลดความเครียด ด้วยการออกแบบที่เป็นมาตรฐานและลดต้นทุนในการสร้างดาวเทียมแต่ละดวงตั้งแต่เริ่มต้น CubeSat หนึ่งดวงอาจมีราคาเพียง 100,000 ดอลลาร์

ในเดือนเมษายน พ.ศ. 2556 NASA ตัดสินใจทดสอบหลักการง่ายๆ นี้ด้วย CubeSats สามเครื่องที่ขับเคลื่อนโดยสมาร์ทโฟนเชิงพาณิชย์ เป้าหมายคือนำไมโครแซทเทลไลท์ขึ้นสู่วงโคจรในช่วงเวลาสั้นๆ และถ่ายรูปด้วยโทรศัพท์ ขณะนี้หน่วยงานวางแผนที่จะปรับใช้เครือข่ายที่กว้างขวางของดาวเทียมดังกล่าว

ไม่ว่าดาวเทียมขนาดใหญ่หรือเล็กในอนาคตจะต้องสามารถสื่อสารกับสถานีภาคพื้นดินได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในอดีต NASA อาศัยการสื่อสารด้วยคลื่นความถี่วิทยุ แต่ RF ถึงขีดจำกัดแล้วเมื่อมีความต้องการพลังงานเพิ่มขึ้น เพื่อเอาชนะอุปสรรคนี้ นักวิทยาศาสตร์ของ NASA กำลังพัฒนาระบบ การสื่อสารสองทางขึ้นอยู่กับเลเซอร์แทนคลื่นวิทยุ เมื่อวันที่ 18 ตุลาคม 2556 นักวิทยาศาสตร์เปิดตัวครั้งแรก รังสีเลเซอร์เพื่อส่งข้อมูลจากดวงจันทร์สู่โลก (ที่ระยะทาง 384,633 กิโลเมตร) และมีความเร็วในการส่งข้อมูลสูงสุดเป็นประวัติการณ์ที่ 622 เมกะบิตต่อวินาที

ในความหมายกว้างๆ สหายคือเพื่อนร่วมเดินทางหรือเพื่อนร่วมทาง ผู้ที่ติดตามใครบางคนในการเดินทาง แต่ไม่ใช่แค่คนเท่านั้นที่มีดาวเทียม ดาวเคราะห์ก็มี "เพื่อนร่วมเดินทาง" ด้วยเช่นกัน พวกเขาคืออะไร? เมื่อปรากฏตัวครั้งแรก ดาวเทียมประดิษฐ์?

การเกิดขึ้นของดาวเทียม

ในทางดาราศาสตร์ แนวคิดเรื่อง "ดาวเทียม" ปรากฏขึ้นครั้งแรกโดยนักวิทยาศาสตร์ Johannes Kepler เขาใช้มันย้อนกลับไปในปี 1611 ในงาน Narratio de Iovis Satellitibus ของเขา ตามความหมายปกติ ดาวเทียมของดาวเคราะห์เป็นวัตถุในจักรวาลที่หมุนรอบดาวเคราะห์ พวกมันหมุนรอบตัวเองภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วงของ "สหายอาวุโส"

ดาวเทียมธรรมชาติ- สิ่งเหล่านี้คือร่างกายที่ปรากฏตามธรรมชาติโดยไม่มีการแทรกแซงของมนุษย์ พวกมันสามารถก่อตัวขึ้นจากก๊าซและฝุ่นหรือจากชิ้นส่วนของเทห์ฟากฟ้าที่ถูกแรงโน้มถ่วงของโลกยึดไว้ เมื่ออยู่ภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วง พวกมันจะถูกเปลี่ยนรูป เช่น บีบอัดและหนาแน่นขึ้น กลายเป็นทรงกลม (ไม่เสมอไป) เป็นต้น

สันนิษฐานว่าดาวเทียมสมัยใหม่ส่วนใหญ่ของดาวเคราะห์นั้นเป็นชิ้นส่วนที่แตกออกเนื่องจากการชนกันหรืออดีตดาวเคราะห์น้อย ตามกฎแล้ว พวกมันประกอบด้วยน้ำแข็งและแร่ธาตุ ต่างจากดาวเคราะห์ ตรงที่ไม่มีแกนกลางเป็นโลหะ และมีหลุมอุกกาบาตและรอยเลื่อนกระจายอยู่ทั่วไป

เมื่อคุณเปิดดาวเทียม จะมีการกำหนดหมายเลขไว้ จากนั้นผู้ค้นพบก็มีสิทธิ์ตั้งชื่อตามดุลยพินิจของเขาเอง ตามเนื้อผ้าชื่อของพวกเขามีความเกี่ยวข้องกับเทพนิยาย มีเพียงดาวยูเรนัสเท่านั้นที่ตั้งชื่อตามตัวละครในวรรณกรรม

ดาวเทียมของดาวเคราะห์

ดาวเคราะห์สามารถมี "สหาย" ได้หลากหลาย โลกมีเพียงดวงจันทร์ดวงเดียว แต่ดาวพฤหัสบดีมี 69 ดวง ดาวศุกร์และดาวพุธไม่มีบริวาร ข้อเรียกร้องเกี่ยวกับการค้นพบของพวกเขาปรากฏขึ้นเป็นครั้งคราว แต่ในไม่ช้าพวกเขาก็ถูกข้องแวะทั้งหมด

แกนีมีด ดวงจันทร์ของดาวพฤหัส ถือเป็นดวงจันทร์ที่ใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะ ประกอบด้วยซิลิเกตและน้ำแข็ง มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 5,268 กิโลเมตร เขาใช้เวลา 7 วัน 3 ชั่วโมงในการปฏิวัติรอบดาวพฤหัสบดีให้เสร็จสิ้น

ดาวอังคารมี "เพื่อนร่วมเดินทาง" สองคนซึ่งมีชื่อที่น่าประทับใจว่า Deimos และ Phobos ซึ่งแปลมาจากภาษากรีกว่า "สยองขวัญ" และ "ความกลัว" มีรูปร่างใกล้เคียงกับทรงรีสามแกน (ความยาวของแกนครึ่งไม่เท่ากัน) นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าความเร็วของโฟบอสค่อยๆ ลดลง และมันกำลังเข้าใกล้ดาวเคราะห์ดวงนี้ วันหนึ่งมันจะตกลงสู่ดาวอังคารหรือพังทลายลงจนกลายเป็นวงแหวนดาวเคราะห์

ดวงจันทร์

ดาวเทียมตามธรรมชาติเพียงดวงเดียวของโลกคือดวงจันทร์ นี่คือเทห์ฟากฟ้าที่อยู่ใกล้ที่สุดและได้รับการศึกษามากที่สุดโดยเรานอกโลก มีแกนกลาง ส่วนล่าง ตรงกลาง เนื้อโลกตอนบน และเปลือกโลก พระจันทร์ก็มีชั้นบรรยากาศด้วย

เปลือกของดาวเทียมประกอบด้วยดิน regolith ซึ่งเป็นดินที่เหลือจากฝุ่นและเศษหินของอุกกาบาต พื้นผิวของดวงจันทร์ถูกปกคลุมไปด้วยภูเขา ร่อง แนวสันเขา รวมถึงทะเล (ที่ราบลุ่มขนาดใหญ่ที่ปกคลุมไปด้วยลาวาที่แข็งตัว) บรรยากาศของมันหายากมาก ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมท้องฟ้าด้านบนจึงมืดมิดและเต็มไปด้วยดวงดาวอยู่เสมอ

การเคลื่อนที่ของดวงจันทร์รอบโลกมีความซับซ้อน มันได้รับอิทธิพลไม่เพียงแต่จากแรงโน้มถ่วงของโลกของเราเท่านั้น แต่ยังได้รับอิทธิพลจากรูปร่างเฉียงของมัน เช่นเดียวกับแรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์ซึ่งดึงดูดดวงจันทร์อย่างแรงยิ่งขึ้น การหมุนเวียนทั้งหมดใช้เวลา 27.3 วัน วงโคจรของมันอยู่ในระนาบสุริยุปราคา ในขณะที่ดาวเทียมอื่นๆ ส่วนใหญ่อยู่ในเส้นศูนย์สูตร

ดวงจันทร์ยังหมุนรอบแกนของมันเอง อย่างไรก็ตาม การเคลื่อนไหวนี้ประสานกันในลักษณะที่หันหน้าเข้าหาโลกด้านเดียวกันเสมอ ปรากฏการณ์เดียวกันนี้พบได้ในดาวพลูโตและดาวเทียมชารอน

ดาวเทียมประดิษฐ์

ดาวเทียมประดิษฐ์เป็นอุปกรณ์ที่มนุษย์สร้างขึ้นและส่งเข้าสู่วงโคจรใกล้ดาวเคราะห์ ภายในประกอบด้วยเครื่องมือต่างๆ ที่จำเป็นสำหรับการวิจัย

ตามกฎแล้วพวกมันจะไร้คนขับและควบคุมจากสถานีอวกาศบนโลก เพื่อส่งพวกมันขึ้นสู่อวกาศ ต้องใช้ยานพาหนะควบคุมแบบพิเศษ ดาวเทียมคือ:

• การวิจัย - เพื่อศึกษาอวกาศและเทห์ฟากฟ้า
• การนำทาง - เพื่อกำหนดตำแหน่งของวัตถุ Earth กำหนดความเร็วและทิศทางของเครื่องรับสัญญาณ (GPS, Glonas)
• ดาวเทียมสื่อสาร - ส่งสัญญาณวิทยุระหว่างจุดที่ห่างไกลบนโลก
• อุตุนิยมวิทยา - รับข้อมูลเกี่ยวกับสถานะของบรรยากาศเพื่อการพยากรณ์อากาศ

ดาวเทียมโลกเทียมดวงแรกเปิดตัวในช่วงสงครามเย็นในปี พ.ศ. 2500 มันถูกส่งมาจากสหภาพโซเวียตและเรียกว่าสปุตนิก 1 หนึ่งปีต่อมาสหรัฐอเมริกาได้เปิดตัว Explorer 1 เพียงไม่กี่ปีต่อมาพวกเขาก็ตามมาด้วยบริเตนใหญ่ แคนาดา อิตาลี ฝรั่งเศส ออสเตรเลีย และประเทศอื่นๆ อีกมากมาย

เหตุใดในการส่งสัญญาณโทรทัศน์จากนิวยอร์กไปมอสโกจึงจำเป็นต้องเปิดตัวอุปกรณ์บางชนิดในอวกาศ? คำตอบสำหรับคำถามนี้ง่ายมาก: โลกเป็นรูปทรงกลม ซึ่งคลื่นวิทยุจะอยู่ในรูปแบบ การสั่นสะเทือนทางแม่เหล็กไฟฟ้าเสียง ภาพ และแม้กระทั่งข้อมูลคอมพิวเตอร์จะถูกส่งและเดินทางเป็นเส้นตรง พวกมันไม่สามารถโคจรรอบโลกและไม่สามารถผ่านความหนาของมันได้ ไม่ว่าเราจะส่งคลื่นวิทยุไปที่ไหนบนโลก คลื่นเหล่านั้นก็จะออกไปจากโลกของเราสู่อวกาศอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ จริงอยู่ที่คลื่นวิทยุส่วนหนึ่งสะท้อนจากชั้นบรรยากาศรอบนอกซึ่งเป็นชั้นพิเศษที่ล้อมรอบโลกราวกับมาจากกระจก มันสะท้อนกลับและตกลงสู่พื้นผิวโลกอีกครั้งซึ่งอยู่ห่างจากเครื่องส่งสัญญาณหลายร้อยหลายพันกิโลเมตร การสื่อสารทางวิทยุทางไกลขึ้นอยู่กับปรากฏการณ์นี้ นั่นคือเหตุผลที่เราสามารถได้ยินรายการวิทยุจากอเมริกาหรือจีนได้ด้วยความช่วยเหลือของเครื่องรับทั่วไป

แต่ปัญหาคือด้วยความช่วยเหลือของคลื่นดังกล่าว (เรียกว่าสั้น กลาง และยาว) มันเป็นไปไม่ได้ที่จะส่งภาพโทรทัศน์หรือ เสียงคุณภาพสูงและไม่มีข้อมูลจำนวนมาก สำหรับการส่งสัญญาณ สัญญาณทีวีหรือ เพลงที่มีคุณภาพจำเป็นต้องใช้คลื่นวิทยุพิเศษ ความถี่สูงความลังเล พวกเขาเรียกว่าเกินขีด คลื่นที่สั้นมากจะไม่สะท้อนจากชั้นบรรยากาศรอบนอกและเคลื่อนออกสู่อวกาศอย่างอิสระ เราจะแน่ใจได้อย่างไรว่าภาพโทรทัศน์ที่มีคลื่นสั้นเกินสามารถส่งผ่านระยะทางไกลได้ ขวา! เราจำเป็นต้องจับคลื่นในอวกาศและนำพวกมันกลับมายังโลก ไปยังที่ที่ผู้รับตั้งอยู่ นั่นคือสิ่งที่ดาวเทียมสื่อสารมีไว้เพื่อ พูดง่ายๆ ก็คือ ดาวเทียมสื่อสารเปรียบเสมือนกระจกสะท้อนคลื่นวิทยุที่ลอยอยู่ในอวกาศ ดาวเทียมถูกแขวนไว้สูงเสียจนสามารถ "มองเห็น" เมืองต่างๆ ที่อยู่ห่างจากกัน เช่น ลอนดอนและอิสตันบูล ได้ในทันที คลื่นวิทยุสามารถเดินทางได้อย่างอิสระจากดาวเทียมไปยังทั้งสองเมืองโดยปราศจากอุปสรรคใดๆ และคลื่นยังเดินทางอย่างอิสระไปยังดาวเทียมจากเมืองหลวงเหล่านี้ (และจากที่อื่น ๆ บนโลก) ดาวเทียมช่วยให้สัญญาณวิทยุ “กระโดด” ข้ามส่วนโค้งของโลก

ในบางแง่ ดาวเทียมสื่อสารจะคล้ายกับหอส่งสัญญาณโทรทัศน์สูง ยิ่งหอคอยสูงเท่าไร ก็สามารถส่งสัญญาณวิทยุได้ไกลขึ้นเท่านั้น หากด้านบนของหอส่งสัญญาณโทรทัศน์อยู่ในระยะที่มองเห็น คุณสามารถรับรายการทีวีจากหอส่งสัญญาณโทรทัศน์ได้ แต่ทันทีที่คุณขับต่อไป หอคอยจะหายไปหลังขอบฟ้า (นั่นคือ หลังส่วนโค้งของโลก) ตอนนี้คลื่นวิทยุจะไม่ไปถึงทีวีของคุณ ดาวเทียมนี้สูงกว่าหอคอยที่สูงที่สุดหลายหมื่นกิโลเมตร ดังนั้นจึงสามารถส่งคลื่นไปยังพื้นที่ส่วนใหญ่ของโลกได้พร้อม ๆ กัน

อย่างไรก็ตาม มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญระหว่างดาวเทียมและหอคอย หากหอส่งสัญญาณโทรทัศน์ตั้งอยู่ในที่เดียว ดาวเทียมจะต้องบินด้วยความเร็วมหาศาล (มากกว่า 8 กิโลเมตรต่อวินาที!) รอบโลก ไม่เช่นนั้นเขาจะล้มลง เหล่านี้คือกฎแห่งฟิสิกส์ เราจะแน่ใจได้อย่างไรว่าจุดเดียวกันเสมอเหมือนกับยอดหอส่งสัญญาณโทรทัศน์? ดาวเทียมที่สำรวจพื้นผิวโลกหรือยานอวกาศที่โคจรอยู่นั้นไม่ได้บินสูงมาก - ที่ระดับความสูงประมาณ 200 - 300 กิโลเมตร สู่วันดีๆ คืนที่ชัดเจนพวกมันสามารถมองเห็นได้จากโลกด้วยซ้ำ จุดสว่างปรากฏขึ้นเหนือขอบฟ้า บินข้ามท้องฟ้าและหลังจากนั้นไม่กี่นาทีก็หายไปหลังขอบฟ้าอีกครั้ง และแม้ว่าจุดบนโลกที่ผู้สังเกตการณ์ยืนอยู่รวมทั้งดาวเทียมจะหมุนรอบแกนโลก ยานอวกาศแซงหน้าพื้นผิวโลก เขาบินเร็วกว่าที่โลกหมุน

เพื่อให้ดาวเทียมอยู่ที่จุดเดียวกันบนท้องฟ้าอย่างต่อเนื่อง จะต้องถูกส่งขึ้นไปที่ระดับความสูงที่สูงมาก จากนั้นวงโคจร - เส้นทางที่จะอธิบายรอบโลกของเรา - จะยาวมาก เวลาการโคจรของดาวเทียมและเวลาการโคจรของจุดใดๆ บนพื้นผิวโลกรอบแกนดาวเคราะห์จะเท่ากัน การพูด ภาษาวิทยาศาสตร์ความเร็วเชิงมุมของดาวเทียมและพื้นผิวดาวเคราะห์จะเท่ากัน

สิ่งนี้สามารถเข้าใจได้ชัดเจนมาก ตัวอย่างง่ายๆ- ตัวอย่างเช่น หากคุณติดลูกบอลดินน้ำมันสองลูกเข้ากับล้อที่กำลังหมุน - ลูกหนึ่งอยู่ด้านนอกของล้อ และอีกลูกอยู่ด้านใน ใกล้กับแกน คุณจะสังเกตเห็นว่าลูกบอลที่ขอบล้อนั้นถูกยกไปด้วย ความเร็วสูงและอันที่อยู่ใกล้ศูนย์กลางแทบจะไม่ขยับเลย อย่างไรก็ตาม เมื่อเทียบกันแล้ว พวกมันจะไม่เคลื่อนไหวและอยู่ในแนวเดียวกัน ความเร็วเชิงมุมพวกเขามีอันเดียวกัน ลูกบอลที่แกนคือพื้นผิวโลก ลูกบอลที่อยู่ด้านนอกวงล้อเป็นดาวเทียมสื่อสารที่หมุนอยู่ในวงโคจร

วงโคจรที่ทำให้ดาวเทียมแขวนอยู่เหนือพื้นผิวโลกโดยไม่เคลื่อนที่เรียกว่าการค้างฟ้า มีรูปร่างเป็นวงกลมและลากผ่านเหนือเส้นศูนย์สูตรของโลกโดยประมาณ ซึ่งเป็นเส้นแบ่งซีกโลกเหนือจากซีกโลกใต้ มาจากดาวเทียมดังกล่าวซึ่งอยู่ห่างออกไป 35 - 40,000 กิโลเมตรที่เราได้รับรายการโทรทัศน์บน "เสาอากาศ" ซึ่งเริ่มเติบโตในบ้านในประเทศของเราทีละน้อย

ดาวเทียมและดาวเคราะห์ของระบบสุริยะ

ดาวเทียมตามธรรมชาติของดาวเคราะห์มีบทบาทอย่างมากต่อชีวิตของวัตถุอวกาศเหล่านี้ ยิ่งไปกว่านั้น แม้แต่มนุษย์เราก็ยังสัมผัสได้ถึงอิทธิพลของดวงจันทร์ ซึ่งเป็นดาวเทียมธรรมชาติเพียงดวงเดียวในโลกของเรา

ดาวเทียมตามธรรมชาติของดาวเคราะห์ในระบบสุริยะได้กระตุ้นความสนใจอย่างมากในหมู่นักดาราศาสตร์มาตั้งแต่สมัยโบราณ จนถึงทุกวันนี้นักวิทยาศาสตร์กำลังศึกษาพวกมันอยู่ วัตถุอวกาศเหล่านี้คืออะไร?

ดาวเทียมตามธรรมชาติของดาวเคราะห์คือวัตถุในจักรวาลที่มีต้นกำเนิดตามธรรมชาติซึ่งโคจรรอบดาวเคราะห์ สิ่งที่น่าสนใจที่สุดสำหรับเราคือดาวเทียมธรรมชาติของดาวเคราะห์ในระบบสุริยะเนื่องจากพวกมันอยู่ใกล้เรามาก

มีดาวเคราะห์เพียงสองดวงในระบบสุริยะที่ไม่มีดาวเทียมตามธรรมชาติ เหล่านี้คือดาวศุกร์และดาวพุธ แม้ว่าจะสันนิษฐานว่าดาวพุธเคยมีบริวารตามธรรมชาติมาก่อนก็ตาม ดาวเคราะห์ดวงนี้ในระหว่างวิวัฒนาการมันก็สูญเสียพวกมันไป สำหรับดาวเคราะห์ดวงอื่นๆ ในระบบสุริยะ แต่ละดวงมีดาวเทียมธรรมชาติอย่างน้อยหนึ่งดวง ที่มีชื่อเสียงที่สุดคือดวงจันทร์ซึ่งเป็นเพื่อนร่วมทางจักรวาลที่ซื่อสัตย์ของโลกของเรา ดาวอังคารมี ดาวพฤหัสบดี - ดาวเสาร์ - ดาวยูเรนัส - ดาวเนปจูน - ในบรรดาดาวเทียมเหล่านี้ เราพบทั้งวัตถุธรรมดาๆ ซึ่งประกอบด้วยหินเป็นส่วนใหญ่ และตัวอย่างที่น่าสนใจมากซึ่งสมควรได้รับ ความสนใจเป็นพิเศษและซึ่งเราจะพูดถึงด้านล่างนี้

การจำแนกประเภทของดาวเทียม

นักวิทยาศาสตร์แบ่งดาวเทียมของดาวเคราะห์ออกเป็นสองประเภท: ดาวเทียมที่มีต้นกำเนิดเทียมและดาวเทียมจากธรรมชาติ ดาวเทียมที่มีต้นกำเนิดเทียมหรือที่เรียกกันว่าดาวเทียมเทียมเป็นยานอวกาศที่สร้างขึ้นโดยผู้คนซึ่งทำให้สามารถสังเกตดาวเคราะห์ที่พวกมันโคจรรอบ ๆ ได้ตลอดจนวัตถุทางดาราศาสตร์อื่น ๆ จากอวกาศ โดยทั่วไปแล้ว ดาวเทียมเทียมจะถูกใช้ในการติดตามสภาพอากาศ วิทยุกระจายเสียง การเปลี่ยนแปลงภูมิประเทศของพื้นผิวดาวเคราะห์ และเพื่อวัตถุประสงค์ทางการทหารด้วย

ISS เป็นดาวเทียมเทียมที่ใหญ่ที่สุดในโลก

ควรสังเกตว่าไม่เพียงแต่โลกเท่านั้นที่มีดาวเทียมที่มีต้นกำเนิดเทียมอย่างที่หลายคนเชื่อ ดาวเทียมประดิษฐ์มากกว่าหนึ่งโหลที่สร้างขึ้นโดยมนุษยชาติโคจรรอบดาวเคราะห์สองดวงที่อยู่ใกล้เราที่สุด - ดาวศุกร์และดาวอังคาร ช่วยให้คุณสามารถสังเกตสภาพภูมิอากาศ การเปลี่ยนแปลงความโล่งใจ และยังได้รับสิ่งอื่นๆ ข้อมูลที่ทันสมัยเกี่ยวกับเพื่อนบ้านอวกาศของเรา

แกนิมีดเป็นดวงจันทร์ที่ใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะ

ดาวเทียมประเภทที่สอง - ดาวเทียมตามธรรมชาติของดาวเคราะห์ - เป็นที่สนใจของเราอย่างมากในบทความนี้ ดาวเทียมธรรมชาติแตกต่างจากดาวเทียมที่สร้างขึ้นโดยไม่ได้ถูกสร้างขึ้นโดยมนุษย์ แต่โดยธรรมชาติเอง เชื่อกันว่าดาวเทียมส่วนใหญ่ของระบบสุริยะเป็นดาวเคราะห์น้อยที่ถูกแรงโน้มถ่วงของดาวเคราะห์ในระบบนี้ยึดไว้ ต่อจากนั้นดาวเคราะห์น้อยก็มีรูปร่างเป็นทรงกลมและเป็นผลให้เริ่มหมุนรอบดาวเคราะห์ที่จับพวกมันไว้เป็นเพื่อนที่คงที่ นอกจากนี้ยังมีทฤษฎีที่บอกว่าดาวเทียมตามธรรมชาติของดาวเคราะห์นั้นเป็นชิ้นส่วนของดาวเคราะห์เหล่านี้เองซึ่งด้วยเหตุผลใดก็ตามที่แยกตัวออกจากดาวเคราะห์ในระหว่างกระบวนการก่อตัวของมัน อย่างไรก็ตาม ตามทฤษฎีนี้ ดวงจันทร์ บริวารตามธรรมชาติของโลกจึงเกิดขึ้นได้อย่างไร ทฤษฎีนี้ได้รับการยืนยันโดยการวิเคราะห์ทางเคมีขององค์ประกอบของดวงจันทร์ เขาแสดงให้เห็นว่าองค์ประกอบทางเคมีของดาวเทียมนั้นแทบไม่แตกต่างจากองค์ประกอบทางเคมีของโลกของเราซึ่งมีสารประกอบทางเคมีแบบเดียวกับบนดวงจันทร์

ข้อเท็จจริงที่น่าสนใจเกี่ยวกับดาวเทียมที่น่าสนใจที่สุด

หนึ่งในดาวเทียมธรรมชาติที่น่าสนใจที่สุดของดาวเคราะห์ในระบบสุริยะคือดาวเทียมธรรมชาติ เมื่อเปรียบเทียบกับดาวพลูโตแล้ว ชารอนก็มีขนาดใหญ่มากจนนักดาราศาสตร์หลายคนเรียกวัตถุอวกาศทั้งสองนี้ว่าไม่มีอะไรมากไปกว่าดาวเคราะห์แคระคู่ ดาวเคราะห์พลูโตมีขนาดเล็กกว่าดาวเทียมธรรมชาติเพียงสองเท่า

ดาวเทียมธรรมชาติเป็นที่สนใจของนักดาราศาสตร์อย่างมาก ดาวเทียมธรรมชาติส่วนใหญ่ของดาวเคราะห์ในระบบสุริยะประกอบด้วยน้ำแข็ง หิน หรือทั้งสองอย่างเป็นหลัก ส่งผลให้ดาวเคราะห์เหล่านั้นขาดชั้นบรรยากาศ อย่างไรก็ตาม ไททันมีสิ่งนี้และค่อนข้างหนาแน่น เช่นเดียวกับทะเลสาบไฮโดรคาร์บอนเหลว

ดาวเทียมธรรมชาติอีกดวงหนึ่งที่ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์มีความหวังในการค้นพบสิ่งมีชีวิตนอกโลกคือดาวเทียมของดาวพฤหัสบดี เชื่อกันว่าภายใต้ชั้นน้ำแข็งหนาที่ปกคลุมดาวเทียมนั้นมีมหาสมุทรซึ่งภายในนั้นมีบ่อน้ำพุร้อน - แบบเดียวกับบนโลกทุกประการ เนื่องจากสิ่งมีชีวิตใต้ท้องทะเลลึกบางชนิดมีอยู่บนโลกด้วยแหล่งที่มาเหล่านี้ จึงเชื่อกันว่าสิ่งมีชีวิตที่คล้ายกันอาจมีอยู่บนไททัน

ดาวเคราะห์ดาวพฤหัสบดีมีดาวเทียมธรรมชาติที่น่าสนใจอีกดวงหนึ่ง - ไอโอเป็นดาวเทียมดวงเดียวของดาวเคราะห์ในระบบสุริยะที่นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ค้นพบภูเขาไฟที่ยังคุกรุ่นอยู่เป็นครั้งแรก ด้วยเหตุนี้เองที่เขานำเสนอ ดอกเบี้ยพิเศษสำหรับนักสำรวจอวกาศ

การวิจัยดาวเทียมธรรมชาติ

การวิจัยเกี่ยวกับดาวเทียมธรรมชาติของดาวเคราะห์ในระบบสุริยะได้รับความสนใจจากจิตใจของนักดาราศาสตร์มาตั้งแต่สมัยโบราณ นับตั้งแต่การประดิษฐ์กล้องโทรทรรศน์ตัวแรก ผู้คนต่างกระตือรือร้นที่จะศึกษาวัตถุท้องฟ้าเหล่านี้ ความก้าวหน้าในการพัฒนาอารยธรรมทำให้ไม่เพียง แต่จะค้นพบดาวเทียมจำนวนมหาศาลของดาวเคราะห์ต่าง ๆ ในระบบสุริยะเท่านั้น แต่ยังช่วยให้มนุษย์อยู่บนดาวเทียมหลักที่อยู่ใกล้เรามากที่สุด - ดวงจันทร์ - ดวงจันทร์ 21 กรกฎาคม พ.ศ.2512 นีล อาร์มสตรอง นักบินอวกาศชาวอเมริกัน และลูกเรือ ยานอวกาศอะพอลโล 11 เหยียบพื้นผิวดวงจันทร์เป็นครั้งแรก ซึ่งสร้างความยินดีในใจมนุษยชาติในขณะนั้น และยังถือว่าเป็นหนึ่งในเหตุการณ์ที่สำคัญและสำคัญที่สุดในการสำรวจอวกาศ

นอกจากดวงจันทร์แล้ว นักวิทยาศาสตร์ยังศึกษาดาวเทียมธรรมชาติอื่นๆ ของดาวเคราะห์ในระบบสุริยะอย่างแข็งขันอีกด้วย ในการทำเช่นนี้ นักดาราศาสตร์ไม่เพียงแต่ใช้วิธีการสังเกตด้วยภาพและเรดาร์เท่านั้น แต่ยังใช้ยานอวกาศสมัยใหม่ เช่นเดียวกับดาวเทียมเทียมอีกด้วย ตัวอย่างเช่น ยานอวกาศ "" ส่งภาพดาวเทียมที่ใหญ่ที่สุดหลายดวงของดาวพฤหัสบดีไปยังโลกเป็นครั้งแรก:,. โดยเฉพาะอย่างยิ่งต้องขอบคุณภาพเหล่านี้ที่นักวิทยาศาสตร์สามารถบันทึกการมีอยู่ของภูเขาไฟบนดวงจันทร์ Io และมหาสมุทรบนยุโรปได้

ปัจจุบัน ชุมชนนักวิจัยอวกาศทั่วโลกยังคงมีส่วนร่วมอย่างแข็งขันในการศึกษาดาวเทียมธรรมชาติของดาวเคราะห์ในระบบสุริยะ นอกจากหลากหลายแล้ว โปรแกรมของรัฐบาลนอกจากนี้ยังมีโครงการส่วนตัวที่มุ่งศึกษาวัตถุอวกาศเหล่านี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง บริษัท อเมริกันชื่อดังระดับโลกอย่าง Google กำลังพัฒนารถแลนด์โรเวอร์สำหรับนักท่องเที่ยวซึ่งหลายคนสามารถเดินเล่นบนดวงจันทร์ได้

โดยทั่วไปดาวเทียมโทรคมนาคมจะอยู่ในวงโคจรค้างฟ้า (GEO) ซึ่งเป็นวงโคจรทรงกลมที่มีระดับความสูง 35,786 กิโลเมตร เหนือเส้นศูนย์สูตรของโลกและเป็นไปตามทิศทางการหมุนของโลก วัตถุใน GEO มีคาบการโคจรเท่ากับคาบการหมุนของมัน ดังนั้นสำหรับผู้สังเกตการณ์บนพื้นโลก วัตถุนั้นจะดูหยุดนิ่งและอยู่ในตำแหน่งคงที่บนท้องฟ้า

ดาวเทียมใน GEO ช่วยให้สามารถสื่อสารได้อย่างต่อเนื่อง, การส่งสัญญาณความถี่วิทยุจากเสาอากาศคงที่ สัญญาณเหล่านี้ไม่แตกต่างจากที่ใช้ในการส่งสัญญาณโทรทัศน์ภาคพื้นดินมากนัก และโดยทั่วไปจะมีความถี่สูงกว่า 3 ถึง 50 เท่า สัญญาณที่ได้รับจากดาวเทียมจะถูกขยายและส่งกลับมายังโลก ทำให้สามารถสื่อสารระหว่างจุดที่อยู่ห่างกันหลายพันกิโลเมตร

คุณสมบัติพิเศษที่ทำให้ดาวเทียมค้างฟ้ามีความน่าดึงดูดอย่างยิ่งคือ ความสามารถในการส่งข้อมูล- สัญญาณที่ถ่ายทอดสามารถรับได้จากเสาอากาศทุกแห่งภายในพื้นที่ครอบคลุมของดาวเทียม ซึ่งเทียบได้กับขนาดของประเทศ ภูมิภาค ทวีป หรือแม้แต่ซีกโลกทั้งหมด ใครก็ตามที่มีเสาอากาศขนาดเล็กเส้นผ่านศูนย์กลาง 40-50 ซม. สามารถเป็นผู้ใช้ดาวเทียมได้โดยตรง

ดาวเทียมที่ทำงานในวงโคจรค้างฟ้าไม่จำเป็นต้องใช้เครื่องยนต์ใดๆ และการอยู่ในวงโคจรโลกสามารถคงอยู่ได้นานหลายปี แรงเสียดทานจากบรรยากาศชั้นบนที่เบาบางในที่สุดจะชะลอตัวลงและทำให้มันจมลงและเผาไหม้ในบรรยากาศชั้นล่างในที่สุด

หากดาวเทียมเปิดตัวด้วยเชื้อเพลิงมากขึ้น มันจะเคลื่อนที่เร็วขึ้นและรัศมีวงโคจรของมันจะใหญ่ขึ้น วงโคจรขนาดใหญ่หมายความว่าการเคลื่อนที่เชิงมุมของดาวเทียมรอบโลกช้าลง ตัวอย่างเช่น ดวงจันทร์ซึ่งอยู่ห่างจากโลก 380,000 กิโลเมตร มีคาบการโคจร 28 วัน

ดาวเทียมวงโคจรโลกต่ำ (LEO) เช่น ดาวเทียมวิทยาศาสตร์และดาวเทียมสังเกตการณ์จำนวนมากทำงานที่ระดับความสูงที่ต่ำกว่ามาก โดยโคจรรอบโลกในเวลาประมาณ 90 นาที ที่ระดับความสูงหลายร้อยกิโลเมตร

ดาวเทียมโทรคมนาคมสามารถอยู่บน LEO ได้เช่นกัน โดยมองเห็นได้จากทุกที่เป็นเวลา 10-20 นาที เพื่อรับประกันความต่อเนื่องของการส่งข้อมูลในกรณีนี้ จึงจำเป็นต้องมีการติดตั้งดาวเทียมหลายสิบดวง

ระบบโทรคมนาคมบน LEO อาจต้องใช้ดาวเทียม 48, 66, 77, 80 หรือ 288 ดวงในการให้บริการ บริการที่จำเป็น- ระบบเหล่านี้หลายระบบได้รับการปรับใช้เพื่อจัดให้มีการสื่อสารสำหรับเทอร์มินัลมือถือ พวกเขาใช้ค่อนข้าง ความถี่ต่ำ(1.5-2.5 GHz) ซึ่งอยู่ในช่วงเดียวกับความถี่ที่ใช้ เครือข่ายมือถือด้วยระบบจีเอสเอ็ม ความจริงที่ว่าสำหรับ ประเภทนี้ดาวเทียมไม่จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์ส่งและรับที่มีราคาแพง - ข้อดีสำหรับพวกเขา: ไม่จำเป็นต้องมีการติดตามดาวเทียมอย่างระมัดระวังในกรณีนี้ นอกจากนี้ ระดับความสูงต่ำยังช่วยลดความล่าช้าของการเดินทางของสัญญาณ และต้องใช้กำลังเครื่องส่งน้อยลงเพื่อสร้างการสื่อสาร