Мы редко задумываемся о том, как сильно наша жизнь зависит от спутников. А ведь без них многие давно вошедшие в повседневный обиход вещи, начиная от долгосрочных прогнозов погоды и заканчивая навигаторами, были бы невозможны. Спутники также навсегда изменили картину современной войны. Они позволяют заглянуть за линию фронта и отследить перемещения вражеской техники, обеспечивают доступ к Интернету в зоне боевых действий, а также дают возможность задокументировать следы военных преступлений.
Но при всей важности спутников среднестатистический обыватель зачастую слабо разбирается даже в базовых вещах, связанных с ними. Поэтому мы подготовили материал, посвященный ответам на самые часто задаваемые вопросы о спутниках.
Что такое спутник?
Спутником называют искусственный объект, запущенный в космос с достаточной скоростью, чтобы он мог оставаться на постоянной орбите вокруг небесного тела. В случае с Землей эта скорость (также называемая первой космической) составляет примерно 7,8 км/с.
Сколько действующих спутников находится в космосе?
По последним оценкам, на начало 2022 года в космосе находилось порядка пяти тысяч действующих космических аппаратов. Примерно половина из них — это спутники Starlink и OneWeb, предназначенные для предоставления услуг глобального интернета.
На каких высотах летают спутники?
В зависимости от предназначения, спутники могут находиться на орбитах высотой от нескольких сотен км до сотен тысяч км. Нижняя граница высоты полета спутников определяется земной атмосферой. Чем она ближе к поверхности Земли, тем сильнее будет тормозить аппарат.
На практике, находящиеся на высоте 200 км аппараты без постоянных коррекций курса сойдут с орбиты всего за несколько дней. Средняя продолжительность существования объектов на 400-километровой орбите (на такой высоте летает МКС) составляет примерно один год. Спутники, находящиеся на орбитах, высота которых превышает 800 км, практически не подвергаются воздействию земной атмосферы и потому смогут оставаться в космосе в течение многих тысяч лет.
Каковы размеры спутников?
Размеры спутников определяются грузоподъемностью ракет-носителей и габаритами их грузового отсека. На сегодняшний день масса наиболее тяжелых коммерческих аппаратов на околоземной орбите составляет порядка 7—8 тонн (без учета МКС и китайской орбитальной станции). Как правило, это коммуникационные спутники и космические телескопы. По некоторым данным, масса последних модификаций американских спутников оптической разведки KH-11 может достигать 17—19 тонн.
В то же время на каждый подобный «гигант» приходится куда большее количество меньших по размерам аппаратов. Например, спутники системы Starlink (наиболее массовые серийные космические аппараты в истории) имеют массу 260—300 кг в зависимости от модификации.
Но это далеко не предел. Последние достижения в области миниатюризации и электроники позволили серьезно уменьшить габариты спутников, сделав возможным создание работоспособных аппаратов размером с печатную плату. В качестве примера можно привести фемтоспутники Sprite. Их масса составляет 4 грамма при диаметре 3,5 см и стоимости менее 100 долларов.
Почему у спутников разные орбиты?
Орбита спутника определяется его функциональным предназначением. Например, аппараты, предназначенные для съемки земной поверхности, располагаются на низких орбитах, что позволяет добиться наиболее высокого разрешения снимков. Для спутников систем глобального позиционирования обычно выбираются орбиты высотой порядка 19—21 тыс. км. Коммуникационные спутники и аппараты, предназначенные для мониторинга погоды, как правило, размещают на геостационарных орбитах. Более подробно о существующих видах околоземных орбит вы можете прочитать здесь.
Почему геостационарная орбита так важна?
Геостационарной называют круговую орбиту над земным экватором, пролегающую на высоте примерно 35 тыс. км. Расположенный на ней спутник обращается вокруг Земли со скоростью, равной ее скорости вращения вокруг своей оси. То есть с точки зрения наземного наблюдателя он всегда находится в одной и той же точке неба, что позволяет направить на него фиксированную антенну наземной станции. Благодаря этому геостационарная орбита идеальна для размещения аппаратов, предназначенных для ретрансляции телевизионных и радиосигналов, мониторинга погоды, а также солнечной активности.
В то же время, в отличие от большинства других орбит, «ресурс» геостационарной орбиты ограничен. Спутники, использующие сходные или близкие частотные диапазоны, должны находиться на значительном удалении друг от друга, иначе их сигналы могут наложиться. Согласно международным нормам, каждое государство на Земле имеет собственный участок геостационарной орбиты. При этом оно может как самостоятельно использовать его, так и продать или сдать в аренду. Многие страны так и поступают, используя его в качестве источника пополнения бюджета.
Как спутники получают энергию?
Ранние спутники оснащались химическими аккумуляторами. Но вскоре инженеры перешли на использование солнечных батарей. Сейчас практически все космические аппараты оснащены ими. Также стоить сказать, что в прошлом некоторые советские разведывательные аппараты оборудовались ядерными реакторами, но позже эта практика была прекращена.
Что происходит с прекратившими работу спутниками?
Они становятся космическим мусором, создающим потенциальную опасность для других космических аппаратов. Это не так страшно в случае со спутниками на низких орбитах, ибо со временем они сгорят в атмосфере. Однако если речь идет об аппаратах на высоких орбитах, все значительно усложняется.
В случае с геостационарной орбитой существующие правила предписывают спутниковым операторам по завершению срока эксплуатации уводить старые аппараты на более высокую орбиту (она называется орбитой захоронения), где они не будут создавать угрозу для своих соседей.
С каким разрешением могут снимать спутники?
Разрешение спутниковых снимков зависит от множества факторов, начиная от высоты орбиты и заканчивая возможностями камеры. В настоящее время наибольшее разрешение, обеспечиваемое коммерческими спутниками, составляет порядка 25—30 см. Но этот предел связан не с техническими, а с законодательными ограничениями. Например, в США установлен запрет на публикацию спутниковых снимков с разрешением больше 25 см.
Что касается военных аппаратов, то максимально возможное разрешение их камер является тайной. Но, по некоторым оценкам, американские разведывательные спутники серии KH-11 могут делать снимки с разрешением как минимум 10 см.
Как долго может работать спутник?
Все зависит от его орбиты, предназначения и количества топлива на борту. Но в целом современные спутники отличаются высоким уровнем надежности. Зачастую их эксплуатацию приходится прекратить не из-за отказов оборудования, а по причине исчерпания запасов топлива, необходимого для удержания рабочей орбиты. Именно поэтому многие компании сейчас работают над созданием специализированных космических заправщиков, способных продлить срок службы старых аппаратов.
Можно ли сбить спутник?
Да, его можно сбить с помощью противоспутниковой ракеты. За последние годы четыре страны (россия, США, Китай и Индия) провели испытания такого оружия, закончившиеся поражением цели на орбите.
Для уничтожения спутников могут использоваться и иные методы. Например, в СССР существовала программа «Истребитель спутников», в рамках которой в космос выводились аппараты-«камикадзе». В случае получения соответствующего приказа они должны были вплотную сблизиться с вражеским спутником и взорваться, поразив его осколками.
Только самые интересные новости и факты в нашем Telegram-канале!
Присоединяйтесь: https://t.me/ustmagazine
