Все що ви хотіли знати про супутники, але боялися спитати

Ми нечасто замислюємося над тим, як сильно наше життя залежить від супутників. Адже без них багато речей, що давно увійшли у повсякденний побут, починаючи від довгострокових прогнозів погоди й завершуючи навігаторами, були б неможливі. Супутники також назавжди змінили картину сучасної війни. Вони дозволяють зазирнути за лінію фронту та відстежити переміщення ворожої техніки, забезпечують доступ до Інтернету у зоні бойових дій, а також дають змогу задокументувати сліди військових злочинів.

Джерело: Geospatial World

Проте середньостатистичний обиватель часто не розуміється навіть у базових речах, пов’язаних з супутниками. Тому ми підготували матеріал, присвячений відповідям на найчастіші питання про ці апарати.

Що таке супутник?

Супутником називають штучний об’єкт, запущений у космос із достатньою швидкістю, щоб він міг залишатися на постійній орбіті навколо небесного тіла. Що стосується Землі, то ця швидкість (її ще називають першою космічною) становить приблизно 7,8 км/с.

Копія «Спутника-1» — першого в історії космічного апарата, що вийшов на навколоземну орбіту 1957 року. Джерело: NSSDC

Скільки супутників наразі працює у космосі?

За останніми даними, на початок 2022 року в космосі перебувало майже п’ять тисяч космічних апаратів, що діють. Приблизно половина з них — це супутники Starlink та OneWeb, призначені для надання послуг глобального інтернету.

Супутники Starlink в уявленні художника. Джерело: SpaceX

На яких висотах літають супутники?

Залежно від призначення, супутники можуть перебувати на орбітах заввишки від кількох сотень кілометрів до сотень тисяч. Нижня межа висоти польоту супутників визначається земною атмосферою. Чим вона ближче до поверхні Землі, тим сильніше гальмуватиме апарат.

Шатл Endeavour на фоні «зрізу» земної атмосфери. Джерело: NASA

На практиці апарати, що перебувають на висоті 200 км, без постійних корекцій курсу зійдуть з орбіти всього за кілька днів. Середня тривалість існування об’єктів на 400-кілометровій орбіті (на такій висоті літає МКС) становить приблизно один рік. Супутники, що перебувають на орбітах, висота яких перевищує 800 км, практично не зазнають впливу земної атмосфери й тому зможуть залишатися в космосі впродовж багатьох тисяч років.

Які розміри супутників?

Розміри супутників визначаються вантажопідйомністю ракет-носіїв та габаритами їхнього вантажного відсіку. На сьогодні маса найважчих комерційних апаратів на навколоземній орбіті становить близько 7—8 тонн (без урахування МКС та китайської орбітальної станції). Зазвичай це комунікаційні супутники та космічні телескопи. За деякими даними, маса останніх модифікацій американських супутників оптичної розвідки KH-11 може досягати 17—19 тонн.

Envisat — один з найбільших в історії супутників, маса яких перевищувала 8 тонн. Джерело: ESA

Водночас на кожного подібного «гіганта» припадає значно більша кількість менших за розмірами апаратів. Наприклад, супутники системи Starlink (найбільш масові серійні космічні апарати історії) мають масу 260—300 кг залежно від модифікації.

Фемтосупутник Sprite. Джерело: NASA

Але це далеко не межа. Останні досягнення в галузі мініатюризації та електроніки дозволили серйозно зменшити габарити супутників, уможлививши створення працездатних апаратів розміром з друковану плату. Як приклад можна навести фемтосупутники Sprite. Їхня маса становить 4 грами за діаметра 3,5 см і вартості менш ніж 100 доларів.

Чому в супутників різні орбіти?

Орбіта супутника визначається його функціональним призначенням. Наприклад, апарати, призначені для знімкування земної поверхні, розташовуються на низьких орбітах, що дозволяє досягти найвищої роздільної здатності знімків. Для супутників систем глобального позиціонування зазвичай обираються орбіти заввишки близько 19—21 тис. км. Комунікаційні супутники та апарати, призначені для моніторингу погоди, зазвичай розміщують на геостаціонарних орбітах. Докладніше про наявні види навколоземних орбіт ви можете прочитати тут.

Різні види орбіт. Джерело: Wikipedia.org

Чому геостаціонарна орбіта настільки важлива?

Геостаціонарною називають кругову орбіту над земним екватором, що пролягає на висоті приблизно 35 тис. км. Розташований на ній супутник обертається навколо Землі зі швидкістю, що дорівнює її швидкості обертання навколо осі. Тобто з погляду наземного спостерігача він завжди перебуває в одній і тій самій точці неба, що дозволяє направити на нього фіксовану антену наземної станції. Завдяки цьому геостаціонарна орбіта ідеальна для розміщення апаратів, призначених для ретрансляції телевізійних та радіосигналів, моніторингу погоди та сонячної активності.

Супутник Intelsat-901, що перебуває на геостаціонарній орбіті (знімок зроблений космічним буксиром MEV-1). Джерело: Northrop Grumman

Водночас, на відміну від більшості інших орбіт, «ресурс» геостаціонарної орбіти обмежений. Супутники, що використовують подібні або близькі частотні діапазони, мають перебувати на значній відстані один від одного, інакше їхні сигнали можуть накластися. Згідно з міжнародними нормами, кожна держава на Землі має власну ділянку геостаціонарної орбіти. При цьому вона може самостійно використовувати її або продати чи здати в оренду. Багато країн так і чинять, використовуючи її як джерело поповнення бюджету.

Як супутники отримують енергію?

Ранні супутники оснащувалися хімічними акумуляторами. Але невдовзі інженери почали  використовувати сонячні батареї. Зараз майже всі космічні апарати оснащені ними. Також варто сказати, що в минулому деякі радянські розвідувальні апарати обладнувалися ядерними реакторами, але згодом ця практика була припинена.

Одна з панелей сонячних батарей МКС. Джерело: NASA

Що відбувається з супутниками, які припинили роботу?

Вони стають космічним сміттям, що створює потенційну небезпеку для інших космічних апаратів. Це не так страшно щодо супутників на низьких орбітах, бо згодом вони згорять в атмосфері. Однак, якщо йдеться про апарати на високих орбітах, все значно ускладнюється.

Космічне сміття в уявленні художника. Джерело: Intelligent Living

У випадку з геостаціонарною орбітою чинні правила наказують супутниковим операторам після завершення терміну експлуатації відводити старі апарати на більш високу орбіту (вона називається орбітою поховання), де вони не будуть створювати загрози для своїх сусідів.

З якою роздільною здатністю можуть знімати супутники?

Роздільна здатність супутникових знімків залежить від багатьох факторів, починаючи від висоти орбіти й завершуючи можливостями камери. На сьогодні найбільша роздільна здатність, яка забезпечується комерційними супутниками, становить біля 25—30 см. Але ця межа пов’язана не з технічними, а з законодавчими обмеженнями. Наприклад, у США встановлено заборону публікації супутникових знімків з роздільною здатністю більш ніж 25 см.

Фото місця вибуху іранської ракети, зроблене американським супутником-шпигуном. Джерело: Donald Trump

Щодо військових апаратів, то максимально можлива роздільна здатність їхніх камер є таємницею. Але, за деякими оцінками, американські розвідувальні супутники серії KH-11 можуть робити знімки з роздільною здатністю щонайменше 10 см.

Як довго може працювати супутник?

Все залежить від його орбіти, призначення та кількості палива на борту. Але загалом сучасні супутники відрізняються високим рівнем надійності. Найчастіше їхню експлуатацію доводиться припинити не через відмови обладнання, а через вичерпання запасів палива, необхідного для утримання робочої орбіти. Саме тому багато компаній зараз працюють над створенням спеціалізованих космічних заправників, здатних продовжити термін служби старих апаратів.

Космічний буксир MEV-1, призначений для продовження терміну служби старих супутників. Джерело: Northrop Grumman

Чи можна збити супутник?

Так, його можна збити за допомогою протисупутникової ракети. За останні роки чотири країни (росія, США, Китай та Індія) провели випробування такої зброї, що завершилися враженням цілі на орбіті.

Пуск ракети SM-3, здатної вражати цілі на орбіті. Джерело: U.S. Navy

Для знищення супутників можуть використовуватись інші методи. Наприклад, у СРСР існувала програма «Винищувач супутників», у межах якої у космос виводилися апарати-«камікадзе». У разі отримання відповідного наказу вони мали зблизитися з ворожим супутником і вибухнути, вразивши його осколками.

Тільки найцікавіші новини та факти у нашому Telegram-каналі!

Долучайтесь: https://t.me/ustmagazine

Місячну базу може захистити від уламків кам’яна стіна
Як виявити діпфейки: астрономи пропонують шукати відблиск зірок в очах
Космічний корабель Starliner розгледіли у телескоп під час стикування з МКС: фото
12 світлових років від Землі: James Webb зазнімкував екзопланету біля близької зорі
Наступний удар буде останнім: мікрометеороїд пробив корпус космічного телескопа вартістю 800 млн доларів
Китайський зонд знайшов воду на Місяці
Минула неділя виявилася найспекотнішим днем в історії Землі
Як від Землі до Місяця: астрофотограф зазнімкував величезний протуберанець
Зображення від українського аматора стало фото дня у NASA
«Зрізати шлях» до Венери: JUICE готується до історичного подвійного прольоту Місяця та Землі