Sztuczne satelity i prędkość kosmiczna
Satelity
Sputnik I, Sputnik II
Rakiety
Zastosowanie satelitów
Satelity amerykańskie
Orbita satelitów
Jak zatelefonować przez satelitę
Landsat
Spot i Tirosy
GPS
Satelity szpiegowskie
Teleskop Hubble`a
I, II i III prędkość kosmiczna
Jak połączyć się z Internetem
przez satelitę
Bibliografia
Sztuczny satelita, co to
takiego, do czego to służy. Jakie satelity w tej chwili
istnieją a jakie były kiedyś. Prędkość kosmiczna,
na czym to polega, czego to jest prędkość, czy to
szybko.
Jeśli chcesz się tego wszystkiego dowiedzieć to przeczytaj
cały referat. Naprawdę warto dowiesz się wielu ciekawych
rzeczy i będziesz mądrzejszy.
Satelita jest to ciało niebieskie
obiegające planetę. Natomiast sztuczny satelita nazywany
inaczej sztucznym księżycem jest to obiekt wprowadzony
przez człowieka na orbitę wokół planety. Jest to ciało,
które obiega inny obiekt.
Data, którą uznaje się za
początek ery kosmicznej to 4 października 1957 roku.
Wtedy to właśnie rakieta międzykontynentalna typu
"Wostok" wyniosła Sputnika I na orbitę wokółziemską.
Pierwszy sztuczny satelita został wystrzelony ze Związku
Radzieckiego i obiegł ziemię na wysokości 900 km.
Była to błyszcząca metalowa kula o średnicy 58 centymetrów,
w środku jej znajdował się przekaźnik radiowy z którego
przez 3 miesiące satelita wysyłał słabe sygnały na
ziemię, które miały postać telegraficzną. Na satelicie
znajdowały się 4 anteny radiowe o długości od 2,4-2,9
metra i każda ważyła 83,5 kilograma. Okrążał ziemię
w ciągu 95 minut z prędkością 24,5 tysiąca km/h. 4
stycznia 1958 roku sputnik I wszedł w gęste warstwy
atmosfery i spłonął. 3 listopada 1957 roku Rosjanie
wysłali Sputnika II z psem Łajką na pokładzie. Satelita
miał kształt kulisty i masę 508 kg. Okrążał ziemię
po eliptycznej orbicie na wysokości od 224 do 1661
km. Łajka leżała w pojemniku o długości 100 cm i szerokości
80 cm, a specjalny system zapewniał jej tlen. Niestety,
po 7 dniach pies zdechł z powodu wyczerpania się zapasów
tlenu. Ten satelita miał na celu zbadanie wpływu nieważkości
na organizm ssaka.
Satelity wynoszone są na
orbitę przez rakiety. Pierwsza próba wystrzelenia
samej rakiety bez satelity nastąpiła w 1942 roku w
niemieckim zakładzie wojskowym. Wystrzelona została
wtedy rakieta A4, która osiągnęła wysokość 205 kilometrów
i prędkość 5400 km\h. Jej konstruktor stwierdził:
"Dowiedliśmy, że napęd rakietowy jest użyteczny w
podróżach międzyplanetarnych". W starcie rakiety jest
wykorzystywana III zasada dynamiki w następujący sposób:
kiedy z silnika rakiety jest wyrzucona pewna masa
w kierunku pionowym i zwrocie w dół to rakieta jest
popychana w tym samym kierunku ale przeciwnym zwrocie
i właśnie tak startuje rakieta. Kiedy rakieta spełni
swoje zadanie nie nadaje się już do powtórnego wykorzystania.
Rakiety zużywają bardzo duże ilości paliwa obudowa
rakiety to 9% jej masy, ładunek to zaledwie 1%, a
pozostałe 90% masy rakiety to materiał pędny. Satelity
warte kilka milionów dolarów nie są wysyłane w kosmos
tak dla widzi mi się jakiś bogatych państw albo ludzi.
Sztuczny satelita jest wysyłany
w kosmos z dokładnie określonym zadaniem. Jednymi
z zadań jakie mogą wykonywać sztuczne satelity są:
· Wykonywanie badań naukowych.
· Wykorzystywane są do nawigacji.
· Do prognozowania pogody.
· Do przekazów telewizyjnych; dzisiaj każda
licząca się w świecie telewizja ma swojego satelitę
np.: Canal+ w tej chwili w 9 krajach w tym i w Polsce
nadaje swoje programy ze sztucznego satelity. Pierwszy
raz przekaz telewizyjny przez satelitę wykonała amerykańska
stacja Telstar w czerwcu 1962 roku.
· Do przekazywania sygnałów radiowych.
· Do szpiegowania wrogich mocarstw.
· Do rozmów telefonicznych.
· Do wykrywania zanieczyszczeń środowiska.
Pierwszy sztuczny satelita
amerykański o nazwie Explorer1 został wyniesiony w
kosmos przez rakietę Jupiter 31 stycznia 1958 roku.
Krążył on nad ziemią na wysokości od 351 do 2428 kilometrów,
a czas jednego okrążenia wokół ziemi wynosił 1132,35
minuty. Explorer 1 był pierwszym z długiej serii satelitów
amerykańskich o nazwie Explorer. 17 marca 1958 roku
wystartował kolejny satelita amerykański- Vanguard.
28 lutego 1959 roku wystartował
pierwszy satelita o orbicie polarnej to znaczy, że
płaszczyzna orbity po której krąży przechodzi przez
środek ziemi. Ten satelita nosił nazwę Discoverer
1. Orbity na których umieszczane są sztuczne satelity
określane są trzema parametrami: kształtem, odległością
od powierzchni ziemi i kątem nachylenia płaszczyzny
tej orbity do płaszczyzny równika. Jeśli chcemy umieścić
satelitę na orbicie, trzeba odłączyć go od rakiety
pod kątem, dzięki któremu będzie mógł oddalić się
od ziemi. Grawitacja będzie powodowała stopniowe zwalnianie
satelity aż osiągnie najwyższy punkt na orbicie, który
nazywa się apogeum. Kiedy satelita będzie posiadał
bardzo małą prędkość, grawitacja będzie przyciągała
go w kierunku ziemi, aż do momentu w którym osiągnie
on najniższą wysokość na swojej orbicie. Ten punkt
z kolei nazywa się perygeum. Tak wprawiony w ruch
satelita może utrzymać się na swojej orbicie przez
wiele lat przy niewielkich korektach położenia z ziemi.
Sztuczne satelity wprowadzane są na optymalne orbity.
Na przykład satelita użytkowy jest wprowadzany na
orbitę geostacjonarną to znaczy pod kątem zero stopni.
Kiedy satelita krąży po takiej orbicie na wysokości
35880 kilometrów to obejmuje on stale ten sam obszar
na kuli ziemskiej, jest w spoczynku względem kuli
ziemskiej. Wystarczy umieścić 3 takie satelity, by
objąć cały obszar kuli ziemskiej oprócz obszarów podbiegunowych.
Satelity mają bardzo wiele
zastosowań; satelita komunikacyjny może naraz obsługiwać
30 tysięcy rozmów telefonicznych i ponad 25 kanałów
telewizyjnych. Pierwszy komercyjny satelita nosi nazwę
Early Bird i został wystrzelony w 1965 roku przez
Międzynarodową Korporację Telekomunikacji Satelitarnej.
Obecnie w kosmosie krąży około 130 satelitów za pomocą
których ludzie mogą telefonować z jednego końca świata
na drugi. Odbywa się to w następujący sposób: z ogromnych
anten o średnicy 30 metrów wysyłane są wiadomości
za pomocą mikrofali do satelity, satelita z kolei
przesyła tą wiadomość do centrum do którego jest kierowana
rozmowa.
Satelity geofizyczne są to
te, które służą do badanie powierzchni ziemi. Pierwszy
taki satelita został umieszczony na orbicie 1972 roku.
Landsat 1 (bo tak się nazywa) był wyposażony w skaner
na podczerwień, dzięki któremu dostarczał informacji
na temat wypromieniowanego ciepła z obserwowanego
obiektu. Kamery Landsata 1 obejmowały obszar o długości
185 kilometrów. Satelita przesyłał dane: geologiczne,
oceanograficzne, rolnicze oraz urbanistyczne. Dzięki
niemu został wykryty szalejący pożar na odludnych
obszarach Alaski. Kolejne Landstaty wyposażone w coraz
nowszą i bardziej zaawansowaną aparaturę o coraz większym
zakresie barw i większej rozdzielczości potrafiły
dojrzeć i przeanalizować dane o obiekcie wielkości
30 metrów.
Jeszcze większą dokładność
osiągnięto po wystrzeleniu w 1986 roku francuskiego
satelity Spot 1, który mógł rozróżnić szczegóły o
rozmiarach 10 metrów. Współczesne satelity są nie
zastąpione przy układaniu prognoz pogody. Wyposażone
w bardzo dokładną aparaturę zbierają informacje na
temat zachmurzenia, prądów atmosferycznych, składu
chemicznego powietrza, temperatur powietrza panujących
na różnych wysokościach i tak dalej. Pierwszy eksperymentalny
satelita meteorologiczny został wystrzelony w 1960
roku i nosił nazwę Tiros 1. Spełniał on tak dobrze
swoje zadanie, że w kolejnych latach wystrzelono 5
następnych Tirosów. Powodzenie tego przedsięwzięcia
przyczyniło się do powstania światowego systemu meteorologicznego
obserwacji satelitarnych. Satelity te zapisują obrazy
za pomocą urządzenia zwanego radiometrem.
Satelity wykorzystywane są
też do nawigacji, na przykład łodzi podwodnych, które
wykorzystują system GPS. W celu wykorzystania tego
rodzaju nawigacji łódź musi się częściowo wynurzyć.
Wtedy satelity przesyłają wiadomości drogą radiową
na temat orbity i czasu kontrolowanego przez zegar
atomowy. Załoga łodzi oblicza po jakim czasie dotarł
do nich ten sygnał, później wykorzystując uprzednio
obliczony czas obliczają odległość satelity od łodzi
podwodnej. Dzięki obliczeniu odległości z 3 satelitów
GPS można ustalić bardzo dokładne położenie łodzi.
System GPS jest również wbudowany w międzykontynentalne
pociski dalekiego zasięgu. Istotnym lecz na ogół przemilczanym
przez polityków i wojskowych jest wykorzystywanie
satelity do szpiegostwa wrogich państw.
Wykorzystywanie kamer umieszczonych
na satelitach do podglądania cudzych tajemnic zaczęło
się na początku lat sześćdziesiątych. Satelity obserwacyjne
zostawały wyposażane w przyrządy o wysokiej rozdzielczości
i umieszczane na strategicznych orbitach. Pierwsze
udane szpiegowskie satelity amerykańskie zostały wyniesione
w kosmos rakietą Agena. Fotografie rosyjskich baz
wojskowych były wykonywane automatycznie z wysokości
od 50 do 241 kilometrów. Film z zdjęciami był wystrzeliwany
na ziemię w specjalnej kapsule wyposażonej w spadochron
i zostawał przejmowany przez oczekujący helikopter
lub łódź w pobliżu Hawajów. Takie satelity wyposażone
są w aparat dzięki któremu w chwili uszkodzenia dokonuje
się samozniszczenie. Robienie zdjęć nie jest jedyną
możliwością szpiegowania z satelitów. Są one wyposażane
również w czujniki na podczerwień dzięki, którym wyłapuje
się strumienie spalin rakiet. Pierwsze satelity astronomiczne
zostały wysłane w kosmos w latach sześćdziesiątych
głownie w celu obserwacji źródeł promieniowania ultrafioletowego.
Najbardziej spektakularnym
wydarzeniem okazało się umieszczenie na orbicie w
1990 roku satelitarnego obserwatorium astronomicznego
wyposażonego w optyczny teleskop Hubble`a o średnicy
zwierciadła 2,4 metra sprzężony z 2 kamerami, 2 spektrografami
i fotometrem. Satelity ulegają czasami uszkodzeniom
w wyniku kontaktu z gwiezdnym "gruzem". Żeby nie ściągać
ich na ziemię, naprawy przeprowadza się na orbicie.
Pierwsza prędkość kosmiczna
jest to prędkość zapewniająca sztucznemu satelicie
krążenie wokół ciała centralnego po możliwie najniższej
orbicie kołowej. Wartość pierwszej prędkości kosmicznej
wynika z warunku równoważenia się przyśpieszenia odśrodkowego
i dośrodkowego satelity na tej orbicie. Pierwsza prędkość
kosmiczna wyraża się wzorem: V=7,91 km x S-1.
Druga prędkość kosmiczna
czyli tak zwana prędkość ucieczki to prędkość, która
nadana niewielkiemu obiektowi na przykład pojazdowi
kosmicznemu przy powierzchni ciała centralnego zapewnia
mu oddalenie się od tego ciała do nieskończoności.
Druga prędkość kosmiczna wyraża się wzorem: V=11,19
km x S-1.
Trzecia prędkość kosmiczna
to prędkość, którą trzeba nadać ciału przy powierzchni
Ziemi w kierunku jej ruchu orbitalnego, by mogło nieskończenie
oddalić się od Słońca. Trzecią prędkość kosmiczną
wyrażamy wzorem: V=16,7 km x S-1.
Za pomocą satelitów możemy
się łączyć z Internetem taki proces wygląda w następujący
sposób:
1. Dostawca internetowy wysyła informacje kablami
naziemnymi do stacji operatora systemu satelitarnego.
2. Dane kodowane są w falach radiowych i wysyłane
do orbitujących satelitów.
3. Satelity odbierają sygnał wzmacniają go i wysyłają
na ziemię do anten abonentów lub do innych satelitów
jeśli odległość jest zbyt duża.
4. Antena satelitarna umieszczona najczęściej na dachu
domu abonenta odbiera zakodowaną wiadomość i przetwarza
ją tak by nadawała się do odczytu.
5. Sygnały przesyłane są kablami do komputera abonenta.
W moim referacie jest przedstawiona namiastka zastosowania
sztucznych satelitów, gdyż nie jestem w stanie przedstawić
całego tematu z powodu jego ogromu.
|