что такое спутник в космосе для детей
Что такое спутник в космосе для детей
Спутники обычно запускаются на ракеты в космос, чтобы достичь своих орбит.
В октябре 1957 года Советский Союз запустил Спутник-1, который стал первым в мире искусственным спутником, выведенным на космическую орбиту.
Это событие привело к началу «космической гонки» между Советским Союзом и США, которая будет продолжаться в течение многих лет.
Спустя всего три месяца после первого успешного запуска спутника в Советском Союзе США запустили свой первый спутник Explorer 1 в январе 1958 года.
С момента запуска первого спутника в 1957 году на орбиту было отправлено более 6500 спутников (по состоянию на октябрь 2010 года). По оценкам, 3600 из них остаются на орбите. Приблизительно 1000 из них все еще работают, а остальные классифицируются как космический мусор.
Международная космическая станция (МКС) является крупнейшим искусственным спутником в настоящее время на орбите Земли.
Там 3 основные группы спутников. Фиксированные спутниковые службы обрабатывают миллиарды передач голоса, данных и видео. Мобильные спутниковые системы, используемые для навигации (GPS) и для связи с удаленными кораблями, самолетами и т. Д. Научно-исследовательские спутники для получения метеорологических данных, изображений наземных съемок и других функций научных исследований
Геостационарный спутник вращается вокруг Земли с запада на восток над экватором. Он движется в том же направлении и скорости, что и Земля, поэтому с Земли эти спутники не движутся.
Полярно-орбитальные спутники вращаются вокруг Земли в направлении север-юг от полюса к полюсу, поэтому, когда Земля вращается внизу, эти спутники сканируют всю полосу земного шара.
Низкая околоземная орбита (LEO) представляет собой высотную классификацию для любых спутников, которые находятся на орбите менее чем на 2000 км (1240 миль) над Землей, где имеется около 500 активных спутников.
Скорость, по которой спутник должен двигаться, чтобы оставаться в космосе, называется его орбитальной скоростью. Это обычно должно быть больше чем 17 500 миль в час (28 200 км / ч).
Космический мусор может быть чем угодно, от крупных устаревших спутников до природных или искусственных фрагментов космических материалов. С 1957 года сеть космического наблюдения SSN отслеживает более 26 000 объектов диаметром более 10 см.
«Космический спутник». Организация непрерывной непосредственно образовательной деятельности детей в подготовительной группе
лариса тихая
«Космический спутник». Организация непрерывной непосредственно образовательной деятельности детей в подготовительной группе
Организация непрерывной непосредственно образовательной деятельности детей в подготовительной группе по теме «Космический спутник».
Автор конспекта: Тихая Лариса Михайловна, воспитатель 1 квалификационной категории МАДОУ №85 г. Томска.
Цель: Обогащение знаний детей по теме космос, способствовать развитию познавательных и интеллектуальных способностей.
Задачи приоритетной образовательной области:
Познавательное развитие: способствовать развитию интересов детей, любознательности и познавательной мотивации, формировать познавательные действия; закреплять умение ориентироваться на плоскости, работать по схеме;
упражнять в сложении и вычитании в пределах 10; способствовать формированию у детей понятий «Космос», «Космическое пространство», «Спутник»; расширять и углублять представления об окружающем мире, о роли человека в нем.
Задачи ОО в интеграции:
Социально-коммуникативное развитие: усваивать нормы и ценности, принятых в обществе, развитие общения и взаимодействия ребенка со взрослыми и сверстниками; становление самостоятельности, развитие социального и эмоционального интеллекта, эмоциональной отзывчивости, сопереживания. Формировать у детей понятия о космосе.
Речевое развитие: Активизировать в речи детей слова по теме космос, спутник; упражнять в умении решать ребусы (беседа, загадки).Побуждать к ответу полным распространенным предложением, способствовать формированию связной речи.
Физическое развитие: побуждать участвовать в совместных подвижных играх, действовать по тексту, способствовать обогащению двигательного опыта, развитие координации движения, зрительно моторной координации, крупной и мелкой моторики (физминутка, игра с мячом, крупа, бусины, бисер).
Художественно-эстетическое развитие: восприятия музыки, реализации самостоятельной творческой деятельности детей продуктивная деятельность (пластилинография).
Предпосылки учебной деятельности:коммуникативные: умение слушать, умение обращаться за помощью, выражать благодарность, следовать полученной инструкции, доводить работу до конца, вступать в обсуждение, сосредотачиваться на своём занятии, исправлять недостатки в работе.
Оборудование: ноутбук с записью голоса инопланетянина, планеты, счетные палочки, карточки с образцами космических предметов; картон различной формы, пластилин, бусины, бисер, крупа, карточки с изображением круп, ребусы, наборы для звукового анализа слова, мешочки с крупой.
дети заходят в группу (столы для выполнения задания).
В: Ребята, вытяните ладошку, представьте, что вам в руку упала звездочка, давайте загадаем желание.
В: Ребята, какая сегодня (недавно была) дата?
Д:12 апреля, День космонавтики, человек в первый раз совершил полет вокруг земли.
В: а что такое космонавтика? Космонавт? Космос?
Дети рассказывают, все, что знают о космосе
В: После первого полета люди все больше стали задумываться о космическом пространстве, и в наше время оно еще не до конца исследовано, но есть такие устройства, которые посылают сигналы из космоса и люди по ним могут узнать, что там происходит. Какое устройство нам может помочь в дальнейшем изучении космоса?
Обгоняя ночь и день, вкруг земли бежит олень.
Задевая звезды рогом, в небе выбрал он дорогу.
Слышен стук его копыт, он Вселенной следопыт. (Спутник)
а где же наш спутник? мы его недавно изготовили
(Появляется на ноутбуке видеозапись)
Голос: привет детишки. я житель планеты Железяка. Знаю, что вы хотели запустить спутник в космос, чтобы изучить его бескрайние просторы. Я ваш спутник разобрал и все детали спрятал. Выполните задания, отыщите детали, а не выполните, так и детали не найдете.
В: сможем ребята выполнить задания и собрать спутник, для того чтобы отправить его в космическое пространство?
Дети соглашаются выполнить задания
В: Ребята, посмотрите, какие сегодня центры открыты. Выбирайте центр и договоритесь с кем вы будите работать.
Дети расходятся по центрам. Воспитатель, подходя к каждому
центру, объясняет задание. (алгоритм выполнения задания)
Деятельность в центрах
Центр «Мне это интересно»:
На столах находятся небольшие мешочки из ткани, в них насыпана различная крупа. Также на столах карточки с изображением крупы, которые необходимо вместе со спутником доставить в космос. Детям предлагается определить на ощупь, в каком мешочке какая крупа и соотнести с картинкой.
Все ребята выполнили задания, давайте немного отдохнем и запустим ракету с космодрома
Физминутка: «Космодром» (дети показывают движения)
Всё готово для полёта, (поднять руки вперёд, затем вверх).
Ждут ракеты всех ребят. (соединить пальцы над головой, изображая ракету).
Мало времени для взлёта, (марш на месте).
Космонавты встали в ряд. (встать прыжком – ноги врозь, руки на пояс)
Поклонились вправо, влево, (наклоны в стороны.)
Отдадим земной поклон. (наклоны вперёд.)
Вот ракета полетела. (прыжки на двух ногах)
Опустел наш космодром (присесть на корточки, затем подняться).
В: Ну что ребята, маленько размялись, давайте все вместе посмотрим как вы выполнили задания.
Дети вместе с воспитателем подходят к каждому центру и проверяют точность выполнения работы. Если задание выполнено правильно, то дети должны найти спрятанную деталь спутника в каждом центре)
Найдя все детали спутника, ребята собирают его.
Какой спутник получился у нас замечательный. Даже человечки с планеты….как она называется? Ответы. Не смогли нам помешать. Мы собрали спутник и, уходя вечером домой, вынесем его на улицу и с наступлением ночи, наш спутник отправится в космические дали для чего? ответы
В:Ребята, что мы сегодня с вами делали и для чего?
Какие трудности вы испытывали при этом?
.Что вам больше всего понравилось?
Организация непрерывной непосредственно образовательной деятельности детей в младшей группе Организация непрерывной непосредственно образовательной деятельности детей в младшей группе по теме «Поможем Аленушке спасти Иванушку».
Организация непрерывной непосредственно образовательной деятельности детей в первой младшей группе «Клубочки для котят» Организация непрерывной непосредственно образовательной деятельности детей в первой младшей группе по теме «Клубочки для котят» Автор конспекта.
Организация непрерывной непосредственно образовательной деятельности детей в средней группе «Сошью Дуне сарафан» Организация непрерывной непосредственно образовательной деятельности детей в средней группе по теме «Сошью Дуне сарафан» Автор конспекта.
Организация непрерывной образовательной деятельности детей в группе. Развитие речи в средней группе «Моя семья» Организация непрерывной образовательной деятельности детей в группе № 3 Развитие речи в средней группе на тему: «Моя семья» Автор конспекта.
«Дерево семьи». Организация непрерывной образовательной деятельности детей во второй младшей группе На доске расположены изображения «Семейного дерева» (6-8 штук, воспитатель задает вопрос: Дети кого вы называете самым главным человеком.
Организация непрерывной образовательной деятельности детей в средней группе «Дикие животные родного края» Тема занятия: Тема «Дикие животные родного края» Программное содержание: Образовательные: • расширять и уточнять знания детей о жизни.
Организация непрерывной образовательной деятельности детей в средней группе по теме «Наблюдение за березой осенью» Автор НОД: Молгачёва Юлия Анатольевна Цель: Создание условий для знакомства с березой, выделяя характерные признаки и изменения, связанные.
Организация непрерывной образовательной деятельности детей в средней группе «Волшебная вода» Организация непрерывной образовательной деятельности детей в средней группе по теме «Волшебная вода». Автор конспекта НОД: Бурлакова Елена.
Организация непрерывной образовательной деятельности детей в средней группе «Волшебница-вода» Цель: Создание условий для формирования представлений о свойствах воды. Задачи Образовательные: расширить знания детей о свойствах воды,.
Организация непрерывной образовательной деятельности детей во второй младшей группе группе по теме «Профессия врача» Автор конспекта НОД: Скрепцова Анна Андреевна, воспитатель МБДОУ ДС № 25 Цель: формировать представления детей о профессии врача. Задачи.
Детям о космосе
Наша Земля — это огромный шар, на котором есть моря, реки, горы, пустыни и леса. А также живут люди. Наша Земля и все, что ее окружает называется Вселенной, или космос. Кроме нашей голубой планеты есть и другие, а также звезды. Звезды — это огромные светящиеся шары. Солнце — тоже звезда. Оно расположено близко к Земле, поэтому мы его видим и ощущаем его тепло.
Солнце – это большая и очень горячая звезда, – огромный, раскаленный шар. Она очень далеко, но тепло от ее лучей доходит до всех кружащихся вокруг нее планет, и до нашей тоже. Именно поэтому у нас тепло.
Не все звезды такие, как Солнце. Бывают и маленькие звездочки, и средние, и огромные – больше Солнца.
Самые яркие среди всех звезд на небе – Полярная звезда и Сириус. Солнце намного больше нашей планеты. Если сравнить их, то это словно арбуз и маленькая горошина.
Кроме Земли в солнечной системе есть еще 8 планет, у каждой планеты свой путь, который называется орбитой.
Запоминаем планеты: (Саша рассказывает стих)
По порядку все планеты
Назовет любой из нас:
Он восьмым идет по счету.
А за ним уже, потом,
Под названием Плутон.
Сатурн –Красивая и необычная планета, шестая от Солнца. Её удивительная особенность, которую можно увидеть с Земли в телескоп – это кольцо вокруг планеты. Выглядит кольцо, как диск, только на самом деле это не сплошной диск, а тысячи-тысячи мелких камней, осколков астероидов и пыли.
Уран – Таинственная планета, седьмая по счету, которая по непонятным причинам лежит на боку и вращается совсем не так, как другие планеты. У Урана необычный синий цвет и он выглядит, как круглый с ровной поверхностью мячик.
Нептун –Ледяная очень холодная планета, восьмая по счету, находится очень далеко от Солнца, поэтому солнечные лучи почти не достигают поверхности этой синей планеты. На Нептуне дуют сильнейшие ветра и поэтому погода на ней не просто зимняя, а по космическим меркам, совсем холодная, так, что все на ней, даже газ превращается в лёд.
Луна – это спутник нашей планеты, она находится всего в трех днях пути. Луна двигается вокруг Земли против часовой стрелки.
Мы видим луну только ночью. Луна, как мы видим ее в небе, не всегда одинаковой формы.Есть следующие фазы: новолуние, серп растущей луны, первая четверть растущей луны, растущая луна,полнолуние и далее на уменьшение: убывающая луна, четверть убывающей луны, серп убывающей луны, снова новолуние.
Ученые, которые наблюдают за звездами и изучают их, называются астрономами.
Раньше люди не знали ничего о космосе, о звездах и считали, что небо — это колпак, который накрывает Землю, а звезды к нему крепятся. Древние люди думали, что Земля неподвижна, а Солнце и Луна вокруг нее вращаются.
Спустя много лет астроном Николай Коперник доказал, что Земля и другие планеты вращаются вокруг Солнца. Ньютон понял, почему планеты вращаются вокруг Солнца и не падают. Они все летят вокруг Солнца по своему пути.
Так ученые открывали тайны космоса. В средние века изобрели телескоп, с помощью которого ученые наблюдали за звездами.
В космосе еще много загадок, так что астрономам хватит работы надолго.
Животные-космонавты
Чтобы узнать, с чем человеку придется столкнуться в космосе, ученые отправляли на»разведку» животных. Это были собаки, кролики, мыши, даже микробы.
Собаки более умные животные, чем мыши, но не все собаки подходили для испытаний. Породистые собаки очень нежные, в космос они не годились. Собак отбирали по размеру, проводили с ними тренировки, приучали их к шуму, тряске. Больше всех подошли обычные дворняги.
Первая собака Лайка в 1957 году была отправлена в космос. За ней наблюдали, но на Землю она не вернулась.
Потом летали в космос Белка и Стрелка. В 1960 году 19 августа их запустили в космос на прототипе космического корабля»Восток». Они пробыли в космосе более суток и благополучно вернулись обратно.
Так ученые доказали, что полет в космос возможен.
Космонавт — это человек, который испытывает космическую технику и работает в космосе. Сейчас космонавты есть во многих странах.
Первым космонавтом был Юрий Алексеевич Гагарин. 12 апреля 1961 года он совершил полет в космос на корабле»Восток-1» и облетел Землю за 1 час 48 минут. Вернулся назад живым и здоровым.
Космическими кораблями в наше время называются аппараты, созданные для доставки космонавтов на околоземную орбиту и возвращения их потом на Землю.
Астрономы знают, в каком направлении находится центр галактики, поскольку именно там плотность звёзд достигает максимума. Глядя в этом направлении, видишь огромную массу звёзд, которые сливаются в одно туманное облако. Образуется как бы туманное облако (полоса света, которое тянется через всё небо. Именно эту полосу и называют Млечным Путём.
Кометами называют ледяные тела, выделяющие в пространство газ и пыль. Очень часто их называют «грязными снежками», обладающими шарообразной формой.
Если в ясную ночь поднять в небо глаза, то можно увидеть множество сверкающих, различных по размеру огоньков, которые словно россыпь бриллиантов, украшают небосвод. Эти огоньки называются звезды. Часть из них как-будто собраны в скопления и при длительном рассматривании их можно разделить на определенные группы. Такие группы человек назвал «созвездия». Некоторые из них могут напоминать форму ковша или затейливые очертания животных, однако, во многом, это лишь плод воображения.
Созвездия лучше всего видны в летнее время и желательно их наблюдать на открытом пространстве, вне города. Некоторые звезды можно увидеть невооруженным взглядом, а для некоторых может понадобиться телескоп. Лучше всего видны созвездия Большой и Малой медведицы, а также Кассиопея. Осенью и зимой хорошо видны созвездия Тельца и Орион.
Презентация «Детям о космосе» Актуальность. «Жизнь показывает, что и космос будут осваивать не какие – нибудь супермены, а самые простые люди». (Юрий Гагарин). В детстве.
Фотоотчет «С мечтой о космосе» Цель: Создавать условия для развития любознательности у детей в процессе знакомства с историей самолетостроения, ракетостроения, для систематизации.
Фотоотчет о тематической неделе «Детям о космосе» в средней группе На основании Годового плана МАДОУ «Детский сад №1» г. Сыктывкара и комплексно – тематического планирования на 2017-2018 учебный год в средней.
Консультация для родителей «Расскажи детям о космосе» Расскажите детям о космосе Расскажите детям о космосе Детям о космосе и космонавтах 12 апреля в нашей стране отмечается День космонавтики.
Отчет об акции «Не читайте детям нотации, а читайте детям книги!» Во всем мире интерес к традиционной книге постепенно угасает. Учитывая это, в рамках муниципального марафона социально значимых акций среди.
Занятие «Знакомство с космосом» в рамках проекта «Детям о космосе» для детей старшего возраста воспитатель: Овод Ирина Владимировна педагог-психолог: Ишутина Елена Леонидовна учитель: Пигарева Татьяна Григорьевна ученик 2 А класса.
Детям о космосе и космонавтах
Что такое космос?
Путешествуем по Солнечной системе
Наш дом — планета Земля
Самая важная для нас планета — Земля. Это наш дом, единственная планета Солнечной системы, на которой есть жизнь! Земля, как и другие планеты, по форме напоминает шар с множеством рек, озёр, морей и океанов, гор и равнин, лесов и пустынь. Из космоса наша планета кажется зелёно-голубой из-за большего количества воды. Вода и атмосфера — причина жизни на Земле.
Что такое атмосфера? Это воздушный слой, который защищает планету и её обитателей от горячих солнечных лучей, а также от космического мусора и небольших метеоритов. Атмосфера как воздушное покрывало, которое оберегает нас и обеспечивает необходимым для жизни воздухом.
Наша планета Земля настолько мала в сравнении с невероятными просторами космоса, но при этом так прекрасна!
Спутники планет. Луна
Хвостатые кометы, астероиды и падающие метеориты
Кроме планет в Солнечную систему входят кометы и астероиды. Давай поближе с ними познакомимся.
Астероиды отличаются от комет. Это огромные каменные глыбы, которые могут быть любой формы и размеров. Астероиды движутся рядом с планетами. Так, в Солнечной системе между Марсом и Юпитером расположен целый “пояс астероидов”. Учёные тщательно их изучают, ведь столкновение даже с небольшим астероидом для планеты Земля и её обитателей может быть очень опасным.
Хочу быть космонавтом!
Первым таким человеком стал Юрий Гагарин. 12 апреля 1961 года он отправился в космос на космическом корабле и облетел нашу планету за 108 минут. Космонавт вернулся на Землю живым и невредимым. После своего возвращения Юрий Гагарин стал знаменитым на весь мир! Каждый год в России 12 апреля празднуют День космонавтики в честь первого полёта человека в космос.
Увлекательно о космосе
Как же нескучно рассказать ребёнку о космосе? Превратите изучение в игру! Вместо обычного урока отправьтесь в путешествие по звёздам и планетам, чтобы дети почувствовали себя астрономами или космонавтами. А, может, они захотят стать инопланетянами? Используйте любые идеи!
Нарисуйте портрет инопланетянина или жителя другой планеты, а потом сделайте “инопланетный” костюм из подручных материалов. Из стульев, одеял и фольги постройте космический корабль и отправьтесь в нём на Луну. Придумайте вместе с ребёнком стихи, считалочки, загадки о космосе и планетах Солнечной системы, чтобы легче их запомнить. Чем смешнее получатся строчки, тем веселее!
Если ребенок любит вдумчивые игры, напишите вместе рассказ о невероятных космических приключениях любимого героя мультфильма или сказки. А ещё устройте необычную космическую вечеринку или тематический День рождения. Что насчёт поделок из пластилина, цветной бумаги и картона? С помощью ниток, красок, пенопласта и любых подходящих материалов можно создать свою собственную Солнечную систему!
Творите, экспериментируйте, исследуйте и вдохновляйтесь космосом вместе с ребенком. Тогда изучение нового превратится в увлекательное приключение и захватывающий квест.
Раскраска про космос
Екатерина Дорошина,
педагог, методист IQsha, автор статей и упражнений
Как работают спутники?
«Человек должен подняться над Землей — в атмосферу и за ее пределы — ибо только так он полностью поймет мир, в котором живет».
Сократ сделал это наблюдение за века до того, как люди успешно вывели объект на земную орбиту. И все же древнегреческий философ, кажется, понял, насколько ценным может быть вид из космоса, хотя совершенно не знал, как этого достичь.
Этому понятию — о том, как вывести объект «в атмосферу и за ее пределы» — пришлось ждать до тех пор, пока Исаак Ньютон не опубликовал свой знаменитый мысленный эксперимент с пушечным ядром в 1729 году. Выглядит он примерно так:
В октябре 1957 года Советский Союз наконец подтвердил догадку Ньютона, запустив «Спутник-1» — первый искусственный спутник на орбите Земли. Это инициировало космическую гонку и многочисленные запуски объектов, которым предназначалось летать вокруг Земли и других планет Солнечной системы. С момента запуска «Спутника» некоторые страны, по большей части США, Россия и Китай, запустили более 3000 спутников в космос. Некоторые из этих сделанными людьми объектов, например МКС, большие. Другие отлично умещаются в небольшом сундучке. Благодаря спутникам мы получаем прогнозы погоды, смотрим телевизор, сидим в Интернете и звоним по телефону. Даже те спутники, работу которых мы не ощущаем и не видим, отлично служат в пользу военных.
Конечно, запуск и эксплуатация спутников привели к проблемам. Сегодня, учитывая более 1000 рабочих спутников на земной орбите, наш ближайший космический район стал оживленнее, чем крупный город в час пик. Приплюсуйте к этому нерабочее оборудование, заброшенные спутники, части аппаратного обеспечения и фрагменты от взрывов или столкновений, которые наполняют небеса вместе с полезным оборудованием. Этот орбитальный мусор, о котором мы подробно писали, накапливался на протяжении многих лет и представляет серьезную угрозу для спутников, в настоящее время кружащим вокруг Земли, а также для будущих пилотируемых и непилотируемых запусков.
В этой статье мы залезем в кишки обычного спутника и заглянем в его глаза, чтобы увидеть виды нашей планеты, о которых Сократ и Ньютон не могли и мечтать. Но сначала давайте подробнее разберемся, чем, собственно, спутник отличается от других небесных объектов.
Что такое спутник?
Чтобы понять, почему спутники движутся таким образом, мы должны навестить нашего друга Ньютона. Он предположил, что сила гравитации существует между двумя любыми объектами во Вселенной. Если бы этой силы не было, спутники, летящие вблизи планеты, продолжали бы свое движение с одной скоростью и в одном направлении — по прямой. Эта прямая — инерционный путь спутника, который, однако, уравновешивается сильным гравитационным притяжением, направленным к центру планеты.
Иногда орбита спутника выглядит как эллипс, приплюснутый круг, который проходит вокруг двух точек, известных как фокусы. В этом случае работают все те же законы движения, разве что планеты расположены в одном из фокусов. В результате, чистая сила, приложенная к спутнику, не проходит равномерно по всему его пути, и скорость спутника постоянно меняется. Он движется быстро, когда находится ближе всего к планете — в точке перигея (не путать с перигелием), и медленнее, когда находится дальше от планеты — в точке апогея.
Спутники бывают самых разных форм и размеров и выполняют самые разнообразные задачи.
Когда были изобретены спутники?
Ученые не понимали Кларка — до 4 октября 1957 года. Тогда Советский Союз запустил «Спутник-1», первый искусственный спутник, на орбиту Земли. «Спутник» был 58 сантиметров в диаметре, весил 83 килограмма и был выполнен в форме шарика. Хотя это было замечательное достижение, содержание «Спутника» было скудным по сегодняшним меркам:
На внешней стороне «Спутника» четыре штыревые антенны передавали на коротковолновой частоте выше и ниже нынешнего стандарта (27 МГц). Станции слежения на Земле поймали радиосигнал и подтвердили, что крошечный спутник пережил запуск и успешно вышел на курс вокруг нашей планеты. Месяцем позже Советский Союз запустил на орбиту «Спутник-2». Внутри капсулы была собака Лайка.
В декабре 1957 года, отчаянно пытаясь идти в ногу со своими противниками по холодной войне, американские ученые попытались вывести спутник на орбиту вместе с планетой Vanguard. К сожалению, ракета разбилась и сгорела еще на стадии взлета. Вскоре после этого, 31 января 1958 года, США повторили успех СССР, приняв план Вернера фон Брауна, который заключался в выводе спутника Explorer-1 с ракетой U.S. Redstone. Explorer-1 нес инструменты для обнаружения космических лучей и обнаружил в ходе эксперимента Джеймса Ван Аллена из Университета Айовы, что космических лучей гораздо меньше, чем ожидалось. Это привело к открытию двух тороидальных зон (в конечном счете названных в честь Ван Аллена), наполненных заряженными частицами, захваченными магнитным полем Земли.
Воодушевленные этими успехами, некоторые компании начали разрабатывать и запускать спутники в 60-х годах. Одной из них была Hughes Aircraft вместе со звездным инженером Гарольдом Розеном. Розен возглавил команду, которая воплотила идею Кларка — спутник связи, размещенный на орбите Земли таким образом, что мог отражать радиоволны из одного места в другое. В 1961 году NASA заключило контракт с Hughes, чтобы построить серию спутников Syncom (синхронная связь). В июле 1963 года Розен и его коллеги увидели, как Syncom-2 взлетел в космос и вышел на грубую геосинхронную орбиту. Президент Кеннеди использовал новую систему, чтобы поговорить с премьер-министром Нигерии в Африке. Вскоре взлетел и Syncom-3, который на самом деле мог транслировать телевизионный сигнал.
Эпоха спутников началась.
Какая разница между спутником и космическим мусором?
Техногенные объекты, вроде «Спутника» и Explorer, также можно классифицировать как спутники, поскольку они, как и луны, вращаются вокруг планеты. К сожалению, человеческая активность привела к тому, что на орбите Земли оказалось огромное количество мусора. Все эти куски и обломки ведут себя как и крупные ракеты — вращаются вокруг планеты на высокой скорости по круговому или эллиптическому пути. В строгом толковании определения можно каждый такой объект определить как спутник. Но астрономы, как правило, считают спутниками те объекты, которые выполняют полезную функцию. Обломки металла и другой хлам попадают в категорию орбитального мусора.
Орбитальный мусор поступает из многих источников:
NASA вывело специальный спутник под названием LDEF для изучения долгосрочных эффектов от столкновения с космическим мусором. За шесть лет инструменты спутника зарегистрировали около 20 000 столкновений, некоторые из которых были вызваны микрометеоритами, а другие орбитальным мусором. Ученые NASA продолжают анализировать данные LDEF. А вот в Японии уже планируют развернуть гигантскую сеть для отлова космического мусора.
Что внутри обычного спутника?
У всех спутников есть источник питания (обычно солнечные батареи) и аккумуляторы. Массивы солнечных батарей позволяют заряжать аккумуляторы. Новейшие спутники включают и топливные элементы. Энергия спутников очень дорога и крайне ограничена. Ядерные элементы питания обычно используются для отправки космических зондов к другим планетам.
У всех спутников есть бортовой компьютер для контроля и мониторинга различных систем. У всех есть радио и антенна. Как минимум, у большинства спутников есть радиопередатчик и радиоприемник, поэтому экипаж наземной команды может запросить информацию о состоянии спутника и наблюдать за ним. Многие спутники позволяют массу различных вещей: от изменения орбиты до перепрограммирования компьютерной системы.
Как и следовало ожидать, собрать все эти системы воедино — непростая задача. Она занимает годы. Все начинается с определения цели миссии. Определение ее параметров позволяет инженерам собрать нужные инструменты и установить их в правильном порядке. Как только спецификация утверждена (и бюджет), начинается сборка спутника. Она происходит в чистой комнате, в стерильной среде, что позволяет поддерживать нужную температуру и влажность и защищать спутник во время разработки и сборки.
Искусственные спутники, как правило, производятся на заказ. Некоторые компании разработали модульные спутники, то есть конструкции, сборка которых позволяет устанавливать дополнительные элементы согласно спецификации. К примеру, у спутников Boeing 601 было два базовых модуля — шасси для перевозки двигательной подсистемы, электроника и батареи; и набор сотовых полок для хранения оборудования. Эта модульность позволяет инженерам собирать спутники не с нуля, а с заготовки.
Как спутники запускаются на орбиту?
В большинстве запусков спутников запуск ракеты происходит прямо вверх, это позволяет быстрее провести ее через толстый слой атмосферы и минимизировать расход топлива. После того, как ракета взлетает, механизм управления ракеты использует инерциальную систему наведения для расчета необходимых корректировок сопла ракеты, чтобы обеспечить нужный наклон.
После того как ракета выходит в разреженный воздух, на высоту около 193 километров, система навигации выпускает небольшие ракетки, чего достаточно для переворота ракеты в горизонтальное положение. После этого выпускается спутник. Небольшие ракеты выпускаются снова и обеспечивают разницу в расстоянии между ракетой и спутником.
Орбитальная скорость и высота
Ракета должна набрать скорость в 40 320 километров в час, чтобы полностью сбежать от земной гравитации и улететь в космос. Космическая скорость куда больше, чем нужно спутнику на орбите. Они не избегают земной гравитации, а находятся в состоянии баланса. Орбитальная скорость — это скорость, необходимая для поддержания баланса между гравитационным притяжением и инерциальным движением спутника. Это примерно 27 359 километров в час на высоте 242 километра. Без гравитации инерция унесла бы спутник в космос. Даже с гравитацией, если спутник будет двигаться слишком быстро, его унесет в космос. Если спутник будет двигаться слишком медленно, гравитация притянет его обратно к Земле.
Орбитальная скорость спутника зависит от его высоты над Землей. Чем ближе к Земле, тем быстрее скорость. На высоте в 200 километров орбитальная скорость составляет 27 400 километров в час. Для поддержания орбиты на высоте 35 786 километров спутник должен обращаться со скорость 11 300 километров в час. Эта орбитальная скорость позволяет спутнику делать один облет в 24 часа. Поскольку Земля также вращается 24 часа, спутник на высоте в 35 786 километров находится в фиксированной позиции относительно поверхности Земли. Эта позиция называется геостационарной. Геостационарная орбита идеально подходит для метеорологических спутников и спутников связи.
В целом, чем выше орбита, тем дольше спутник может оставаться на ней. На низкой высоте спутник находится в земной атмосфере, которая создает сопротивление. На большой высоте нет практически никакого сопротивления, и спутник, как луна, может находиться на орбите веками.
Типы спутников
Полярно-орбитальные спутники также проходят через полюсы с каждым оборотом, хотя их орбиты менее эллиптические. Полярные орбиты остаются фиксированными в космосе, в то время как вращается Земля. В результате, большая часть Земли проходит под спутником на полярной орбите. Поскольку полярные орбиты дают прекрасный охват планеты, они используются для картографирования и фотографии. Синоптики также полагаются на глобальную сеть полярных спутников, которые облетают наш шар за 12 часов.
Можно также классифицировать спутники по их высоте над земной поверхностью. Исходя из этой схемы, есть три категории:
И наконец, можно подумать о спутниках в том смысле, где они «ищут». Большинство объектов, отправленных в космос за последние несколько десятилетий, смотрят на Землю. У этих спутников есть камеры и оборудование, которое способно видеть наш мир в разных длинах волн света, что позволяет насладиться захватывающим зрелищем в ультрафиолетовых и инфракрасных тонах нашей планеты. Меньше спутников обращают свой взгляд к пространству, где наблюдают за звездами, планетами и галактиками, а также сканируют объекты вроде астероидов и комет, которые могут столкнуться с Землей.
Известные спутники
Однако есть настоящие герои орбиты. Давайте с ними познакомимся.
Сколько стоят спутники?
Строительство такой сложной машины требует массы ресурсов, поэтому исторически только правительственные ведомства и корпорации с глубокими карманами могли войти в спутниковый бизнес. Большая часть стоимости спутника лежит в оборудовании — транспондерах, компьютерах и камерах. Обычный метеорологический спутник стоит около 290 миллионов долларов. Спутник-шпион обойдется на 100 миллионов долларов больше. Добавьте к этому стоимость содержания и ремонта спутников. Компании должны платить за пропускную полосу спутника так же, как владельцы телефонов платят за сотовую связь. Обходится иногда это более чем в 1,5 миллиона долларов в год.
Другим важным фактором является стоимость запуска. Запуск одного спутника в космос может обойтись от 10 до 400 миллионов долларов, в зависимости от аппарата. Ракета Pegasus XL может поднять 443 килограмма на низкую околоземную орбиту за 13,5 миллиона долларов. Запуск тяжелого спутника потребует большей подъемной силы. Ракета Ariane 5G может вывести на низкую орбиту 18 000-килограммовый спутник за 165 миллионов долларов.
Несмотря на затраты и риски, связанные с постройкой, запуском и эксплуатацией спутников, некоторые компании сумели построить целый бизнес на этом. К примеру, Boeing. В 2012 году компания доставила в космос около 10 спутников и получила заказы на более чем семь лет, что принесло ей почти 32 миллиарда долларов дохода.
Будущее спутников
Другое решение — сокращение размера и сложности спутников. Ученые Калтеха и Стэнфордского университета с 1999 года работают над новым типом спутника CubeSat, в основе которого лежат строительные блоки с гранью в 10 сантиметров. Каждый куб содержит готовые компоненты и может объединиться с другими кубиками, чтобы повысить эффективность и снизить нагрузку. Благодаря стандартизации дизайна и сокращению расходов на создание каждого спутника с нуля, один CubeSat может стоить всего 100 000 долларов.
В апреле 2013 года NASA решила проверить этот простой принцип и запустило три CubeSat на базе коммерческих смартфонов. Цель состояла в том, чтобы вывести микроспутники на орбиту на короткое время и сделать несколько снимков на телефоны. Теперь агентство планирует развернуть обширную сеть таких спутников.
Будучи большими или маленькими, спутники будущего должны быть в состоянии эффективно сообщаться с наземными станциями. Исторически сложилось так, что NASA полагалось на радиочастотную связь, но РЧ достигла своего предела, поскольку возник спрос на большую мощность. Чтобы преодолеть это препятствие, ученые NASA разрабатывают систему двусторонней связи на основе лазеров вместо радиоволн. 18 октября 2013 года ученые впервые запустили лазерный луч для передачи данных с Луны на Землю (на расстоянии 384 633 километра) и получили рекордную скорость передачи в 622 мегабита в секунду.