Орбита космическая: Космическая орбита Космическая орбита |

Содержание

Космическая орбита Космическая орбита

Орбита — термин, введенный Иоганном Кеплером в 1609 году, которым с тех пор обозначается траектория движения тела в наперёд заданной системе пространственных координат для заданной в этих координатах конфигурации поля сил, которые на неё действуют. Орбита есть у Земли вокруг Солнца, у Международной космической станции вокруг Земли, у балерины, которую крутит вокруг себя артист балета. По геометрической форме орбиты делятся на круговые и эллиптические, с тем или иным эксцентриситетом.

Самое обсуждаемое по теме Космическая орбита

Человечество начало активно изучать космос при помощи сложной техники примерно в середине XX века. Сначала на околоземную орбиту каждый год запускались сотни, а потом начали запускаться тысячи различных объектов. Речь идет не только о ракетах, но и о погруженных в них спутниках и другом исследовательском оборудовании. Как и у любой другой техники, у них есть срок службы и после его истечения они продолжают летать вокруг нашей планеты в качестве космического мусора. На сегодняшний день мы буквально окружены маленькими и большими частями уже неиспользуемых ракет и спутников. Все эти обломки представляют большую опасность для находящейся на высоте 408 километров Международной космической станции (МКС). В ночь на 23 сентября возник риск столкновения станции с неопознанным космическим объектом, но экипажу удалось от него увернуться. Но что из себя представлял этот объект и как станция избежала столкновения?

На орбите нашей планеты сегодня находится более тысячи искусственных спутников, большинство из которых уже давно вышли из строя и считаются космическим мусором. Ими уже невозможно управлять с земных станций, поэтому они всегда рискуют столкнуться друг с другом. Так, в начале 2019 года военно-воздушные силы США сообщили о риске столкновения двух крупных космических аппаратов, но этого удалось избежать. Однако, на этот раз о возможном столкновении рассказала служба по слежению за космическим мусором LeoLabs. Ее представители считают, что авария может произойти уже 29 января и у нее могут быть весьма нежелательные последствия. Неужели один из спутников может упасть на Землю?

За все время своего существования, человечество превратило планету Земля в гигантскую мусорную свалку. Масштаб загрязнения настолько огромен, что на данный момент мусор можно найти не только на суше и водных глубинах, но и на околоземной орбите. Только вдумайтесь — за полвека существования космонавтики, люди отправили в космос сотни тысяч различных спутников, большинство из которых до сих пор летает вокруг нашей планеты. Если мы не очистим это пространство, через 100-200 лет космонавты попросту не смогут вылететь в космос, потому что вокруг Земли образуется плотный слой из обломков старых спутников.

Прямо сейчас на орбите Земли работает тысяча искусственных спутников, практически каждый из которых передвигается при помощи дорогостоящих ионных двигателей со сроком службы не более трех лет. Если эти двигатели такие дорогие и недолговечные, почему бы ученым не разработать более дешевый и надежный вариант управления спутниками? Многих это удивит, но он уже создан и применен в тестовом спутнике LightSail 2 — он движется вокруг планеты за счет солнечных частиц, которые толкают прикрепленный к спутнику парус. Огромное и блестящее полотно было развернуто 23 июля, и его вполне можно разглядеть с Земли.

Практически все космическое оборудование стоит миллионы долларов, и при этом является одноразовым — именно поэтому компании Blue Origin и SpaceX серьезно взялись за создание многоразовых ракет, и воплотили их в реальность. В ту же сторону направлены и усилия Европейского космического агентства ESA, которое в общих чертах обрисовало многоразовую капсулу, которая сможет доставлять на околоземную орбиту разные типы грузов, благополучно возвращаться на Землю и использоваться повторно.

Как удалось выяснить группе исследователей из Ратгерского университета, каждые 405 тысяч лет орбита Земли удлиняется. По заявлению ученых, это происходит из-за гравитационного влияния на нашу планету Юпитера и Венеры. Более того, если прогнозы ученых окажутся верными, удлинение орбиты может привести к резкой смене климата.

Китайская космическая орбитальная станция «Тяньгун-1» совершила неконтролируемое падение в южной части Тихого океана. Большая часть обломков станции сгорела при повторном прохождении через атмосферу планеты. Согласно имеющейся информации, станция упала в безлюдном месте.

Обычно конфигурацию спутника задают ещё в процессе отладки на Земле, а на орбите он просто выполняет заложенные в него перед запуском функции. Разработчики из британской компании Eutelsat хотят изменить подход, создав спутник, который можно подстраивать прямо на орбите.

Компания Qtum Foundation считает, что обслуживать блокчейн-сети довольно дорого, но если отправить вычислительные мощности на орбиту, то можно сэкономить электроэнергию и деньги. За космическим майнингом будущее — решили в Qtum, поэтому уже начали разработку специальных платформ, способных эффективно функционировать в космосе.

Компания SpaceX только что осуществила первый и успешный запуск своей сверхтяжелой ракеты Falcon Heavy. В качестве первой «полезной нагрузки» носитель отправил в космос пожертвованный самим Илоном Маском электрический родстер Tesla, а в качестве первого пассажира – манекен, получивший имя Starman, который вместе с машиной сейчас летит в сторону марсианской орбиты.

Конкурсы

Конкурсы программы
«Дежурный по планете 2022-2023»

Тематика: Прием данных | Аудитория: 8-11 классы

Оперативный спутниковый мониторинг

Конкурс направлен на популяризацию космических технологий, радиоэлектроники, программирования, технологий приёма и обработки изображений Земли из космоса и спутниковой метеорологии.
Целевая аудитория конкурса – учащиеся школ и учреждений СПО в возрасте 14-17 лет, увлекающиеся техническим творчеством, в том числе программированием, электроникой и конструированием.
Целью конкурса является создание наземных комплексов приема данных с метеорологических спутников в режиме реального времени с использованием беспилотных летательных аппаратов.
В ходе конкурсного отбора участники смогут испытать себя в комплексе дисциплин, которые важны для будущего специалиста в области космических технологий, программной инженерии и геопространственных данных. На этапе подготовки к итоговым соревнованиям конкурсанты будут развивать навыки по проектированию, настройке и программированию инновационных приёмных антенных систем. На финальных соревнованиях командам предстоит решение реальных инженерных задач с использованием инновационных технологий приема данных спутниковой съемки, в том числе с помощью БПЛА как устройства, несущего приемную часть комплекса.

Положения конкурса

Регламент конкурса

Регистрация

Тематика: Спутники/ДЗЗ | Аудитория: 8-11 классы

Terra Notum

Всероссийский конкурс исследовательских, проектных и инновационных работ школьников в области инженерии космических систем и технологий. Конкурс направлен на поддержку исследовательских, проектных и научно-технических проектов молодых исследователей. Участники получат уникальную возможность испытать себя, собрав команду единомышленников, разработать собственную модель спутника формата CubeSat 3U. При создании прототипа вы прокачаете свои навыки по технологиям трехмерного моделирования и визуализации, схемотехнике, программированию микроконтроллеров, обработке и анализу больших космических данных. Участники смогут поучаствовать в обучении нейронной сети для выявления мест с тяжелой ледовой обстановкой на территории российской Арктики, поработают в современных ГИС и веб-ГИС продуктах с картографическими материалами, данными дистанционного зондирования Земли с МКА с применением реальных снимков, получаемых со спутников формфактора 3U CUBE SX HSE и CUBE SX Sirius-HSE, выведенных на орбиту Земли в 2021 году.

Предусматривается участие в двух номинациях:
«Современное спутникостроение» – малые космические аппараты, технологии цифрового производства, информационные системы мониторинга и управления в космической инженерии.
«Геоинформационные системы и технологии» – обработка и анализ больших космических данных. Современные геоинформационные технологии и технологии дистанционного зондирования Земли.

Положения конкурса

Регламент конкурса

Методические рекомендации по написанию проектной работы направления «Спутникостроение»

Методические рекомендации по написанию проектной работы направления «Геоинформационные системы»

Регистрация

Тематика: Эксперименты в Космосе | Аудитория: 8-11 классы

Орбита — Прикладные космические системы

Главное в миссии любого космического аппарата – практическая польза, которую он принесет людям, и одна из важнейших задач освоения космоса – научная. Участникам конкурса предстоит спроектировать собственную миссию космического эксперимента, который можно разместить на платформе сверхмалых аппаратов — область исследования при этом можно выбрать самим! В отборочных турах участники смогут пройти курс подготовки и предложить свои идеи для экспериментов, конструкции и алгоритмов работы аппарата. Финалисты конкурса, прошедшие на очную космическую смену, сформируют проектные команды и под руководством экспертов отрасли смогут разработать действующий прототип космического аппарата, который в рамках очной смены пройдет летные испытания в стратосфере.

Положения о конкурсе

Регламент конкурса

Регистрация

Тематика: Робототехника | Аудитория: 8-11 классы

Космическая робототехника — Роверы

Человечество небольшими шагами движется в сторону эксплуатации Луны и Марса. И, конечно, первыми развертывать инфраструктуру обязаны будут роботы с абсолютно разными назначениями — от исследований и постройки объектов до добычи ископаемых. Команде конкурса предстоит собрать собственный ровер для покорения планет. Навыки при создании космического ровера потребуются следующие: 3D моделирование, схемотехника, программирование Arduino и Python, работа с Linux/Robot Operating System.

Положения конкурса

Регламент конкурса

Регистрация

Тематика: ДЗЗ | Аудитория: 8-11 классы

Цифровой лесничий

По праву Россия считается лесной страной. Однако управлять этим богатством на огромной территории сложно, особенно используя только наземные силы. Именно поэтому любые новые технологии наблюдения и сбора информации с воздуха берутся на вооружение в лесном хозяйстве. Давно нашли применение разные беспилотные технологии и данные космической съемки: наблюдения происходят за незаконными рубками, лесными пожарами, работой по их тушению, выполняется информационная поддержка оперативных штабов и происходит патрулирование лесного фонда. Команде конкурса предстоит познакомиться с беспилотниками и их полезной нагрузкой, научиться разбираться в особенностях лесного хозяйства и данных космической съемки, освоить специальное программное обеспечение. Навыки при этом появятся и закрепятся следующие: дешифрирование, геоинформационное картографирование, экологическое проектирование и работа с беспилотниками.

Положения конкурса «Цифровой лесничий»

Регламент конкурса «Цифровой лесничий»

Регистрация

Тематика: Автоматическая идентификация судов | Аудитория: 8-11 классы

Космическая автоматическая идентификация объектов и искусственный интеллект

В рамках Конкурса планируется решение задач гибридной направленности: наблюдения, сегментации и классификации объектов акватории с использованием технологии глубоких свёрточных нейронных сетей. Школьники смогут, сравнивая снимки разных лет, видеть, как меняются русла рек, образуются новые острова, пересыхают озёра и наполняются водохранилища.
При использовании автопилота с подключением к приемной станции сигналов АИС, установленной в Санкт-Петербургском политехническом университете Петра Великого, которая предоставляет в режиме реального времени информацию о судах в акватории Финского залива города Санкт-Петербурга, школьники будут наблюдать за движением судов в акватории морей и океанов.
Обучаемая система решает широкий спектр задач, основываясь на размеченных изображениях с космического аппарата Аист-2Д.

Положения конкурса

Регламент конкурса

Регистрация

Конкурсы программы
«Дежурный по планете 2021-2022»

Тематика: Прием данных | Аудитория: 8-11 классы

Делаем станцию приема данных в L-диапазоне с метеорологических спутников своими руками

Конкурс направлен на популяризацию космических технологий, радиоэлектроники, технологий приема и обработки изображений Земли из космоса, спутниковой метеорологии и технологий прогноза погоды. Целевая аудитория конкурса – ребята, увлекающиеся техническим творчеством, в том числе программированием, электроникой и конструированием. Целью конкурса является создание наземных станций приема данных с метеорологических спутников на основе инженерного образовательного конструктора «Link2Space» или другого аппаратно-программного комплекса компании Лоретт.

В ходе конкурсного отбора участники смогут испытать себя в целом комплексе теоретических дисциплин, которые важны для будущего специалиста в области космических технологий и геопространственных данных. На этапе подготовки к итоговым соревнованиям конкурсанты будут развивать знания и навыки по проектированию приемных антенных систем. На финальных соревнованиях командам предстоит решение реальных комплексных инженерных задач с использованием инновационных технологий приема данных спутниковой съемки, в том числе с помощью БПЛА как вспомогательного устройства.

Положения конкурса

Регламент конкурса

Протокол результатов 2-го этапа
Победители региональных космических смен

Победители отбора на Космическую смену

Регистрация

Тематика: Спутники/ДЗЗ | Аудитория: 8-11 классы

Terra Notum

Положения конкурса

Регламент конкурса

Методические рекомендации по написанию проектной работы направления «Спутникостроение»

Методические рекомендации по написанию проектной работы направления «Геоинформационные системы»

Результаты конкурса

Регистрация

Тематика: Эксперименты в Космосе | Аудитория: 8-11 классы

Орбита — Прикладные космические системы

1. программу и проект эксперимента, который будет рассмотрен для апробации в рамках реального космического проекта «Рой малых космических аппаратов», осуществляемым в консорциуме вузов — ТПУ, ТУСУР, НИИЯФ МГУ и Сколтех;

2. действующий прототип космического аппарата, который в рамках очной смены пройдет летные испытания в стратосфере.

Положения о конкурсе

Регламент конкурса

Информация об отборочном туре

Список финалистов конкурса

Протокол с прошедшими в суперфинал

Регистрация

Тематика: Робототехника | Аудитория: 8-11 классы

Космическая робототехника — Роверы

Положения конкурса

Регламент конкурса

Результаты первого этапа

Результаты второго тура

Регистрация

Тематика: ДЗЗ | Аудитория: 8-11 классы

Цифровой лесничий

Положения конкурса «Цифровой лесничий»

Регламент конкурса «Цифровой лесничий»

Итоги первого этапа

Регистрация

Тематика: Автоматическая идентификация судов | Аудитория: 8-11 классы

Космическая автоматическая идентификация объектов и искусственный интеллект

С помощью космических аппаратов можно наблюдать за движением судов по акватории морей и океанов, автомобилей и поездов, самолетов, беспилотных морских судов и катамаранов, имеющих системы искусственного интеллекта. Команда конкурса познакомиться с новыми космическими технологиями, поучаствует в компьютерном эксперименте, в эксперименте с реальными системами с искусственным интеллектом на беспилотных судах-катамаранах с возможностью их управления, с системами автоматической идентификации судов (АИС) на базе малых космических аппаратов. Наконец можно будет проследить путь беспилотного катамарана по акватории моря через АИС.

Положения конкурса

Регламент конкурса

Победители первого этапа

Победители второго этапа

Регистрация

Тематика: Ракетостроение | Аудитория: 8-11 классы

Реактивное движение – Ракетостроение

Системы выведения объектов в космос являются ключевым звеном во всех космических проектах, а принципы работы данных систем сохранились до сих пор вне зависимости от того, что выводится — спутник, человек или планетоход. Естественно, самые большие инновации сейчас происходят в ракетостроении — это и возвращающиеся ступени, и система видео трансляции стартов, и ускоренная доставка космонавтов на МКС. Каждый старт приковывает к себе внимание огромной аудитории. Старт даже небольшой ракеты — это опасное и захватывающее зрелище, где всегда есть шанс на провал.

Участники конкурса будут разрабатывать собственную ракету, выводящую небольшие спутники на определенные высоты, а на финале смогут реализовать все свои замыслы. Для этого понадобится команда из конструкторов, электронщиков и программистов микроконтроллеров.

Положения конкурса

Регламент конкурса

Результаты первого тура

Результаты второго тура

Регистрация

Конкурсы программы
«Дежурный по планете 2020-2021»

Тематика: Эксперименты в Космосе | Аудитория: 8-11 классы

Прикладные космические системы — Научные эксперименты

Главное в миссии любого космического аппарата — практическая польза, которую он принесет людям, и одна из важнейших задач освоения космоса — научная. Участникам предстоит спроектировать собственную миссию космического эксперимента, который можно разместить на платформе сверхмалых аппаратов — область исследования можно выбрать самим! Участники конкурса смогут пройти курс подготовки и проведения научных экспериментов в космосе. В отборочных турах участники смогут предложить свои идеи для экспериментов, а финалисты конкурса под руководством экспертов отрасли разработают программу и прототип эксперимента, который будет рассмотрен для апробации на Международной Космической Станции и/или в рамках реального космического проекта «Рой малых космических аппаратов», осуществляемым в консорциуме вузов — ТПУ, ТУСУР, НИИЯФ МГУ и Сколтех.

Положения о конкурсе

Регламент конкурса

Группа ВКонтакте (подробности, новости, обсуждение)

Победители конкурса

Регистрация

Тематика: Робототехника | Аудитория: 8-11 классы

Космическая робототехника — Роверы

Положения о конкурсе

Победители конкурса

Регистрация

Тематика: Прием данных | Аудитория: 8-11 классы

Делаем станцию приема данных в L-диапазоне с метеорологических спутников своими руками

Конкурс направлен на популяризацию космических технологий,радиоэлектроники, технологий приема и обработки изображений Земли из космоса, спутниковой метеорологии и технологий прогноза погоды. У финалистов конкурса будет уникальная возможность самостоятельно создать настоящую станцию приема данных съемки Земли из космоса и принять изображения с разных спутников в режиме реального времени.

Хочешь попробовать себя в роли инженера, программиста, специалиста по 3Д-моделированию и аналитика космических снимков, а также поработать с командой высококлассных специалистов и экспертов в области приема и обработки данных дистанционного зондирования Земли? Да? Тогда скорее подавай заявку на участие в конкурсе! Обещаем: будет космически интересно!

Положения о конкурсе

Победители конкурса

Регистрация

Тематика: ДЗЗ | Аудитория: 8-11 классы

Цифровой лесничий

По праву Россия считается лесной страной. Однако управлять этим богатством на огромной территории сложно, особенно используя только наземные силы. Именно поэтому любые новые технологии наблюдения и сбора информации с воздуха берутся на вооружение в лесном хозяйстве. Давно нашли применение разные беспилотные технологии и данные космической съемки: наблюдения происходят за незаконными рубками, лесными пожарами, работой по их тушению, выполняется информационная поддержка оперативных штабов и происходит патрулирование лесного фонда. Сейчас у вас появилась возможность научиться настоящему слежению за зеленым золотом России, не выходя из дома, став настоящим геоинформатиком и оператором беспилотного летательного аппарата. Команде конкурса предстоит научиться разбираться в беспилотниках, особенностях лесного хозяйства и данных космической съемки. Навыки при этом появятся и закрепятся следующие: дешифрирование, геоинформационное картографирование, экологическое проектирование и работа с беспилотниками.

Положения конкурса «Цифровой лесничий»

Победители конкурса

Регистрация

Тематика: Автоматическая идентификация судов | Аудитория: 8-11 классы

Космическая автоматическая идентификация объектов и искусственный интеллект

Положения конкурса

Победители отбора на Космическую смену

Регистрация

Тематика: Спутники/ДЗЗ | Аудитория: 8-11 классы

Terra Notum

Всероссийский конкурс исследовательских, проектных и инновационных работ
школьников в области спутникостроения и геоинформационных технологий.
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики» при поддержке Фонда содействия инновациям, ГК «СКАНЭКС» и ООО «СПУТНИКОВЫЕ ИННОВАЦИОННЫЕ КОСМИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ» проводит конкурс групповых и индивидуальных инновационных работ молодых исследователей в области спутникостроения и геоинформационных технологий. Конкурс включен как отдельное направление в состав всероссийского конкурса исследовательских и проектных работ школьников «Высший пилотаж», ежегодно организуемого НИУ ВШЭ.

Участники получат уникальную возможность разработать собственную модель спутника формата CubeSat 3U, принять участие в создании перспективных проектов, направленных на освоение космического пространства, смоделировать приборы, позволяющие воплотить в жизнь амбициозные планы по покорению Вселенной.

Участники поработают в современных ГИС и веб-ГИС продуктах с картографическими материалами, снимками дистанционного зондирования Земли, получаемых с искусственных спутников НИУ ВШЭ в режиме реального времени и снимками из космоса на территорию российской Арктики и получат навыки и опыт по одной из самых перспективных в мире IT-специальностей – Data Scientist.

Предусматривается участие в двух секциях:
«Современное спутникостроение»
«Геоинформационные системы и технологии»

Регистрация на «Высший пилотаж»

Положения о конкурсе

Телеграм канал конкурса

Регистрация

Завершившиеся конкурсы программы
«Дежурный по планете 2019-2020»

Тематика: Спутники | Организатор: ООО «Спутникс»

Спутник моей школы

Всероссийский конкурс направлен на мотивацию подрастающего поколения к изучению технических дисциплин и развитию интереса к космонавтике. Целью конкурса является формирование проектных команд для разработки и создания прототипов малых космических аппаратов формата CubeSat 3U. В ходе конкурсного отбора дети смогут испытать себя в целом комплексе теоретических дисциплин, которые важны для будущего инженера отечественной космической отрасли.
На этапах подготовки к итоговым соревнованиям школьники будут оттачивать практическое мастерство по расчётам и проектированию аппаратов и их миссий. Финалом конкурса станет образовательная «Космическая программа «Сириус-2020»».

Регламент конкурса

Победители отбора на космическую смену

Тематика: Оптика | Организатор: ЦКО «Образование будущего» и НПО «Лептон»

Прикладные космические системы

Конкурс, в ходе которого вам предстоит разработать проект оптической системы космического аппарата.
Соберите спутник, спроектируйте и установите на него полезную нагрузку, сконструируйте для него действующую модель автоматического телескопа, включая механизмы ориентации и автопозиционирования.
Результат вашей работы мы предлагаем вам проверить в полевых условиях — ваша оптическая система должна будет сделать снимки реальных звезд во время выезда на финал.
Конкурс совместно разрабатывают ЦКО «Образование будущего» и НПО «Лептон» .
Группа ВКонтакте (подробности, новости, обсуждение): https://vk.com/pw_pks

Регламент конкурса

Тематика: Ракетостроение | Организаторы: VoltBro, Локус, NextGis

Реактивное движение. Сириус

ООО «Интеллект Дизайн», проект VoltBro, ООО «Локус» и ООО NextGIS организуют конкурс среди школьников по созданию проектов ракет-носителей. В ходе отборочных этапов участникам будут предложены задания по расчётам и проектированию ракет и моделированию их полётов. Лучшие ракетостроители объединятся в команды для создания двухступенчатых твердотопливных ракет. Будут осуществлены запуски ракет со спутниками на борту. Лучшие из лучших получат призы и подарки.

Регламент конкурса

Результаты 1/2 финала

Победители отбора на космическую смену

Тематика: Прием данных | Организатор: Лоретт

Делаем станцию приема данных в L-диапазоне с метеорологических спутников своими руками

Всероссийский инженерный конкурс среди школьников 8-11 классов направлен на популяризацию космических технологий, радиоэлектроники, технологий приема и обработки изображений Земли из космоса, спутниковой метеорологии и технологий прогноза погоды. Целевая аудитория конкурса – подростки, увлекающиеся техническим творчеством, в том числе программированием, электроникой и конструированием.

Целью конкурса является создание наземных станций приема данных с метеорологических спутников на основе инженерного образовательного конструктора «Делаем станцию приема данных в L-диапазоне с метеорологических спутников своими руками». В ходе конкурсного отбора дети смогут испытать себя в целом комплексе теоретических дисциплин, которые важны для будущего специалиста в области космических технологий и геопространственных данных. На этапе подготовки к итоговым соревнованиям школьники будут развивать навыки по проектированию приемных антенных систем.

Регламент конкурса

Победители отбора на космическую смену

Тематика: ДЗЗ | Организатор: Сканэкс

Земля из космоса

Конкурс «Земля из космоса» проводится группой компаний «СКАНЭКС» по технологическому направлению «ДЗЗ» при поддержке Фонда содействия инновациям и Госкорпорации «Роскосмос».

В рамках конкурса участники выполнят ряд тестовых и практических задач, направленных на исследование роли данных дистанционного зондирования Земли и геоинформационных технологий в решении проблем и управлении народным хозяйством, создадут персональный геопроект по тематике Конкурса, работа над которым будет продолжена во время Космической программы «Сириус-2020». Участниками финала станут 24 школьника, успешно прошедшие все этапы.

Регламент конкурса

Результаты 1/4 финала

Победители отбора на космическую смену

Следите за нашими новостями

Не пропускайте конкурсы по интересным вам тематикам!

Вступайте в группу программы во ВКонтакте

Конкурсы «Дежурный по планете 2018-2019»

Сезон 2018/2019

Реактивное движение

Чемпионат по разработке действующих моделей ракет.

Конкурс 2018

Спутник CubeSat

Всероссийский конкурс по разработке бортовых систем малых космических аппаратов

Конкурс 2018

Бельки 2019

Конкурс по работе с данными космической съемки (ДЗЗ) с целью спасения залежек гренландских тюленей

Конкурс 2018

Оборудование КА

Всероссийский конкурс среди школьных команд по разработке прототипов космических систем, устройств и аппаратов

Конкурс 2018

Спутник моей школы

Цель конкурса – создание работающих образцов спутников формата CubeSat 3U из недорогих электронных компонентов.

Конкурс 2018

Космические данные

Цель конкурса – выявление талантливых команд школьников, способных разобраться с системами приема и обработки спутникового сигнала в УКВ диапазоне.

игровой модуль для олимпиад и соревнований по космонавтике

Посадка на Луну

Луна – самое близкое к Земле небесное тело. Посадка корабля на Луну – это простое задание, с которым человечество справлялось уже не раз. Поэтому мы максимально упростили задачу: движение корабля только вертикальное, начальная скорость равна нулю, а корабль оборудован единственным тормозным двигателем, который нужно только включить и выключить в определенное время, чтобы погасить скорость падения.

Сложность: 2/20

Время на прохождение: ~2 часа

Посадка на Марс

Красная Планета – намного более сложный объект для посадки космического аппарата, чем Луна. Во-первых, Марс намного массивнее, а значит сила тяжести играет куда большую роль. Во-вторых, на Марсе есть атмосфера, а значит, влияние сопротивления атмосферы на движение корабля будет особенно сильным около поверхности. Вам предстоит создать всю программу посадки аппарата.

Сложность: 4/20

Время на прохождение: 4-6 часов

Марс. Аппарат на поверхности

Миссия помещает вас в конструкторское бюро, где готовится экспедиция на Марс и знакомит с процессом создания аппарата. Вам предстоит создать установку, которая смогла бы собирать на Марсе полезные для учёных данные и передавать их на Землю.

Сложность: 4/20

Время на прохождение: ~2 часа

Экспедиция на Марс

Целью любого исследовательского аппарата является не просто посадка, но передача на Землю новых научных данных. В этой миссии вам предстоит полностью сконструировать аппарат, который не только сможет сесть на поверхность планеты, но и передать на Землю максимальное количество научных данных за сутки работы.

Сложность: 10/20

Время на прохождение: 4-6 часов

Баллистика

Вы наверняка знаете о роли баллистических ракет в военных доктринах крупнейших стран мира. Однако изучение баллистики даёт также возможность создавать эффективный космический транспорт. Попасть в заданную точку баллистической ракетой — задача несколько более сложная, чем попасть баскетбольным мячом в кольцо. Чтобы продемонстрировать общий принцип, мы упростили задачу, запуская ракету на условной Земле без атмосферы и рассматривая только две координаты из трех. Вам нужно только выбрать начальное направление полета и время, через которое ракета выключит двигатель.

Сложность: 8/20

Время на прохождение: 2 часа

Смотрим на Землю

Первая тренировочная миссия. Аппарат стартует на орбите заданной высоты. Необходимо погасить начальное вращение аппарата и совершить полный оборот вокруг Земли с ориентацией аппарата в надир (нормально по отношению к поверхности). В этой тренировочной миссии аппарат будет полностью сконструирован, нужно будет только произвести расчеты и вставить в программу полета нужные константы.

Сложность: 9/20

Время на прохождение: ~2 часа

Связь с Землёй

Вторая тренировочная миссия. Аппарат стартует на орбите заданной высоты. Необходимо запрограммировать аппарат для отправки сообщения на Землю через подсистему высокопроизводительной связи. В этой тренировочной миссии аппарат будет полностью сконструирован, нужно будет только написать его программу полета.

Сложность: 9/20

Время на прохождение: ~4 часа

Орбитальный манёвр

Третья тренировочная миссия. Аппарат стартует на орбите заданной высоты. Необходимо запрограммировать аппарат для перехода на более высокую орбиту. В этой тренировочной миссии аппарат будет полностью сконструирован, нужно будет только рассчитать необходимую массу топлива и написать программу полета.

Сложность: 10/20

Время на прохождение: ~6 часов

Съёмка Земли из космоса

Аппарат стартует на орбите заданной высоты. Вам необходимо сделать из космоса снимок объекта, расположенного на Земле. Данные снимка нужно передать в наземный измерительный пункт (НИП) по высокопроизводительному каналу связи. Количество полученных победных очков зависит от разрешения снимка и нормальности ориентации аппарата по отношению к поверхности в момент съемки.

Сложность: 14/20,

Время на прохождение: ~8 часов

SMS везде

Аппарат стартует на орбите заданной высоты. Команде выдается набор сообщений, которые должны быть доставлены между НИП-ами. Необходимо последовательно переориентировать аппарат на НИП-ы, чтобы принять сигнал от одних станций и передать его на другие. Количество полученных победных очков зависит от числа переданных на Землю сообщений.

Сложность: 14/20,

Время на прохождение: ~8 часов

Белковый кристалл в невесомости

Аппарат стартует на орбите заданной высоты. Ваша задача — вырастить в невесомости белковый кристалл и доставить его на Землю. Для этого Вам нужно вывести спутник на заданную орбиту, сделать один оборот вокруг планеты с выключенной аппаратурой (включенными могут быть только бортовая вычислительная система, подсистема электропитания и сам контейнер с кристаллом), сохраняя температуру КА в требуемом диапазоне, а затем посадить аппарат в определенную точке земной поверхности. Количество полученных победных очков зависит от точности посадки.

Сложность: 15/20,

Время на прохождение: ~8 часов

Спутник-инспектор

Аппарат стартует на орбите заданной высоты. Известна другая орбита, по которой движется спутник-цель. Необходимо приблизиться к цели, чтобы сфотографировать его и передать результаты съемок на Землю. Количество полученных победных очков зависит от разрешения снимка.

Сложность: 15/20,

Время на прохождение: ~8 часов

Спутник связи «Молния»

Ваш космический аппарат находится на круговой низкой орбите. Для выполнения миссии вам нужно провести два сеанса связи с НИП длительностью не менее 8 часов с пропускной способностью канала не менее 1 мб/с. Сеансом связи считается такое состояние спутника, когда у него непрерывно включен высокоскоростной передатчик, а НИП находится в зоне действия передатчика. Чтобы провести такой долгий сеанс связи, в ходе миссии вам придется перевести спутник на подходящую эллиптическую орбиту. Обратите внимание, что в данной миссии моделируется вращение Земли вместе с расположенными на ней НИПами. Полный оборот Земля совершает за 23 часа 56 минут.

Сложность: 18/20,

Время на прохождение: ~8 часов

Система предупреждения о ракетном нападении

Ваш космический аппарат находится на геостационарной орбите. Его зона ответственности — сектор земной поверхности ±45 градусов от точки стояния. Из этого региона в ходе миссии будут запущены баллистические ракеты, которые необходимо обнаружить и перехватить. На активном участке полёта факел ракеты хорошо виден в ИК-диапазоне. Активный участок длится 180 секунд, за это время ракета достигает высоты около 160 км. Ваш аппарат должен производить круглосуточную съёмку Земли с помощью ИК-телескопа и оперативно передавать полученные данные на Землю. Для успешного перехвата ракеты необходимо передать на Землю снимок с её изображением не позднее, чем через 180 секунд после пуска. Для получения достаточно полного покрытия поверхности рекомендуется производить съёмку с угловой скоростью вращения аппарата не более 1 °/с. Обратите внимание, что в данной миссии моделируется вращение Земли вместе с расположенными на ней НИПами. Полный оборот Земля совершает за 23 часа 56 минут.

Сложность: 16/20,

Время на прохождение: ~8 часов

орбит | Национальное географическое общество

Орбита — это регулярный повторяющийся путь, по которому один объект движется вокруг другого объекта или центра тяжести. Орбитальные объекты, называемые спутниками, включают в себя планеты, луны, астероиды и искусственные устройства.

Объекты вращаются вокруг друг друга из-за гравитации. Гравитация — это сила, которая существует между любыми двумя объектами, обладающими массой. Каждый объект, от мельчайшей субатомной частицы до самой большой звезды, имеет массу. Чем массивнее объект, тем сильнее его гравитационное притяжение. Гравитационное притяжение — это сила, с которой один объект действует на другой объект.

Солнце — самый массивный объект в нашей Солнечной системе. Все остальные объекты Солнечной системы подвержены гравитационному притяжению Солнца.

Многие спутники вращаются по орбитальным плоскостям. Орбитальная плоскость представляет собой плоское дискообразное пространство, соединяющее центр объекта, находящегося на орбите, с центром объектов, находящихся на орбите. Поскольку все планеты в нашей Солнечной системе имеют одинаковую орбитальную плоскость, планеты не пересекаются друг с другом.

Все планеты в нашей Солнечной системе выстраиваются относительно друг друга в одной общей орбитальной плоскости. Однако иногда орбитальные пути других объектов Солнечной системы пересекаются, и объекты могут столкнуться. Комета Темпеля-Туттля, например, проходит по орбите Земли. Обломки хвоста этой кометы проходят через атмосферу Земли в виде метеоров или падающих звезд каждый год в определенное время. Обломки с орбиты кометы называют метеорным потоком Леониды.

Время, необходимое объекту для обращения вокруг другого объекта, называется периодом обращения. Земля завершает свой орбитальный период вокруг Солнца каждые 365 дней. Чем дальше планета от Солнца, тем больше период ее обращения. Планете Нептун, например, требуется почти 165 лет, чтобы совершить оборот вокруг Солнца.

Каждая орбита имеет свой собственный эксцентриситет. Эксцентриситет — это величина, на которую траектория орбиты отличается от идеального круга. У идеального круга эксцентриситет равен нулю. Эксцентриситет Земли составляет 0,017. Меркурий имеет самый большой эксцентриситет среди всех планет Солнечной системы — 0,206.

Типы орбит

Луны вращаются вокруг планет, а планеты вращаются вокруг Солнца. Вся наша солнечная система вращается вокруг черной дыры в центре нашей галактики, Млечного Пути. Существует три основных типа орбит: галактоцентрические орбиты, гелиоцентрические орбиты и геоцентрические орбиты. Объекты с геоцентрическими орбитами имеют свои типы.

Галактоцентрическая орбита — это орбита, огибающая центр галактики. Наша Солнечная система движется по такой орбите вокруг Млечного Пути.

Гелиоцентрическая орбита вращается вокруг Солнца. Все планеты в нашей Солнечной системе, а также все астероиды в Поясе астероидов и все кометы следуют такой орбите. Орбита каждой планеты регулярна: они следуют определенным путям, и им требуется определенное время, чтобы совершить один полный оборот. Планета Меркурий проходит свою короткую гелиоцентрическую орбиту каждые 88 дней. Комете Кохоутека может потребоваться 100 000 лет, чтобы завершить свою длинную гелиоцентрическую орбиту.

Геоцентрическая орбита вращается вокруг Земли. Наша Луна движется по геоцентрической орбите, как и большинство искусственных спутников. Луна — единственный естественный спутник Земли. Луне требуется около 27 дней, чтобы завершить свой орбитальный период вокруг Земли. Существует три основных типа геоцентрических орбит: низкая околоземная орбита (НОО), средняя околоземная орбита (СОО) и геостационарная орбита.

Низкая околоземная орбита находится на высоте от 160 километров (100 миль) до 2000 километров (1240 миль) над поверхностью Земли. Большинство искусственных спутников с человеческим экипажем находится на низкой околоземной орбите. Период обращения объектов на НОО составляет около 90 минут.

Средняя околоземная орбита находится на высоте от 2 000 километров (1 243 мили) до 36 000 километров (23 000 миль) над поверхностью Земли. Спутники на СОО подвергаются большему риску повреждения, потому что они подвергаются мощному солнечному излучению. Спутники на СОО включают глобальную систему позиционирования (GPS) и спутники связи. Спутники MEO могут облетать Землю примерно за два часа.

Спутники на геостационарной орбите вращаются вокруг Земли прямо над экватором. Эти спутники имеют геосинхронные орбиты или движутся с одинаковым вращением Земли. Следовательно, период обращения геосинхронных спутников составляет 24 часа.

Геостационарные спутники полезны, потому что они появляются в виде фиксированной точки на небе. Антенны, направленные в сторону геостационарного спутника, будут иметь четкий сигнал, если только объекты в атмосфере (например, грозовые облака) между Землей и спутником не мешают. Большинство метеорологических спутников являются геостационарными и обеспечивают изображения атмосферы Земли.

Спутниковые орбиты

Искусственные спутники отправляются на орбиту Земли для сбора информации, которую мы можем собрать только из атмосферы. Первый спутник Sputnik был запущен Советским Союзом в 1957 году. Сегодня тысячи спутников вращаются вокруг Земли. Метеорологические спутники предоставляют изображения погодных условий для изучения метеорологами. Спутники связи соединяют пользователей сотовых телефонов и приемники GPS. Военные спутники отслеживают передвижение оружия и войск из разных стран.

Иногда на искусственных спутниках есть люди. Самый известный искусственный спутник — Международная космическая станция (МКС). Астронавты со всего мира остаются на МКС месяцами, пока она вращается вокруг Земли. Астрономы и наблюдатели за звездами могут видеть МКС и другие спутники на их орбитах через телескопы и даже мощные бинокли.

Не все искусственные спутники вращаются вокруг Земли. Некоторые вращаются вокруг других планет. Миссия Кассини-Гюйгенс, например, изучает планету Сатурн. В проекте есть космический корабль Cassini на орбите вокруг Сатурна.

Вывести спутники на орбиту сложно и дорого. Немногие правительства могут позволить себе большие космические программы. Искусственные спутники из Соединенных Штатов отправляются на орбиту Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства, или НАСА. Европейское космическое агентство (ESA) отправляет спутники из стран Европейского Союза. Федеральное космическое агентство России (Роскосмос), Японское космическое агентство (JSA) и Иранское космическое агентство (ISA) успешно вывели спутники на орбиту.

Спутники выводятся на орбиту с космодромов, специально сконструированных для этой цели. Космодром Байконур в Казахстане и Космический центр Кеннеди в американском штате Флорида являются хорошо известными космодромами.

Быстрый факт

Орбита Кларка
Идея геостационарной орбиты была изложена в статье 1945 года ученого и писателя-фантаста Артура Кларка. По этой причине геостационарную орбиту иногда называют «орбитой Кларка».

Краткий факт

Край орбиты
Вояджер II — космический корабль, запущенный Соединенными Штатами в 1977 году.0043 «Вояджер-2» находится почти за пределами орбиты Солнца.

Краткий факт

Плутон
Плутон, карликовая планета на краю нашей Солнечной системы, движется по странной орбите вокруг Солнца. Эксцентриситет Плутона также намного выше, чем у любой планеты Солнечной системы, и составляет 0,249. Отчасти поэтому Плутон, официальный статус планеты до 2006 года, был понижен до карликовой планеты.

Краткий факт

Космический мусор
На орбите Земли больше кусков космического мусора, чем полезных спутников. Космический мусор — это материалы со спутников, ракет или других космических аппаратов, которые больше не работают.

Аудио и видео

НАСА: Мюзикл космической школы — Орбитальная механика

Интерактивы

National Geographic Science: Orbital Objects

Статья

НАСА: Mars Reconnaissance Orbiter National Geographic Programme — Near EarthObjects — Orbital Partners Диаграммы

ESA — Типы орбит

Включение и поддержка

30. 03.2020
503168 просмотра
1637 лайков

Наше понимание орбит восходит к Иоганну Кеплеру в 17 веке. В настоящее время Европа использует семейство ракет на Европейском космодроме для запуска спутников на различные типы орбит.

Масса влияет на орбитальные тела

Что такое орбита?

Орбита — это изогнутый путь, по которому объект в космосе (например, звезда, планета, луна, астероид или космический корабль) движется вокруг другого объекта под действием силы тяжести.

Гравитация заставляет космические объекты, обладающие массой, притягиваться к другим близлежащим объектам. Если это притяжение сводит их вместе с достаточным импульсом, они иногда могут начать вращаться вокруг друг друга.

Объекты с одинаковой массой вращаются вокруг друг друга, ни один объект не находится в центре, в то время как маленькие объекты вращаются вокруг более крупных объектов. В нашей Солнечной системе Луна вращается вокруг Земли, а Земля вращается вокруг Солнца, но это не означает, что более крупный объект остается совершенно неподвижным. Из-за гравитации Земля слегка оттягивается от своего центра Луной (поэтому в наших океанах образуются приливы), а наше Солнце слегка оттягивается от своего центра Землей и другими планетами.

Во время раннего создания нашей Солнечной системы пыль, газ и лед путешествовали в космосе со скоростью и импульсом, окружая Солнце облаком. Поскольку Солнце было намного больше, чем эти маленькие частицы пыли и газа, его гравитация притягивала эти частицы на орбиту вокруг себя, превращая облако в своего рода кольцо вокруг Солнца.

В конце концов, эти частицы начали оседать и слипаться (или «слипаться»), становясь все больше, как катящиеся снежки, пока не образовали то, что мы сейчас видим как планеты, луны и астероиды. Тот факт, что все планеты сформировались таким образом, объясняет, почему все планеты обращаются вокруг Солнца в одном направлении, примерно в одной плоскости.

Выход на орбиту

Когда ракеты запускают наши спутники, они выводят их на космическую орбиту. Там гравитация удерживает спутник на требуемой орбите — точно так же, как гравитация удерживает Луну на орбите вокруг Земли.

Это происходит так же, как выбрасывание мяча из окна высокой башни – чтобы мяч полетел, вам нужно сначала дать ему «толчок», бросив его, чтобы мяч упал на землю на кривой дорожке. В то время как именно ваш бросок придает мячу начальную скорость, только сила тяжести удерживает мяч в движении к земле после того, как вы его отпустили.

Аналогичным образом спутник выводится на орбиту, помещая его на сотни или тысячи километров над поверхностью Земли (как будто в очень высокую башню), а затем двигатели ракеты «толкают» его, чтобы он стартовал. его орбита.

Как показано на рисунке, разница в том, что если что-то бросить, то оно упадет на землю по кривой траектории, но действительно сильный бросок будет означать, что земля начнет изгибаться еще до того, как ваш предмет достигнет земли. Ваш объект будет бесконечно падать «по направлению» к Земле, заставляя его многократно вращаться вокруг планеты. Поздравляем! Вы достигли орбиты.

В космосе нет воздуха и, следовательно, нет трения о воздух, поэтому гравитация позволяет спутнику вращаться вокруг Земли почти без дополнительной помощи. Вывод спутников на орбиту позволяет нам использовать технологии для телекоммуникаций, навигации, прогноза погоды и астрономических наблюдений.

Взгляд художника на европейское семейство пусковых установок

Запуск на орбиту

Европейское семейство ракет работает с европейского космодрома в Куру, Французская Гвиана. В каждой миссии ракета выводит один или несколько спутников на их индивидуальные орбиты.

Выбор используемой ракеты-носителя зависит в первую очередь от массы полезной нагрузки, а также от того, насколько далеко она должна уйти от Земли. Тяжелая полезная нагрузка или высокая орбита требуют большей мощности для борьбы с гравитацией Земли, чем более легкая полезная нагрузка на более низкой высоте.

Ariane 5 — самая мощная в Европе ракета-носитель, способная вывести один, два или несколько спутников на требуемые орбиты. В зависимости от того, на какую орбиту выйдет Ariane 5, он может вывести в космос примерно от 10 до 20 тонн — это 10 000—20 000 кг, что примерно равно весу городского автобуса.

Vega меньше, чем Ariane 5, способна запускать примерно 1,5 тонны за раз, что делает ее идеальной ракетой-носителем для многих научных миссий и миссий по наблюдению за Землей. И Ariane 5, и Vega могут одновременно запускать несколько спутников.

Следующее поколение ракет ЕКА включает Ariane 6 и Vega-C. Эти ракеты будут более гибкими и расширят возможности Европы по выводу на орбиту, а также смогут доставлять полезные грузы на несколько разных орбит за один полет — как автобус с несколькими остановками.

Типы орбит

При запуске спутник или космический корабль чаще всего размещается на одной из нескольких определенных орбит вокруг Земли или может быть отправлен в межпланетное путешествие, что означает, что он больше не вращается вокруг Земли, а вместо этого вращается вокруг Земли. Солнца до его прибытия в конечный пункт назначения, такой как Марс или Юпитер.

Существует множество факторов, определяющих оптимальную орбиту для спутника, в зависимости от того, для чего он предназначен.

Геостационарная орбита (ГСО)
Низкая околоземная орбита (НОО)
Средняя околоземная орбита (MEO)
Полярная орбита и солнечно-синхронная орбита (ССО)
Переходные орбиты и геостационарная переходная орбита (GTO)
Точки Лагранжа (L-точки)

Геостационарная орбита

Геостационарная орбита (GEO)

Спутники на геостационарной орбите (GEO) вращаются вокруг Земли над экватором с запада на восток, следуя за вращением Земли, которое занимает 23 часа 56 минут и 4 секунды, перемещаясь точно с той же скоростью, что и Земля. Из-за этого спутники в GEO кажутся «неподвижными» над фиксированным положением. Чтобы точно соответствовать вращению Земли, скорость спутников GEO должна быть около 3 км в секунду на высоте 35 786 км. Это намного дальше от поверхности Земли по сравнению со многими спутниками.

GEO используется спутниками, которым необходимо постоянно находиться над одним конкретным местом над Землей, например, телекоммуникационными спутниками. Таким образом, антенну на Земле можно зафиксировать так, чтобы она всегда оставалась направленной на этот спутник, не двигаясь. Его также могут использовать спутники мониторинга погоды, поскольку они могут постоянно наблюдать за определенными районами, чтобы увидеть, как там проявляются погодные тенденции.

Спутники на геостационарной орбите охватывают большую часть Земли, так что всего три равноудаленных спутника могут обеспечить практически глобальное покрытие. Это потому, что когда спутник находится так далеко от Земли, он может одновременно охватывать большие участки. Это похоже на то, что вы можете видеть больше карты с расстояния в метр по сравнению с тем, если бы вы были в сантиметре от нее. Таким образом, чтобы увидеть всю Землю сразу с ГСО, требуется гораздо меньше спутников, чем на более низкой высоте.

Программа ESA European Data Relay System (EDRS) поместила спутники на геостационарную орбиту, где они передают информацию на негеографические спутники и другие станции, которые в противном случае не могут постоянно передавать или получать данные. Это означает, что Европа всегда может оставаться на связи и онлайн.

Низкая околоземная орбита

Низкая околоземная орбита (НОО)

Низкая околоземная орбита (НОО) — это, как следует из названия, орбита, расположенная относительно близко к поверхности Земли. Обычно она находится на высоте менее 1000 км, но может быть и на высоте 160 км над Землей, что мало по сравнению с другими орбитами, но все же очень далеко от поверхности Земли.

Для сравнения, большинство коммерческих самолетов не летают на высотах, намного превышающих примерно 14 км, так что даже самый низкий LEO более чем в десять раз выше этого.

В отличие от спутников на GEO, которые всегда должны вращаться вокруг экватора Земли, спутники LEO не всегда должны следовать по определенному пути вокруг Земли одинаковым образом — их плоскость может быть наклонена. Это означает, что на НОО больше доступных маршрутов для спутников, что является одной из причин, почему НОО является очень часто используемой орбитой.

Непосредственная близость LEO к Земле делает его полезным по нескольким причинам. Это орбита, наиболее часто используемая для спутниковых снимков, поскольку близость к поверхности позволяет получать изображения с более высоким разрешением. Это также орбита, используемая для Международной космической станции (МКС), поскольку астронавтам легче путешествовать к ней и обратно на более короткое расстояние. Спутники на этой орбите движутся со скоростью около 7,8 км в секунду; на этой скорости спутнику требуется примерно 90 минут, чтобы облететь Землю, а это означает, что МКС облетает Землю примерно 16 раз в день.

Однако отдельные низкоорбитальные спутники менее полезны для таких задач, как телекоммуникации, поскольку они очень быстро перемещаются по небу и поэтому требуют больших усилий для отслеживания с наземных станций.

Вместо этого спутники связи на низкой околоземной орбите часто работают как часть большой комбинации или созвездия нескольких спутников для обеспечения постоянного покрытия. Чтобы увеличить охват, иногда такие созвездия, состоящие из нескольких одинаковых или похожих спутников, запускаются вместе, чтобы создать «сеть» вокруг Земли. Это позволяет им одновременно покрывать большие площади Земли, работая вместе.

«Ариан-5» доставил свою самую тяжелую 20-тонную полезную нагрузку, автоматизированный транспортный корабль (ATV), на Международную космическую станцию, расположенную на низкой околоземной орбите.

Созвездие Галилея

Средняя околоземная орбита (MEO)

Средняя околоземная орбита включает широкий диапазон орбит в любом месте между LEO и GEO. Он похож на LEO тем, что ему также не нужно двигаться по определенному пути вокруг Земли, и он используется множеством спутников для самых разных приложений.

Очень часто используется навигационными спутниками, такими как европейская система Galileo (на фото). Galileo обеспечивает навигационную связь по всей Европе и используется для многих видов навигации, от отслеживания больших самолетов до получения указаний на ваш смартфон. Galileo использует группировку из нескольких спутников для одновременного покрытия больших частей мира.

Полярная и солнечно-синхронная орбита

Полярная орбита и солнечно-синхронная орбита (SSO)

Спутники на полярных орбитах обычно проходят мимо Земли с севера на юг, а не с запада на восток, проходя примерно над полюсами Земли.

Спутники на полярной орбите не должны точно проходить Северный и Южный полюса; даже отклонение в пределах 20-30 градусов по-прежнему классифицируется как полярная орбита. Полярные орбиты — это тип низкой околоземной орбиты, так как они находятся на малых высотах от 200 до 1000 км.

Солнечно-синхронная орбита (ССО) — это особый вид полярной орбиты. Спутники в ССО, путешествующие над полярными районами, синхронны с Солнцем. Это означает, что они синхронизированы, чтобы всегда находиться в одном и том же «фиксированном» положении относительно Солнца. Это означает, что спутник всегда посещает одно и то же место в одно и то же местное время — например, пролетая над Парижем каждый день ровно в полдень.

Это означает, что спутник всегда будет наблюдать за точкой на Земле как бы постоянно в одно и то же время суток, что служит ряду приложений; например, это означает, что ученые и те, кто использует спутниковые снимки, могут сравнить, как что-то меняется с течением времени.

Это потому, что если вы хотите наблюдать за областью, делая серию изображений определенного места через много дней, недель, месяцев или даже лет, то было бы не очень полезно сравнивать где-то в полночь, а затем в полдень — нужно сделать каждый снимок максимально похожим на предыдущий. Поэтому ученые используют такие серии изображений, чтобы исследовать, как возникают погодные условия, чтобы помочь предсказать погоду или штормы; при наблюдении за чрезвычайными ситуациями, такими как лесные пожары или наводнения; или для накопления данных о долгосрочных проблемах, таких как вырубка лесов или повышение уровня моря.

Часто спутники в SSO синхронизируются таким образом, что они постоянно находятся на рассвете или в сумерках — это потому, что, постоянно перемещаясь на закате или восходе солнца, они никогда не будут иметь Солнце под углом, где их затеняет Земля. Спутник на солнечно-синхронной орбите обычно находится на высоте от 600 до 800 км. На расстоянии 800 км он будет двигаться со скоростью примерно 7,5 км в секунду.

Запуск и подъем в космос (желтая линия) становится переходной на геостационарную орбиту (синяя линия), когда ракета выводит спутник в космос на пути к геостационарной орбите (красная линия).

Переходные орбиты и геостационарные переходные орбиты (GTO)

Переходные орбиты — это особый вид орбит, используемый для перехода с одной орбиты на другую. Когда спутники запускаются с Земли и доставляются в космос с помощью таких ракет-носителей, как Ariane 5, спутники не всегда размещаются непосредственно на своей конечной орбите. Часто вместо этого спутники размещают на переходной орбите: орбите, на которой, используя относительно небольшую энергию встроенных двигателей, спутник или космический корабль могут перемещаться с одной орбиты на другую.

Это позволяет спутнику достичь, например, такой высокой орбиты, как GEO, фактически не нуждаясь в ракете-носителе, чтобы пройти весь путь до этой высоты, что потребует больше усилий — это все равно, что срезать путь. Достижение GEO таким образом является примером одной из наиболее распространенных переходных орбит, называемой геостационарной переходной орбитой (GTO).

Орбиты имеют разные эксцентриситеты – мера того, насколько круглой (круглой) или эллиптической (сплющенной) является орбита. На идеально круглой орбите спутник всегда находится на одном и том же расстоянии от поверхности Земли, но на орбите с большим эксцентриситетом траектория выглядит как эллипс.

На орбите с большим эксцентриситетом, подобной этой, спутник может быстро уйти от очень далекого к очень близкому к поверхности Земли в зависимости от того, где находится спутник на орбите. На переходных орбитах полезная нагрузка использует двигатели для перехода с орбиты с одним эксцентриситетом на другую, что переводит ее на более высокие или более низкие орбиты.

После старта ракета-носитель направляется в космос по траектории, показанной на рисунке желтой линией. В пункте назначения ракета выпускает полезную нагрузку, которая выводит ее на эллиптическую орбиту, следуя синей линии, которая отправляет полезную нагрузку дальше от Земли. Самая удаленная от Земли точка на синей эллиптической орбите называется апогеем, а ближайшая точка называется перигеем.

Когда полезная нагрузка достигает апогея на высоте 35 786 км на геостационарной орбите, она запускает свои двигатели таким образом, что выходит на круговую геоорбиту и остается там, как показано красной линией на диаграмме. Итак, в частности, GTO — это синий путь от желтой орбиты к красной орбите.

Телескоп ESA Gaia вращается вокруг точки L. Точка находится точно за Землей, поэтому в этот момент Гайя будет находиться в тени Земли и не сможет получать солнечный свет, необходимый для питания ее солнечных батарей. Каждые несколько лет Gaia использует свои двигатели для корректировки своего положения, чтобы поддерживать эту орбиту.

Точки Лагранжа

Для многих космических аппаратов, выводимых на орбиту, нахождение слишком близко к Земле может нарушить их миссию — даже на более удаленных орбитах, таких как ГСО.

Например, для космических обсерваторий и телескопов, задачей которых является фотографирование глубокого темного космоса, нахождение рядом с Землей чрезвычайно вредно, потому что Земля естественным образом излучает видимый свет и инфракрасное излучение, которые не позволяют телескопу обнаруживать любые слабые огни, такие как далекие галактики. Фотографировать темное пространство с помощью телескопа рядом с нашей светящейся Землей было бы так же безнадежно, как пытаться сфотографировать звезды с Земли средь бела дня.

Точки Лагранжа, или L-точки, допускают орбиты, которые находятся намного дальше (более миллиона километров) и не обращаются непосредственно вокруг Земли. Это определенные точки далеко в космосе, где гравитационные поля Земли и Солнца объединяются таким образом, что космические аппараты, вращающиеся вокруг них, остаются стабильными и, таким образом, могут быть «привязаны» относительно Земли. Если бы космический корабль был запущен в другие точки космоса, очень удаленные от Земли, они естественным образом попали бы на орбиту вокруг Солнца, и эти космические корабли вскоре оказались бы далеко от Земли, что затруднило бы связь. Вместо этого космический корабль, запущенный в эти специальные L-точки, остается неподвижным и остается рядом с Землей с минимальными усилиями, не переходя на другую орбиту.

Наиболее часто используемыми L-точками являются L1 и L2. Оба они находятся в четыре раза дальше от Земли, чем Луна — 1,5 миллиона км по сравнению с 36 000 км на ГСО — но это все равно лишь примерно 1% расстояния Земли от Солнца.

Многие наблюдательные и научные миссии ЕКА были, есть или будут выходить на орбиту вокруг L-точки. Например, солнечный телескоп SOHO и LISA Pathfinder в точке Солнце-Земля L1; Гершель, Планк, Гайя, Евклид, Платон, Ариэль, JWST и телескоп Афина находятся или будут находиться в точке L2 Солнце-Земля.

Спасибо за лайк

Вам уже понравилась эта страница, вы можете поставить лайк только один раз!

Что такое низкая околоземная орбита?

Спутник на низкой околоземной орбите
(Изображение предоставлено: Getty Images)

Проще говоря, низкая околоземная орбита (НОО) — это именно то, на что это похоже: орбита вокруг Земли с высотой, лежащей ближе к нижней границе диапазона возможных орбит. Это около 1200 миль (2000 километров) или меньше. Большинство спутников находятся на НОО, как и Международная космическая станция (МКС).

Чтобы оставаться на этой орбите, спутник должен двигаться со скоростью около 17 500 миль в час (7,8 км в секунду), при которой ему требуется около 90 минут, чтобы совершить полный оборот вокруг планеты.

Теория низкой околоземной орбиты

Орбиты возможны благодаря силе гравитации — той самой силе, которая удерживает нас на поверхности планеты. Точно так же, как мы уплыли бы в космос, если бы гравитации не существовало, так и спутник улетел бы по касательной, если бы не было силы, поддерживающей его движение вокруг Земли.

Это действительно происходит в случае космического корабля, который движется очень быстро — быстрее, чем скорость убегания Земли, которая составляет 25 000 миль в час (11,2 км/с). С другой стороны, если объект движется намного медленнее, например, суборбитальная ракета Blue Origin New Shepard, он упадет обратно на Землю так же уверенно, как и вы, подпрыгнув в воздух.

Похожие: Космическая собака Лайка: первое живое существо на орбите0259 гравитация предотвращает отлет объекта по касательной. В результате объект, движущийся с такой скоростью, будет просто вращаться вокруг Земли . Это горизонтальная скорость, параллельная поверхности планеты.

Это может показаться запутанным, если вы когда-либо наблюдали космический запуск, потому что ракеты обычно взлетают прямо вертикально, когда они стартуют. Но это потому, что им нужно как можно быстрее подняться над атмосферой или большей ее частью, чтобы избежать сил сопротивления. Но как только они оказываются над атмосферой, они переходят к горизонтальному движению. Когда спутник достигает орбитальной скорости, он официально находится на орбите.

Спутники на низкой околоземной орбите

Орбитальная скорость 7,8 км/с (17 500 миль/ч) относится к режиму НОО чуть выше атмосферы Земли . На больших высотах скорость, необходимая для удержания спутника на орбите, меняется. На самом деле, это фактически уменьшается с увеличением высоты.

Однако это не означает, что ракете нужно затратить меньше энергии, чтобы вывести спутник на более высокую орбиту. Это потому, что требуется огромное количество энергии только для того, чтобы достичь этой большей высоты. Это дополнительное усилие для достижения больших высот является одной из причин, по которой большинство спутников размещается на НОО, наряду с другими соображениями, такими как изображения с более высоким разрешением, которые спутники наблюдения за Землей могут получать с более близкого расстояния.

Истории по теме

Однако есть одна особая высотная орбита, на которую стоит приложить дополнительные усилия, — это геосинхронная орбита (GEO).

Спутник на низкой околоземной орбите совершает около 16 оборотов в день или за каждый полный оборот самой Земли. Однако GEO находится на высоте около 22 000 миль (36 000 км), и в этот момент орбитальная скорость замедлилась, поэтому одна орбита соответствует ровно одному обороту Земли.

Это означает, что спутник на такой высоте эффективно зависает над одной точкой на поверхности Земли, что делает его особенно полезным для спутникового телевидения и других систем связи.

Спутниковые орбиты обычно следуют по траектории овального типа, называемой эллипсом, длина и ширина которого известны как большая и малая оси.

Когда эти две оси равны по размеру, орбита представляет собой идеальный круг, который является частным случаем эллипса. Большинство спутников имеют почти круговые орбиты, но в некоторых случаях эллипс может быть гораздо более вытянутым, при этом большая ось намного длиннее малой оси.

Орбита «Молния», например, используемая для связи в северных широтах, имеет нижнюю точку около 308 миль (495 км), но высшая точка составляет около 25 000 миль (40 000 км).

НОО — самый распространенный тип орбиты, но не единственный; вот некоторые другие.

Дополнительные ресурсы

Для получения дополнительной информации о низкой околоземной орбите и разработке спутников ознакомьтесь с «Проектированием низкоорбитальных спутников (Библиотека космических технологий, книга 36) (открывается в новой вкладке)» Джорджа Себастьена и др.