Требуется перевести искусственный спутник, летящий по орбите радиусом (или большой полуосью, что для круговой орбиты, очевидно, одно и то же), равным a 1 , на орбиту ра-диусом a 2 (рис. 43).
Вычисление скоростей
Скорость искусственного спутника на орбите радиусом а равна:
v 1 = √(GM / a ).
Эта скорость называется первой космической скоростью на расстоя-нии a . Приняв за единицу длины радиус первой орбиты a 1 , интеграл энергии можно переписать в виде
v 2 = v 1 2 . ((2 / r ) — (1 / a )),
где v 1 — первая космическая скорость на расстоянии a 1 . В ин-тересующих нас случаях (переход с одной орбиты искусственного спутника Земли на дру-гую и перелёт с Земли на другую планету) за a 1 принимают значение радиуса Земли, или радиуса земной орбиты. В пер-вом случае v 1 = 8 км/с, во втором v 1 = 30 км/с.
Для перехода на орбиту радиусом a 2 нужно перевести искусственный спутник на промежуточную орбиту, представляющую собой эллипс, ка-сающийся как нижней, так и верхней орбиты (рис. 43). Большая полуось этого эллипса равна a пр = (a 1 + a 2) / 2.
На промежуточной орбите (точка A на рисунке 43) в пери-гее спутник должен иметь скорость:
v пр 2 = v 1 2 (2a 2 / (a 2 + a 1)).
Так как v пр > v 1 , то для перехода на промежуточную орби-ту нужно увеличить скорость искусственного спутника.
В точке B (рис. 43) скорость искусственного спутника, летящего по проме-жуточной орбите, меньше, чем первая космическая скорость на этом расстоянии:
v прв 2 = v 2 2 (2a 1 / (a 2 + a 1)).
Поэтому для окончательного перехода на новую орбиту ско-рость спутника должна быть ещё раз увеличена.
Вычисление времени
Если стоит задача не просто перевести искусственный спутник с орбиты на ор-биту, а провести стыковку с другим искусственным спутником (спутником-мишенью), то запуск должен производиться в строго определённое время, чтобы оба спутника подошли к точке B (рис. 43) одновре-менно. Для этого спутник-мишень в момент начала перевода должен находиться в точке C . Для определения дуги CB вос-пользуемся третьим законом Кеплера .
Поскольку период обращения спутника-мишени (летящего по орбите радиусом а 2) равен T 2 = 1,65 . 10 -4 √a 2 3 , а время пере-лёта равно половине периода для промежуточной орбиты t = 1 / 2 T пр = 0,83 . 10 -4 √a пр 3 , то длина дуги BC находится по фор-муле Материал с сайта
α = 360° . T пр / T 2 = 180° . √(1/8 . (1 + a 1 /a 2)),
что и определяет время старта искусственного спутника. Он производится в момент, когда спутник находится в точке A , а спутник-мишень прохо-дит точку C (рис. 43).
Очевидно, что полученные формулы непосредственно при-меняются к расчётам полётов к Луне (космический аппарат сначала выводится на низкую круговую орбиту) и к
Спутник Земли — это любой объект, который движется по искривленному пути вокруг планеты. Луна — это оригинальный, естественный спутник Земли, и есть много искусственных спутников, обычно на близкой орбите к Земле. Путь, по которому проходит спутник, — это орбита, которая иногда принимает форму круга.
Содержание:
Чтобы понять, почему спутники двигаются таким образом, мы должны вернуться к нашему другу Ньютону. существует между любыми двумя объектами во Вселенной. Если бы не эта сила, спутник, движущийся вблизи планеты, продолжал бы двигаться с той же скоростью и в том же направлении — по прямой. Однако этот прямолинейный инерционный путь спутника уравновешен сильным гравитационным притяжением, направленным к центру планеты.
Орбиты искусственных спутников Земли
Иногда орбита искусственного спутника выглядит как эллипс, раздавленный круг, который перемещается вокруг двух точек, известных как фокусы. Применяются те же основные законы движения, за исключением того, что планета находится в одном из фокусов. В результате, чистая сила, применяемая к спутнику, не равномерна по всей орбите, и скорость спутника постоянно изменяется. Он движется быстрее всего, когда он ближе всего к Земле — точка, известная как перигей — и самая медленная, когда она находится дальше всего от Земли — точка, известная как апогей.
Существует множество различных спутниковых орбит Земли. Те, которые получают наибольшее внимание — это геостационарные орбиты, поскольку они неподвижны над определенной точкой Земли.
Орбита, выбранная для искусственного спутника, зависит от ее применения. Например, для прямого вещательного телевидения используется геостационарная орбита. Многие спутники связи также используют геостационарную орбиту. Другие спутниковые системы, такие как спутниковые телефоны, могут использовать низкоземные орбиты.
Аналогичным образом спутниковые системы, используемые для навигации, такие как система Navstar или Global Positioning (GPS), занимают относительно низкую орбиту Земли. Есть также много других типов спутников. От метеорологических спутников, до спутников для исследований. Каждый из них будет иметь свой собственный тип орбиты в зависимости от его применения.
Фактическая выбранная орбита спутника Земли будет зависеть от факторов, включая ее функцию, и от области, в которой она должна служить. В некоторых случаях орбита спутника Земли может достигать 100 миль (160 км) для низкоорбитальной орбиты LEO, в то время как другие могут достигать более 22 000 миль (36000 км), как в случае GEO-орбитальной орбиты GEO.
Первый искусственный спутник земли
Первый искусственный спутник земли был запущен 4 октября 1957 года Советским Союзом и был первым искусственным спутником в истории.
Спутник 1 был первым из нескольких спутников, запущенных Советским Союзом в программе «Спутник», большинство из которых были успешными. Спутник 2 следовал за вторым спутником на орбите, а также первым, чтобы нести животное на борту, суку по имени Лайка. Первый провал потерпел Спутник 3.
Первый спутник земли имел приблизительную массу 83 кг, имел два радиопередатчика (20,007 и 40,002 МГц) и вращался на орбите Земли на расстоянии 938 км от своего апогея и 214 км на своем перигее. Анализ радиосигналов использовался для получения информации о концентрации электронов в ионосфере. Температура и давление были закодированы в течение длительности радиосигналов, которые он излучал, что указывает на то, что спутник не был перфорирован метеоритом.
Первый спутник земли представлял собой алюминиевую сферу диаметром 58 см, имеющую четыре длинные и тонкие антенны длиной от 2,4 до 2,9 м. Антенны выглядели как длинные усы. Космический аппарат получил информацию о плотности верхних слоев атмосферы и распространении радиоволн в ионосфере. Приборы и источники электрической энергии были размещены в капсуле, которая также включала радиопередатчики, работающие в 20.007 и 40.002 МГц (около 15 и 7,5 м на длине волны), выбросы были сделаны в альтернативных группах по 0, 3 с продолжительности. Заземление телеметрии включало данные о температуре внутри и на поверхности сферы.
Поскольку сфера была заполнена азотом под давлением, у «Спутника 1» появилась первая возможность обнаружить метеориты, хотя она и не обнаружила. Потеря давления внутри, из-за проникновения на внешнюю поверхность, была отражена в данных о температуре.
Виды искусственных спутников
Искусственные спутники бывают разных видов, форм, размеров и играют разные роли.
- Спутники погоды помогают метеорологам прогнозировать погоду или видеть, что происходит на данный момент. Хорошим примером является геостационарный эксплуатационный экологический спутник (GOES). Эти спутники земли обычно содержат камеры, которые могут возвращать фотографии земной погоды, либо с фиксированных геостационарных положений, либо с полярных орбит.
- Спутники связи позволяют передавать телефонные и информационные разговоры через спутник. Типичные спутники связи включают Telstar и Intelsat. Самой важной особенностью спутника связи является приемоответчик — радиоприемник, который принимает разговор на одной частоте, а затем усиливает его и повторно передает обратно на Землю на другой частоте. Спутник обычно содержит сотни или тысячи транспондеров. Коммуникационные спутники обычно геосинхронны.
- Широковещательные спутники передают телевизионные сигналы от одной точки к другой (аналогично спутникам связи).
- Научные спутники , такие как Космический телескоп Хаббл, выполняют всевозможные научные миссии. Они смотрят на все, от солнечных пятен до гамма-лучей.
- Навигационные спутники помогают кораблям и самолетам перемещаться. Самыми известными являются спутники GPS NAVSTAR.
- Спасательные спутники реагируют на сигналы радиопомех.
- Спутники наблюдения Земли проверяют планету на предмет изменений во всем: от температуры, лесонасаждений, до покрытия ледяного покрова. Самыми известными являются серии Landsat.
- Военные спутники Земли находятся на орбите, но большая часть фактической информации о положении остается секретной. Спутники могут включать ретрансляцию зашифрованной связи, ядерный мониторинг, наблюдение за передвижениями противника, раннее предупреждение о запуске ракет, подслушивание наземных радиолиний, радиолокационную визуализацию и фотографии (с использованием, по сути, больших телескопов, которые фотографируют интересные в военном отношении области).
Земля с искусственного спутника в реальном времени
Изображения земли с искусственного спутника, транслируемое в режиме реального времени НАСА с Международной космической станции. Изображения захватываются четырьмя камерами высокого разрешения, изолированными от низких температур, что позволяет нам чувствовать себя ближе к космосу, чем когда-либо.
Эксперимент (HDEV) на борту МКС был активирован 30 апреля 2014 года. Он установлен на внешнем грузовом механизме модуля Columbus Европейского космического агентства. Этот эксперимент включает несколько видеокамер высокой четкости, которые заключены в корпус.
Совет; поместите плеер в HD и полный экран. Бывают случаи, когда экран будет черным, это может быть по двум причинам: станция проходит через зону орбиты, где она находится ночью, орбита длится приблизительно 90 мин. Либо экран темнеет когда камеры меняются.
Сколько спутников на орбите Земли 2018?
Согласно индексу объектов, запускаемых в космическое пространство, которое ведет Управление Организации Объединенных Наций по вопросам космического пространства (UNOOSA), в настоящее время на орбите Земли около 4 256 спутников, что на 4,39% больше, чем в прошлом году.
221 спутник был запущен в 2015 году, что является вторым по величине за один год, хотя он ниже рекордного количества 240, запущенного в 2014 году. Увеличение числа спутников, вращающихся вокруг Земли, меньше, чем число, запущенное в прошлом году, поскольку спутники имеют ограниченную продолжительность жизни. Большие спутники связи от 15 и более лет, в то время как малые спутники, такие как CubeSat, могут рассчитывать только на срок службы 3-6 месяцев.
Сколько из этих орбитальных спутников Земли работает?
Союз ученых (UCS) уточняет, какие из этих орбитальных спутников работают, и это не так много, как вы думаете! В настоящее время существует только 1 419 оперативных спутников Земли- всего около одной трети из всего числа на орбите. Это означает, что вокруг планеты много бесполезного металла! Вот почему существует большой интерес со стороны компаний, которые смотрят, как они захватывают и возвращают космический мусор, с использованием таких методов, как космические сети, рогатки или солнечные паруса.
Что делают все эти спутники?
Согласно данным UCS, основными целями операционных спутников являются:
- Связь — 713 спутника
- Наблюдение Земли / наука — 374 спутника
- Технологическая демонстрация / разработка с использованием 160 спутников
- Навигация & GPS — 105 спутника
- Космическая наука — 67 спутников
Следует отметить, что некоторые спутники имеют несколько целей.
Кому принадлежат спутники Земли?
Интересно отметить, что в базе данных UCS есть четыре основных типа пользователей, хотя принадлежность 17% спутников у нескольких пользователей.
- 94 спутника, зарегистрированны гражданскими лицами: они как правило, являются учебными заведениями, хотя есть и другие национальные организации. 46% этих спутников имеют цель развитие технологий, таких как наука о Земле и космосе. Наблюдение составляют еще 43%.
- 579 принадлежат коммерческим пользователям: коммерческие организации и государственные организации, которые хотят продавать собранные ими данные. 84% этих спутников сосредоточены на услугах связи и глобального позиционирования; из оставшихся 12% — спутники наблюдения Земли.
- 401 спутник принадлежит государственными пользователями: в основном национальные космические организации, а также другие национальные и международные органы. 40% из них — спутники связи и глобального позиционирования; еще 38% сосредоточено на наблюдении Земли. Из оставшихся — развитие космической науки и техники составляет 12% и 10% соответственно.
- 345 спутника принадлежат военным: здесь снова сосредоточена связь, наблюдения Земли и системы глобального позиционирования, причем 89% спутников имеют одну из этих трех целей.
Сколько спутников у стран
По данным UNOOSA около 65 стран запустили спутники, хотя в базе данных UCS имеется только 57 стран, зарегистрированных с использованием спутников, и некоторые спутники перечислены с совместными / многонациональными операторами. Самые большие:
- США с 576 спутниками
- Китай с 181 спутниками
- Россия с 140 спутниками
- Великобритания указана как имеющая 41 спутник, плюс участвует в дополнительных 36 спутниках, которыми располагает Европейское космическое агентство.
Помните, когда вы смотрите!
В следующий раз, когда вы посмотрите на ночное небо, помните, что между вами и звездами есть около двух миллионов килограммов металла, окружающего Землю!
Первый искусственный спутник Земли создали и запустили в космос в СССР. Произошло это 4 октября 1957 года. В этот день радиостанции всего мира прервали свои передачи, чтобы сообщить самую главную новость. Русское слово «спутник» вошло во все языки мира.
Это был фантастический прорыв человечества в освоении космического пространства, и он положил начало великой Космической Эре всего человечества. И пальма первенства по праву принадлежит СССР.
Вот снимок, сделанный в холле Института космических исследований Российской Академии Наук.
На переднем плане - Первый Спутник, высшее технологическое достижение своего времени.
На втором - сотрудники ИКИ - выдающиеся ученые, создатели первого спутника, атомного оружия, космической науки и техники.
Если не читается на снимке, вот их имена:
Валентин Семенович Эткин - зондирование поверхности Земли из космоса дистанционными радиофизическими методами.
Яков Борисович Зельдович - физик-теоретик, неоднократно удостаивался Сталинской премии 1-й степени за специальные работы, связанные с атомной бомбой. Трижды Герой Соц.Труда.
4 октября 1957 года навсегда вошло в историю человечества как начало новой эпохи - космической. Именно в этот день с космодрома Байконур был отправлен бороздить космос первый искусственный спутник (ИСЗ) - «Спутник-1». Весил он сравнительно немного - 83,6 килограмма, однако на то время доставка на орбиту даже такой «крошки» была весьма серьезной задачей.
Думаю, что в России не найдется человека, который бы не знал о том, кто был первым человеком в космосе.
С первым спутником ситуация посложнее. Многие даже не знают, какой стране он принадлежал.
Так началась новая эра в науке и легендарная космическая гонка между СССР и США.
Эпоха ракетостроения начинается в начале прошлого столетия, с теории. Именно тогда выдающийся ученый Циолковский в своей статье о реактивном двигателе фактически предсказал появление спутников. Несмотря на то, что у профессора было много учеников, которые продолжили популяризовать его идеи, многие считали его всего лишь мечтателем.
Затем настали новые времена, у страны было множество дел и проблем, кроме ракетостроения. Но спустя два десятка лет Фридрихом Цандером и знаменитым ныне инженером авиатором Короленко была основана группа по изучению реактивного движения. После этого было несколько событий, которые привели к тому, что спустя 30 лет в космос был запущен первый спутник, а еще через какое-то время и человек:
1933 год - запуск первой ракеты с реактивным двигателем;
1943 год - изобретение немецких ракет ФАУ-2;
1947–1954 гг. - запуски ракет P1-P7.
Сам аппарат был готов в середине мая в 7 часов вечера. Его устройство было довольно простым, на нем находилось 2 маяка, которые позволяли измерять траектории его полета. Интересно, что после отправки извещения о том, что спутник готов к полету, Королев не получил из Москвы никакого ответа и самостоятельно принял решение о постановке спутника на стартовую позицию.
Подготовкой и запуском спутника руководил С.П.Королев. 1440 полных оборотов спутник совершил за 92 дня, после чего сгорел, войдя в плотные слои атмосферы. Радиопередатчики после старта работали две недели.
Первому спутнику дали название «ПС-1». Когда рождался проект космического первенца, среди инженеров и конструкторов-разработчиков шли споры: каким ему быть по форме? Выслушав доводы всех сторон, Сергей Павлович категорически заявил: «Шар и только шар!» - и, не дожидаясь вопросов, объяснил свой замысел: «Шар, его форма, условия его обитания с точки зрения аэродинамики досконально изучены.
Известны его плюсы и минусы. И это имеет немаловажное значение.
Поймите - ПЕРВЫЙ! Когда человечество увидит искусственный спутник, он должен вызвать у него добрые чувства. Что может быть выразительнее шара? Он близок к форме естественных небесных тел нашей Солнечной системы. Люди воспримут спутник как некий образ, как символ космической эры!
На борту его считаю нужным установить такие передатчики, чтобы их позывные могли принимать радиолюбители на всех континентах. Орбитальный полёт спутника так рассчитать, чтобы, используя простейшие оптические приборы, каждый с Земли мог видеть полёт советского спутника».
Утром 3 октября 1957 года у монтажно-испытательного корпуса собрались учёные, конструкторы, члены Государственной комиссии - все, кто был связан со стартом. Ждали вывоза двухступенчатой ракетно-космической системы «Спутник» на стартовую площадку.
Открылись металлические ворота. Мотовоз как бы вытолкнул размещённую на специальной платформе ракету. Сергей Павлович, устанавливая новую традицию, снял шляпу. Его примеру высокой уважительности к труду, создавшему это чудо техники, последовали и другие.
Королёв сделал несколько шагов за ракетой, остановился и по старому русскому обычаю произнёс: «Ну, с Богом!».
До начала космической эры оставались считанные часы. Что ожидало Королёва и его соратников? Будет ли 4 октября тем победным днём, о котором мечтал он многие годы? Небо, в ту ночь усеянное звёздами, казалось, стало ближе к Земле. И все, кто присутствовал на стартовой площадке, невольно смотрели на Королёва. О чём думал он, глядя в тёмное небо, мерцающее мириадами близких и далёких звёзд? Может быть, ему вспоминались слова Константина Эдуардовича Циолковского: «Первый великий шаг человечества состоит в том, чтобы вылететь за атмосферу и сделаться спутником Земли»?
Последнее перед стартом заседание Государственной комиссии. До начала эксперимента оставался час с небольшим. Слово предоставили С.П. Королёву, все ждали подробного доклада, но главный конструктор был краток: «Ракета-носитель и спутник прошли стартовые испытания. Предлагаю осуществить запуск ракетно-космического комплекса в назначенное время, сегодня в 22 часа 28 минут».
И вот долгожданный пуск!
«ПЕРВЫЙ ИСКУССТВЕННЫЙ СПУТНИК ЗЕМЛИ, СОВЕТСКИЙ
КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ, ЗАПУЩЕННЫЙ НА ОРБИТУ.»
Запуск был осуществлён с 5-го научно-исследовательского полигона Министерства обороны СССР «Тюра-Там» на ракете-носителе «Спутник», созданной на базе межконтинентальной баллистической ракеты «Р7».
Запуск и полёт
В пятницу, 4 октября, в 22:28:34 по московскому времени (19:28:34 по Гринвичу) был совершён успешный запуск.
Через 295 секунд после старта ПС-1 и центральный блок (II ступень) ракеты весом 7,5 тонны были выведены на
Эллиптическую орбиту высотой в апогее 947 км, в перигее 288 км. При этом апогей находился в Южном полушарии, а перигей - в Северном полушарии. Через 314,5 секунды после старта произошли сброс защитного конуса и отделение Спутника от II ступени ракеты-носителя,и он подал свой голос. «Бип! Бип!» - так звучали его позывные.
На полигоне их ловили 2 минуты, потом Спутник ушёл за горизонт. Люди на космодроме выбежали на улицу, кричали «Ура!», качали конструкторов и военных.
И ещё на первом витке прозвучало сообщение ТАСС:
" В результате большой напряжённой работы научно-исследовательских институтов и конструкторских бюро создан первый в мире искусственный спутник Земли».
Только после приёма первых сигналов Спутника поступили результаты обработки телеметрических данных и выяснилось, что лишь доли секунды отделяли от неудачи. Перед стартом двигатель в блоке Г «запаздывал», а время выхода на режим жёстко контролируется, и при его превышении старт автоматически отменяется.
Блок вышел на режим менее чем за секунду до контрольного времени. На 16-й секунде полёта отказала система опорожнения баков (СОБ), и из-за повышенного расхода керосина центральный двигатель отключился на 1 секунду раньше расчётного времени. По воспоминаниям Б. Е. Чертока: «Ещё немного - и первая космическая скорость могла быть не достигнута.
Но победителей не судят! Великое свершилось!».
Наклонение орбиты «Спутника-1» составляло около 65 градусов, это означало, что «Спутник-1» летал приблизительно между Северным полярным кругом и Южным полярным кругом, вследствие вращения Земли за время каждого витка смещаясь на 24 градуса по долготе 37.
Период обращения «Спутника-1» первоначально составлял 96,2 минуты, затем он постепенно уменьшался ввиду снижения орбиты, например, через 22 дня он стал меньше на 53 секунды.
История создания
Полёту первого спутника предшествовала длительная работа учёных и конструкторов, значительную роль в которой сыграли ученые.
Вот их имена:
Валентин Семенович Эткин - зондирование поверхности Земли из космоса дистанционными радиофизическими методами.
Павел Ефимович Эльясберг - при запуске первого Искусственного спутника Земли руководил работами по определению орбит и прогнозированием движения спутника по результатам измерений.
Ян Львович Зиман - кандидатская диссертация, защищённая в МИИГАиК, была посвящена вопросам выбора орбит для спутников.
Георгий Иванович Петров - вместе с С.П.Королёвым и М.В.Келдышем стоявший у истоков космонавтики.
Иосиф Самуилович Шкловский - основатель школы современной астрофизики.
Георгий Степанович Нариманов - программы и методы навигационно-баллистического обеспечения при управлении полётами искусственных спутников земли.
Константин Иосифович Грингауз - первый искусственный спутник Земли, запущенный в 1957 г., нес на борту радиопередатчик, созданный научно-технической группой под руководством К. И. Грингауза.
Юрий Ильич Гальперин - магнитосферные исследования.
Семен Самойлович Моисеев - плазма и гидродинамика.
Василий Иванович Мороз - Физика планет и малых тел Солнечной системы.
Устройство спутника
Корпус спутника состоял из двух силовых полусферических оболочек диаметром 58,0 см из алюминиево-магниевого сплава АМг-6 толщиной 2 мм со стыковочными шпангоутами, соединёнными между собой 36 шпильками М8×2,5. Перед запуском спутник был заполнен сухим газообразным азотом под давлением 1,3 атмосферы. Герметичность стыка была обеспечена прокладкой из вакуумной резины. Верхняя полуоболочка имела меньший радиус и прикрывалась полусферическим внешним экраном толщиной 1 мм для обеспечения теплоизоляции.
Поверхности оболочек полировались и обрабатывались для придания им специальных оптических свойств. На верхней полуоболочке располагались крест-накрест две уголковые вибраторные антенны, обращённые назад; каждая состояла из двух плеч-штырей длиной по 2,4 м (УКВ-антенна) и по 2,9 м (КВ-антенна), угол между плечами в паре - 70°; плечи разводились на требуемый угол пружинным
механизмом после отделения от ракеты-носителя. Такая антенна обеспечивала близкое к равномерному излучение во всех направлениях, что требовалось для устойчивого радиоприёма в связи с тем, что спутник был неориентирован. Конструкция антенн была предложена Г. Т. Марковым (МЭИ). На передней полуоболочке находились четыре гнезда для крепления антенн со штуцерами
гермовводов и фланец заправочного клапана. На задней полуоболочке располагался блокировочный пяточный контакт, который включал автономное бортовое электропитание после отделения спутника от ракеты-носителя, а также фланец испытательного системного разъема.
Внутри герметичного корпуса были размещены:
блок электрохимических источников (серебряно-цинковые аккумуляторы); радиопередающее устройство; вентилятор, включающийся от термореле при температуре выше +30°С и выключающийся при понижении температуры до +20…23°С; термореле и воздуховод системы терморегулирования;
коммутирующее устройство бортовой электроавтоматики; датчики температуры и давления;
бортовая кабельная сеть. Масса - 83,6 кг.
Параметры полёта
Начало полёта - 4 октября 1957 года в 19:28:34 по Гринвичу.
Окончание полёта - 4 января 1958 года.
Масса аппарата - 83,6 кг.
Максимальный диаметр - 0,58 м.
Наклонение орбиты - 65,1°.
Период обращения - 96,2 минуты.
Перигей - 228 км.
Апогей - 947 км.
Витков - 1440.
Память
В честь начала космической эры человечества в 1964 году в Москве на проспекте Мира был открыт 99-метровый обелиск «Покорителям космоса».
В честь 50-летия запуска «Спутника-1» 4 октября 2007 года в городе Королёве на проспекте Космонавтов был открыт памятник «Первому искусственному спутнику Земли».
* * *
Набирая скорость, ракета уверенно уходила ввысь. На стартовой площадке собрались все, кто был причастен к запуску спутника. Нервное возбуждение не ослабевало. Все ждали, когда спутник облетит Землю и появится над космодромом. «Есть сигнал», - раздался по громкой связи голос оператора.
В ту же секунду из динамика полился над степью звонкий, уверенный голос спутника. Все дружно зааплодировали. Кто-то закричал «Ура!», победный клич подхватили остальные. Крепкие рукопожатия, объятия. Воцарилась атмосфера счастья… Королёв оглянулся: Рябинин, Келдыш, Глушко, Кузнецов, Нестеренко, Бушуев, Пилюгин, Рязанский, Тихонравов. Все здесь, все рядом - «могучая кучка в науке и технике», приверженцы идей Циолковского.
Казалось, всеобщее ликование собравшихся в эти минуты на стартовой площадке невозможно унять. Но вот на импровизированную трибуну поднялся Королёв. Воцарилась тишина. Он не скрывал своей радости: глаза его блестели, лицо, обычно строгое, светилось.
«Сегодня свершилось то, о чём мечтали лучшие сыны человечества и среди них наш знаменитый учёный Константин Эдуардович Циолковский. Он гениально предсказал, что человечество не останется вечно на Земле. Спутник - первое подтверждение его пророчества. Штурм космоса начался. Мы можем гордиться, что его начала наша Родина. Всем - большое русское спасибо!»
Приведём отзывы из зарубежной прессы.
Итальянский учёный Бениамино Сегре, узнав о спутнике, сказал: «Как человек и как учёный я горжусь триумфом человеческого разума, подчёркивающим высокий уровень социалистической науки».
Отзыв «Нью-Йорк Таймс»: «Успех СССР прежде всего показывает, что это величайший подвиг советской науки и техники. Такой подвиг мог быть совершён лишь страной, располагающей первоклассными условиями в очень широкой области науки и техники».
Любопытно заявление немецкого ракетчика Германа Оберта: «Решить успешно такую сложную задачу, как запуск первого спутника Земли, могла только страна, обладающая огромным научно-техническим потенциалом. Надо было располагать также немалым числом специалистов. И их Советский Союз имеет. Я восхищаюсь талантом советских учёных».
Самую глубокую оценку свершившемуся дал учёный-физик, лауреат Нобелевской премии Фредерик Жолио-Кюри: «Это великая победа человека, которая является поворотным пунктом в истории цивилизации. Человек больше не прикован к своей планете».
На всех языках мира в этот день звучало: «космос», «спутник», «СССР», «русские учёные».
В 1958 году С.П. Королёв выступает с докладом «О программе исследования Луны», руководит запуском геофизической ракеты с исследовательской аппаратурой и двумя собаками в спусковом аппарате, участвует в организации полёта третьего искусственного спутника Земли - первой научной станции. И ещё очень много другой научной работы было сделано под его руководством.
И наконец триумф науки - 12 апреля 1961 года. Сергей Павлович Королёв - руководитель исторического полёта человека в космос. Этот день стал событием в истории человечества: человек впервые победил земное тяготение и устремился в космическое пространство… Тогда требовались настоящие отвага и мужество, чтобы сесть в «космический шарик», как иногда называли корабль «Восток», и, не думая о собственной судьбе, унестись в безграничное звёздное пространство.
Накануне Королёв выступил перед членами Государственной комиссии: «Дорогие товарищи! Не прошло и четырёх лет с момента запуска первого искусственного спутника Земли, а мы уже готовы к первому полёту человека в космос. Здесь присутствует группа космонавтов, каждый из них готов совершить полёт. Решено, что первым полетит Юрий Гагарин. За ним в недалёком будущем полетят другие. На очереди у нас новые полёты, которые будут интересны для науки и для блага человечества».
Остался незаконченным марсианский проект Королёва. Придут новые, те, кто продолжит этот проект и поведёт свои корабли по Млечному Пути к дальним планетам, к дальним мирам...
От себя можно добавить, что славу Отечеству приносят и будут приносить герои науки, жизнью своею запечатлевшие Знание.
Над нами те ж, как древле, небеса,
И так же льют нам благ своих потоки,
И в наши дни творятся чудеса,
И в наши дни являются пророки...
Демонстрационный вариант ЕГЭ 2019 г. – задание №6. Искусственный спутник Земли перешёл с одной круговой орбиты на другую, на новой орбите скорость его движения меньше, чем на прежней. Как изменились при этом потенциальная энергия спутника в поле тяжести Земли и его период обращения вокруг Земли?
1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется
Запишите в таблицу
Ответ: 11
Демонстрационный вариант ЕГЭ 2018 г. – задание №6. В результате перехода спутника Земли с одной круговой орбиты на другую скорость его движения уменьшается. Как изменяются при этом центростремительное ускорение спутника и период его обращения вокруг Земли?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется
Запишите в таблицу
выбранные цифры для каждой физической величины.
Цифры в ответе могут повторяться.
Решение:
1) Центростремительное ускорение спутника: уменьшается
⇒ a y ↓, F T
⇒ a y ↓, V 2 ↓, r
2) Период обращения спутника вокруг Земли: увеличивается
⇒ r , V ↓, T
Ответ: 21
Демонстрационный вариант ЕГЭ 2017 г. – задание №6
Высота полёта искусственного спутника над Землёй увеличилась с 400 до 500 км. Как изменились в результате этого скорость спутника и его потенциальная энергия?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1. увеличилась
2. уменьшилась
3. не изменилась
Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Решение:
На спутник действует сила притяжения со стороны Земли, она сообщает ему центростремительное ускорение:
R — расстояние от спутника до центра Земли, которое увеличилось, в следствие чего скорость движения уменьшилась.
Так как расстояние увеличилось, то и потенциальная энергия увеличилась.
Ответ: 21
Демонстрационный вариант ЕГЭ 2016 г. – задание №6
На поверхности воды плавает сплошной деревянный брусок. Как изменятся глубина погружения бруска и сила Архимеда, действующая на брусок, если его заменить сплошным бруском той же плотности и высоты, но большей массы?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Решение:
Сила Архимеда – это выталкивающая сила, действующая на погруженные в жидкость тела ,
где — плотность жидкости; — объем тела; — ускорение свободного падения.
Объем тела равен , где — масса тела; — плотность тела.
Подставим в формулу силы Архимеда, получим: .
Последнее выражение показывает, что сила Архимеда и массой тела зависит прямо пропорционально, т.е. чем больше масса, тем выше сила Архимеда. Глубина останется прежней, т.к. глубина не зависит от массы, а зависит от плотности тела.
Мы давно привыкли, что живем в эпоху освоения космоса. Однако, наблюдая сегодня за огромными многоразовыми ракетами и космическими орбитальными станциями многие не осознают, что первый запуск космического аппарата состоялся не так давно – всего 60 лет назад.
Кто запустил первый искусственный спутник Земли? – СССР. Этот вопрос имеет большое значение, так как это событие дало начало так называемой космической гонке между двумя сверхдержавами: США и СССР.
Как назывался первый в мире искусственный спутник Земли? – так как подобные аппараты ранее не существовали, советские ученые посчитали, что название «Спутник-1» вполне подходит для данного аппарата. Кодовое обозначение аппарата – ПС-1, что расшифруется как «Простейший Спутник-1».
Внешне спутник имел довольно незамысловатый вид и представлял собой алюминиевую сферу диаметром 58 см к которой были прикреплены крест-накрест две изогнутые антенны, позволяющие устройству равномерно и во всех направлениях распространять радиоизлучение. Внутри сферы, сделанной из двух полусфер, скрепленных 36 болтами, располагались 50-киллограмовые серебряно-цинковые аккумуляторы, радиопередатчик, вентилятор, термостат, датчики давления и температуры. Общая масса устройства составила 83,6 кг. Примечательно, что радиопередатчик вещал в диапазоне 20 МГц и 40 МГц, то есть следить за ним могли и обычные радиолюбители.
История создания
История первого космического спутника и космических полетов в целом начинается с первой баллистической ракеты – Фау-2 (Vergeltungswaffe-2). Ракета была разработана известным немецким конструктором — Вернером фон Брауном в конце Второй мировой войны. Первый тестовый запуск прошел в 1942-м году, а боевой – 1944-м., всего было выполнено 3225 запусков в основном по территории Великобритании. После войны Вернер фон Браун сдался армии США, в связи с чем возглавил Службу проектирования и разработки вооружения в США. Еще в 1946-м году немецкий ученый представил Минобороны США доклад «Предварительная конструкция экспериментального космического корабля, вращающегося вокруг Земли», где отметил, что в течение пяти лет может быть разработана ракета, способная вывести на орбиту подобный корабль. Однако финансирование проекта не было одобрено.
13-го мая 1946-го года Иосиф Сталин принял постановление о создании ракетной отрасли в СССР. Главным конструктором баллистических ракет был назначен Сергей Королев. Следующие 10 лет учеными были разработаны межконтинентальные баллистические ракеты Р-1, Р2, Р-3 и др.
В 1948-м году ракетный конструктор Михаил Тихонравов провел доклад для научных кругов о составных ракетах и результатах расчетов, согласно которым разрабатываемые 1000-киллометровые ракеты могут достигать больших расстояний и даже вывести на орбиту искусственный спутник Земли. Однако, подобное заявление подверглось критике и не было воспринято всерьез. Отдел Тихонравова в НИИ-4 был расформирован в связи с неактуальными работами, однако позже усилиями Михаила Клавдиевича вновь собран в 1950-м году. Тогда Михаил Тихонравов уже прямо заговорил о миссии по выводу спутника на орбиту.
Модель спутника
После создания баллистической ракеты Р-3 на презентации были представлены ее возможности, согласно которым ракета была способна не только поражать цели на расстоянии 3000 км, но и вывести спутник на орбиту. Так к 1953-му году ученым все же удалось убедить высшее руководство в том, что вывод орбитального спутника возможен. А у руководителей вооруженных сил возникло понимание перспективности разработки и запуска искусственного спутника Земли (ИСЗ). По этой причине в 1954-м году было принято постановление о создании отдельной группы в НИИ-4 с Михаилом Клавдиевичем, которая занималась бы проектированием спутника и планированием миссии. В том же году группа Тихонравова представила программу освоения космоса, от запуска ИСЗ, до высадки на Луну.
В 1955-м году делегация политбюро во главе Н. С. Хрущевым посетила Ленинградский металлический завод, где было окончено строительство двухступенчатой ракеты Р-7. Впечатление делегации вылилось в подписание постановления о создании и выводе на земную орбиту спутника в ближайшие два года. Проектирование ИСЗ началось в ноябре 1956-го года, а в сентябре 1957-го года «Простейший Спутник-1» успешно прошел испытания на вибростенде и в термокамере.
Однозначно на вопрос «кто изобрел Спутник-1?» — ответить нельзя. Разработка первого спутника Земли происходила под руководством Михаила Тихонравова, а создание ракеты-носителя и вывод спутника на орбиту – под началом Сергея Королева. Однако над обоими проектами трудилось немалое число ученых и научных сотрудников.
История запуска
В феврале 1955-го года высшее руководство утвердило создание Научно-исследовательского испытательного полигона №5 (позже Байконур), который должен был располагаться в Казахстанской пустыне. На полигоне проводились испытания первых баллистических ракет типа Р-7, но по результатам пяти опытных запусков стало ясно, что массивная головная часть баллистической ракеты не выдерживает температурной нагрузки и требует доработки, что займет около полугода. По этой причине С. П. Королев запросил от Н. С. Хрущева две ракеты для экспериментального запуска ПС-1. В конце сентября 1957-го года на Байконур прибыла ракета Р-7 с облегченной головой частью и переходом под спутник. Была снята лишняя аппаратура, в результате чего масса ракеты была уменьшена на 7 тонн.
2-го октября С. П. Королев подписал приказ о летных испытаниях спутника и направил уведомление о готовности в Москву. И хотя от Москвы не пришло никаких ответов, Сергей Королев решил произвести вывод ракеты-носителя «Спутник» (Р-7) с ПС-1 на стартовую позицию.
Причина, по которой руководство потребовало вывод спутника на орбиту именно в этот период заключается в том, что с 1 июля 1957 по 31 декабря 1958 проводился так называемый Международный геофизический год. Согласно нему, в указанный период 67 стран совместно и по единой программе проводили геофизические исследования и наблюдения.
Дата запуска первого искусственного спутника — 4 октября 1957-й год. Кроме того, в тот же день проходило открытие VIII международного конгресса астронавтики в Испании, Барселона. Руководители космической программы СССР не раскрывались общественности по причине секретности проводимой работы, о сенсационном запуске спутника конгрессу сообщил академик Леонид Иванович Седов. Поэтому именно советского физика и математика Седова мировая общественность долго считала «отцом Спутника».
История полета
В 22:28:34 по московскому времени произошел запуск ракеты со спутником с первой площадки НИИП № 5 (Байконур). Спустя 295 секунд центральный блок ракеты и спутник были выведены на эллиптическую орбиту Земли (апогей – 947 км, перигей – 288 км). Еще через 20 секунд ПС-1 отделился от ракеты и подал сигнал. Это были повторяющиеся сигналы «Бип! Бип!», которые ловили на полигоне 2 минуты, до тех пор, пока «Спутник-1» не скрылся за горизонтом. На первом витке аппарата вокруг Земли Телеграфное агентство Советского Союза (ТАСС) передало сообщение об успешном запуске первого в мире ИСЗ.
После приема сигналов ПС-1 начали поступать подробные данные об аппарате, который, как оказалось, был близок к тому, чтобы не достичь первой космической скорости и не выйти на орбиту. Причиной этому послужил непредвиденный отказ системы управления подачи топлива, из-за чего один из двигателей запаздывал. От неудачи отделяли доли секунды.
Однако, ПС-1 все же успешно достиг эллиптической орбиты, по которой двигался в течение 92-х дней, при этом выполнил 1440 оборотов вокруг планеты. Радиопередатчики аппарата работали на протяжении первых двух недель. Что стало причиной гибели первого спутника Земли? — Потеряв скорость о трение атмосферы, «Спутник-1» начал снижаться и полностью сгорел в плотных слоях атмосферы. Примечательно, что многие могли наблюдать некий блестящий объект, движущийся по небу в тот период. Но без специальной оптики блестящий корпус спутника нельзя было заметить, и на самом деле этим объектом была вторая ступень ракеты, которая также вращалась на орбите, вместе со спутником.
Значение полета
Первый запуск искусственного спутника Земли в СССР произвел небывалый подъем гордости за свою страну и сильный удар по престижу США. Отрывок из публикации «Юнайтед пресс»: «90 процентов разговоров об искусственных спутниках Земли приходилось на долю США. Как оказалось, 100 процентов дела пришлось на Россию…». И несмотря на ошибочные представления о технической отсталости СССР, первым спутником Земли стал именно советский аппарат, к тому же его сигнал мог отслеживаться любым радиолюбителем. Полет первого спутника Земли ознаменовал начало космической эры и запустил космическую гонку между Советским Союзом и США.
Спустя всего 4 месяца, 1-го февраля 1958-го года США запустили свой спутник «Эксплорер-1», который был собран командой ученого Вернера фон Брауна. И хотя он был в несколько раз легче ПС-1 и содержал 4,5 кг научной аппаратуры, он все же был вторым и уже не так повлиял на общественность.
Научные результаты полёта ПС-1
Запуск данного ПС-1 преследовал несколько целей:
- Тестирование технической способности аппарата, а также проверка расчетов, принятых для успешного запуска спутника;
- Исследование ионосферы. До запуска космического аппарата радиоволны, посланные с Земли, отражались от ионосферы, исключая возможность ее изучения. Теперь же ученые смогли начать исследование ионосферы посредством взаимодействия радиоволн, излучаемых спутником из космоса и идущих через атмосферу к поверхности Земли.
- Расчет плотности верхних слоев атмосферы при помощи наблюдения за темпом замедления аппарата вследствие трения об атмосферу;
- Исследование влияния космического пространства на аппаратуру, а также определения благоприятных условий для работы аппаратуры в космосе.
Слушать звук Первого спутника
И хотя на спутнике не было никакой научной аппаратуры, слежение за его радиосигналом и анализ его характера давал много полезных результатов. Так группа ученых из Швеции проводила измерения электронного состава ионосферы, опираясь на эффект Фарадея, гласящий об изменении поляризации света при прохождении его через магнитное поле. Также группа советских ученых из МГУ разработала методику наблюдения за спутником с точным определением его координат. Наблюдение за данной эллиптической орбитой и характером ее поведения позволили определить плотность атмосферы в области орбитальных высот. Неожиданно повышенная плотность атмосферы в указанных областях подтолкнула ученых к созданию теории торможения спутников, что внесло свою лепту в развитие космонавтики.
Видео о первом спутнике.