Искусственные спутники Земли

НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ МЛАДШИХ МБОУ СОШ №151 ГОРОДА НОВОСИБИРСКА ШКОЛЬНИКОВ ИСКУССТВЕННЫЕ СПУТНИКИ ЗЕМЛИ ВЫПОЛНИЛИ: УЧЕНИЦЫ 4Б КЛАССА ВАСИЛЬЕВА ЕКАТЕРИНА И ПОСАЙДО АЛЁНА РУКОВОДИТЕЛЬ: РАК ГАЛИНА ВЛАДИМИРОВНА

ЦЕЛЬ: СПУТНИКОВ ЗЕМЛИ • ПОЗНАКОМИТЬСЯ С РАЗНООБРАЗИЕМ ИСКУССТВЕННЫХ • УЗНАТЬ, ДЛЯ ЧЕГО НУЖНЫ СПУТНИКИ ЗАДАЧИ: • ПОДОБРАТЬ НЕОБХОДИМЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ (КАРТИНКИ, ФОТОГРАФИИ, ЗАМЕТКИ, ЛИТЕРАТУРУ) • ПРОВЕСТИ СОЦИОЛОГИЧЕСКИЙ ОПРОС • СОСТАВИТЬ ПРЕЗЕНТАЦИЮ • ПОДЕЛИТЬСЯ ИНФОРМАЦИЕЙ С ОДНОКЛАССНИКАМИ

Что такое «СПУТНИК»? • В астрономии спутником называется тело, которое вращается  вокруг большего по размерам тела и удерживается силой его  притяжения. Луна — спутник Земли. Земля — спутник Солнца. • Когда мы употребляем слово «спутник», мы обычно имеем в виду  созданный человеком космический корабль, вращающийся вокруг  Земли. Искусственные спутники отправляются в космос с  различными целями. Некоторые используются для научных  исследований, другие собирают информацию для прогноза погоды.

Искусственные спутники земли (ИСЗ)    Искусственные спутники Земли (ИСЗ), космические летательные  аппараты, выведенные на орбиты вокруг Земли и предназначенные для  решения научных и прикладных задач. Запуск первого ИСЗ, ставшего  первым искусственным небесным телом, созданным человеком, был  осуществлен в СССР 4 октября 1957 и явился результатом достижений в  области ракетной техники, электроники, автоматического управления,  вычислительной техники, небесной механики и др. Разделов науки и  техники. С помощью этого ИСЗ впервые была измерена плотность верхней  атмосферы (по изменениям его орбиты), исследованы особенности  распространения радиосигналов в ионосфере, проверены теоретические  расчёты и основные технические решения, связанные с выведением ИСЗ на  орбиту.

Общие сведения об ИСЗ. В соответствии с международной  договорённостью космический аппарат называется спутником, если он  совершил не менее одного оборота вокруг Земли. В противном случае он  считается ракетным зондом, проводившим измерения вдоль баллистической  траектории, и не регистрируется как спутник. В зависимости от задач,  решаемых с помощью ИСЗ, их подразделяют на научно­исследовательские и  прикладные. Если на спутнике установлены радиопередатчики, та или иная  измерительная аппаратура, импульсные лампы для подачи световых сигналов  и т. п., его называют активным.

Пассивные ИСЗ предназначены обычно для наблюдений с земной  поверхности при решении некоторых научных задач (к числу таких ИСЗ  принадлежат спутники­баллоны, достигающие в диаметре нескольких  десятков м). Научно­исследовательские ИСЗ служат для исследований  земли, небесных тел, космического пространства. К их числу относятся, в  частности, геофизические спутники, геодезические спутники, орбитальные  астрономические обсерватории и др.

Движение ИСЗ. ИСЗ выводятся на орбиты с помощью автоматических  управляемых многоступенчатых ракет­носителей, которые от старта до  некоторой расчётной точки в пространстве движутся благодаря тяге,  развиваемой реактивными двигателями. Этот путь, называемый траекторией  выведения ИСЗ на орбиту, или активным участком движения ракеты,  составляет обычно от нескольких сотен до двух­трёх тыс. Км. Ракета  стартует, двигаясь вертикально вверх, и проходит сквозь наиболее плотные  слои земной атмосферы на сравнительно малой скорости (что сокращает  энергетические затраты на преодоление сопротивления атмосферы).

При подъёме ракета постепенно разворачивается, и направление её  движения становится близким к горизонтальному. На этом почти  горизонтальном отрезке сила тяги ракеты расходуется не на преодоление  тормозящего действия сил притяжения Земли и сопротивления атмосферы, а  главным образом на увеличение скорости. После достижения ракетой в конце  активного участка расчётной скорости (по величине и направлению) работа  реактивных двигателей прекращается; это — так называемая точка  выведения ИСЗ на орбиту.

Запускаемый космический аппарат, который несёт последняя ступень  ракеты, автоматически отделяется от неё и начинает своё движение по  некоторой орбите относительно Земли, становясь искусственным небесным  телом. Его движение подчинено пассивным силам (притяжение Земли, а  также Луны, Солнца и др. планет, сопротивление земной атмосферы и т. д.) и  активным (управляющим) силам, если на борту космического аппарата  установлены специальные реактивные двигатели. Вид начальной орбиты  ИСЗ относительно Земли зависит целиком от его положения и скорости в  конце активного участка движения (в момент выхода ИСЗ на орбиту) и  математически рассчитывается с помощью методов небесной механики.

Если эта скорость равна или превышает (но не более чем в 1,4 раза) первую  космическую скорость (около 8 км/сек у поверхности Земли), а её  направление не отклоняется сильно от горизонтального, то космический  аппарат выходит на орбиту спутника Земли. Точка выхода ИСЗ на орбиту в  этом случае расположена вблизи перигея орбиты. Выход па орбиту возможен  и в других точках орбиты, например вблизи апогея, но поскольку в этом  случае орбита ИСЗ расположена ниже точки выведения, то сама точка  выведения должна располагаться достаточно высоко, скорость же в конце  активного участка при этом должна быть несколько меньше круговой.

В первом приближении орбита ИСЗ представляет собой эллипс с фокусом в  центре Земли (в частном случае — окружность), сохраняющий неизменное  положение в пространстве. Движение по такой орбите называется  невозмущённым и соответствует предположениям, что Земля притягивает по  закону Ньютона как шар со сферическим распределением плотности и что на  спутник действует только сила притяжения Земли.

Орбита, на которую выводится ИСЗ сразу после участка разгона ракеты­ носителя, бывает иногда лишь промежуточной. В этом случае на борту ИСЗ  имеются реактивные двигатели, которые включаются в определённые  моменты на короткое время по команде с Земли, сообщая ИСЗ  дополнительную скорость. В результате ИСЗ переходит на другую орбиту.  Автоматические межпланетные станции выводятся обычно сначала на орбиту  спутника Земли, а затем переводятся непосредственно на траекторию  полёта к Луне или планетам.

Наблюдения ИСЗ. Контроль движения ИСЗ и вторичных орбитальных  объектов осуществляется путём наблюдений их со специальных наземных  станций. По результатам таких наблюдений уточняются элементы орбит  спутников и вычисляются эфемериды для предстоящих наблюдений, в том  числе и для решения различных научных и прикладных задач. По  используемой аппаратуре наблюдения ИСЗ разделяются на оптические,  радиотехнические, лазерные; по их конечной цели — на позиционные  (определение направлений на ИСЗ) и дальномерные наблюдения, измерения  угловой и пространственной скорости.

Научно­исследовательские ИСЗ. Аппаратура, устанавливаемая на борту  ИСЗ, а также наблюдения ИСЗ с наземных станций позволяют проводить  разнообразные геофизические, астрономические, геодезические и др.  исследования. Орбиты таких ИСЗ разнообразны — от почти круговых на  высоте 200—300 км до вытянутых эллиптических с высотой апогея до 500  тыс. Км. К научно­исследовательским ИСЗ относятся первые советские  спутники, советские ИСЗ серий "ЭЛЕКТРОН", "ПРОТОН", "КОСМОС",  американские спутники серий "АВАНГАРД", "ЭКСПЛОРЕР", "ОГО", "ОСО",  "ОАО" (орбитальные геофизические, солнечные, астрономические  обсерватории); английский ИСЗ "АРИЕЛЬ", французский ИСЗ "ДИАДЕМ" и  др. Научно­исследовательские ИСЗ составляют около половины всех  запущенных ИСЗ.

С помощью научных приборов, установленных на ИСЗ, изучаются  нейтральный и ионный состав верхней атмосферы, её давление и  температура, а также изменения этих параметров. Концентрация электронов  в ионосфере и её вариации исследуются как с помощью бортовой  аппаратуры, так и по наблюдениям прохождения сквозь ионосферу  радиосигналов бортовых радиомаяков. С помощью ионозондов детально  изучены структура верхней части ионосферы (выше главного максимума  электронной концентрации) и изменения электронной концентрации в  зависимости от геомагнитной широты, времени суток и т. п. Все результаты  исследований атмосферы, полученные с помощью ИСЗ, являются важным и  надёжным экспериментальным материалом для понимания механизмов  атмосферных процессов и для решения таких практических вопросов, как  прогноз радиосвязи, прогноз состояния верхней атмосферы и т. п.