Бесплатная техническая библиотека

Искусственные спутники земли. История изобретения и производства

Справочник / История техники, технологии, предметов вокруг нас

 Комментарии к статье

Искусственный спутник Земли (ИСЗ) - космический летательный аппарат, вращающийся вокруг Земли по геоцентрической орбите.

Для движения по орбите вокруг Земли аппарат должен иметь начальную скорость, равную или большую первой космической скорости. Полеты ИСЗ выполняются на высотах до нескольких сотен тысяч километров. Нижнюю границу высоты полета ИСЗ обуславливает необходимость избегания процесса быстрого торможения в атмосфере. Период обращения спутника по орбите в зависимости от средней высоты полета может составлять от полутора часов до нескольких лет. Особое значение имеют спутники на геостационарной орбите, период обращения которых строго равен суткам и поэтому для наземного наблюдателя они неподвижно "висят" на небосклоне, что позволяет избавиться от поворотных устройств в антеннах.

Под понятием спутник, как правило, подразумеваются беспилотные космические аппараты, однако околоземные пилотируемые и автоматические грузовые космические корабли, а также орбитальные станции по сути также являются спутниками. Автоматические межпланетные станции и межпланетные космические корабли могут запускаться в дальний космос как минуя стадию спутника (т.н. прямое восхождение), так и после предварительного вывода на т.н. опорную орбиту спутника.

Первый искусственный спутник Земли

О запуске первого спутника в СССР стали думать еще в ту пору, когда шли работы над баллистической ракетой Р-7. В 1956 году была образована группа ученых во главе с академиком Мстиславом Келдышем, которой было поручено разрабатывать программу научных экспериментов для первого искусственного спутника Земли. После предварительного анализа всех бортовых систем, которыми должен был быть снабжен этот спутник, выходило, что никак нельзя уложиться в массу, меньше чем 1250 кг (масса одной оболочки составляла 250 кг, система энергопитания - 450 кг; кроме того, большой вес имели массивные антенны).

Существовавшие тогда ракеты не могли сообщить первую космическую скорость (около 8 км/с) такому тяжелому аппарату. Тогда в конце 1956 года один из сотрудников Королева, Михаил Тихонравов, предложил проект более простого и легкого спутника с массой около 80 кг. В июне 1957 года были готовы чертежи окончательной компоновки этого спутника, а в конце августа начались его испытания.

Для выведения спутника на орбиту КБ Королева на базе Р-7 разработало специальную двухступенчатую ракету с общей массой 267 тонн, состоявшую из четырех боковых ракетных блоков ЖРД РД-107 и одного центрального блока ЖРД РД-108. Все двигатели при старте включались в работу одновременно. Спустя 120 секунд после старта боковые блоки отбрасывались (вторая ступень к этому времени достигала высоты 50 км и имела скорость 2,3 км/с). Центральный блок продолжал работать еще 180 секунд. На высоте 200 км центральный блок отключался, после чего спутник отделялся от него с помощью пружинного толкателя, сбрасывал защитный тепловой экран и начинал свободный полет. Успешный старт ракеты состоялся 4 октября 1957 года. Этот день открыл начало новой космической эры в истории Земли.

Первый спутник знаменовал собой узловой пункт развития техники. С одной стороны, он символизировал завершение сложного этапа развития баллистических ракет, а с другой - являлся тем зародышем, из которого выросла вся позднейшая космическая техника.

Общая схема первого советского искусственного спутника Земли: 1 - сдвоенное термореле; 2 - радиопередатчик; 3 - контрольное термореле и барореле; 5 - антенна; 6 - блок питания; 7 - штепсельный разъем; 8 - пяточный контакт; 9 - вентилятор; 10 - диффузор; 11 - дистанционный переключатель; 12 - экран

Спутник имел форму шара диаметром 580 мм. Масса его равнялась 83,6 кг. На внешней поверхности шара были установлены антенны радиопередатчиков в виде четырех стержней. Длина двух из них составляла 2,4 м, остальных - 2 м. Стержни соединялись с антенными изоляторами, закрепленными на корпусе спутника с помощью шарниров, что давало им возможность поворачиваться на некоторый угол. Вся аппаратура вместе с источниками энергии размещалась в герметическом корпусе из алюминиевого сплава. Перед пуском спутник был заполнен газообразным азотом.

Для поддержания стабильной внутренней температуры была разработана система принудительной циркуляции азота. К антеннам подключались два радиопередатчика, излучавшие каждый на своей частоте один и тот же сигнал, похожий на телеграфный. Внутри корпуса размещались чувствительные датчики, которые несколько меняли передаваемый сигнал (частоту передаваемых импульсов и их длительность) при изменении температуры и давления внутри спутника. Мощность радиопередатчиков была достаточна для уверенного приема их сигналов всеми радиолюбителями земного шара. Источник питания должен был обеспечивать работу всей аппаратуры в течение трех недель.

Уже 3 ноября 1957 года в космос был выведен второй советский спутник массой 508, 3 кг. Он представлял собой последнюю ступень ракеты носителя, на которой в нескольких контейнерах размещалась научная измерительная аппаратура и отсек с собакой Лайкой.

Второй советский искусственный спутник Земли: 1 - защитный корпус; 2 - прибор для исследования излучения Солнца; 3 - контейнер с аппаратурой и радиопередатчиками; 4 - силовая рама для крепления аппаратуры; 5 - герметическая кабина

В передней части спутника находился спектрограф для исследования Солнца, сферический контейнер с радиопередатчиками и герметическая кабина с собакой. В корпусе ракеты располагались два прибора для изучения космических лучей. По своей конструкции сферический контейнер был подобен первому ИСЗ. Здесь кроме передатчиков находились источник питания и различные датчики. Герметическая кабина, в которой помещалась Лайка, имела вид цилиндра. На ее съемном днище был устроен иллюминатор из оргстекла. В кабине, изготовленной из алюминиевых сплавов, имелись приспособление для кормления, кондиционер, регенерационные установки и система терморегулирования. Регенерация происходила с помощью химических элементов, которые поглощали углекислоту и выделяли кислород. Специальные датчики регистрировали пульс, давление и дыхание собаки.

Все это, а также информация о температуре и давлении в кабине сообщалось на Землю с помощью специальной аппаратуры, которая включалась часовым программным устройством. Программа наблюдений была рассчитана на семь суток, но и после этого полет спутника продолжался еще много дней. Только 14 апреля 1958 года, совершив около 2370 оборотов, второй спутник сгорел в атмосфере.

В это время в космосе летал уже третий спутник - американский "Эксплорер-1". Причина, по которой американский ИСЗ оказался в космосе не первым и даже не вторым, имеет не только техническую подоплеку. В 1955 году, когда правительство США приняло решение о подготовке к запуску спутника, были предложены три конкурирующие программы, за каждой из которых стояло свое могущественное военное ведомство: Армия, ВВС и ВМФ. Предпочтение в конце концов было отдано проекту ВМФ "Авангард", который и получил привилегированное финансирование. Между тем армия уже в то время располагала лучшей американской ракетой "Редстоун", созданной под руководством Брауна. (Браун в то время возглавлял Редстоунский арсенал, где и была разработана эта ракета.)

Схема устройства первого американского искусственного спутника Земли "Эксплорер-1": 1 - антенна; 2 - аппаратура измерения внешней температуры; 3 - микрофон записи ударений с микрометеоритами; 4 - измерение температуры переднего конуса спутника; 5 - передатчик; 6 - кольцо из стекловолокна; 7 - измерение микрометеоритов и космических лучей

В сентябре 1956 года Армия осуществила успешный запуск четырехступенчатой баллистической ракеты "Юпитер-C", в которой в качестве первой ступени использовалась брауновская "Редстоун", а в качестве второй, третьей и четвертой - твердотопливные ракеты "Бэби Серджент". Три ступени этой ракеты были натуральные, а четвертая вместо топлива несла в баках песок. Эта ступень достигла высоты 1094 км. Позже неоднократно старались доказать, что, если бы четвертая ступень была заправлена топливом, она вполне могла бы стать первым ИСЗ, и космическая эра началась бы на год раньше. Но, как бы то ни было, этого не случилось. Между тем проект "Авангард", который с самого начала преследовали неудачи, закончился скандальным провалом: при запуске 6 декабря 1957 года ракета "Авангард", едва оторвавшись от стартового стола, упала на землю в пределах стартовой площадки и сгорела. После этого для спасения престижа было решено произвести запуск спутника на базе ракеты "Редстоун".

Спутник "Эксплорер-1" создавался в чрезвычайной спешке в Лаборатории реактивного движения Калифорнийского технического университета. Вес спутника составлял 8,21 кг, причем на аппаратуру приходилось 5 кг. Кроме счетчика Гейгера на его борту располагался микрофон для регистрации метеоритных частиц, датчики температуры, радиопередатчики и источники питания. Запуск состоялся 31 января 1958 года и был успешным. Спутник проработал на орбите восемь недель. Несмотря на свои миниатюрные размеры, "Эксплорер-1" позволил сделать важные наблюдения. Именно благодаря его сообщениям был обнаружен пояс радиации, окружающий Землю на высоте более 1000 км.

В том же году, 15 мая, СССР запустил свой третий спутник. Его уже можно было назвать настоящей автоматической научной станцией. Длина спутника составляла 3,5 м, диаметр - 1,5 м, вес - 1327 кг, причем на научную аппаратуру приходилось 968 кг. Устройство и конструкция этого спутника были проработаны гораздо тщательнее, чем двух первых. Для автоматического управления работой всей научной и измерительной аппаратурой на нем было установлено электронное программно-временное устройство, выполненное целиком на полупроводниковых элементах.

Третий советский искусственный спутник Земли: 1 - магнитомер; 2 - фотоумножители; 3 - солнечные батареи; 4 - прибор для регистрации фотонов в космических лучах; 5 - магнитный и ионизационный манометры; 6 - ионные ловушки; 7 - электрические флюксметры; 8 - массоспектрическая трубка; 9 - прибор для регистрации тяжелых ядер в космических лучах; 10 - прибор для измерения интенсивности первичного космического излучения; 11 - датчик для регистрации микрометеоритов

Кроме бортового источника питания, спутник был снабжен солнечной батареей. Напряжение, создаваемое этой батареей, было больше, чем у бортового аккумулятора, поэтому на солнечной стороне вся аппаратура питалась от нее. Благодаря этому третий спутник эксплуатировался намного дольше, чем два первых - он находился в полете 691 день, и последний сигнал с него был принят 6 апреля 1960 года.

Первые космические аппараты отличались своей индивидуальностью. Даже не вникая глубоко в их конструкцию, по одному только внешнему виду можно было сразу сказать, что это совершенно разные устройства. Но аппараты, изготовляемые каждый раз по индивидуальному заказу, обходились дорого. Поэтому в последующие годы в СССР было принято решение перейти от индивидуального производства спутников к серийному. Таким серийным советским спутником стал "Космос". 16 марта 1962 года был запущен первый спутник этой серии.

Автор: Рыжов К.В.

 Рекомендуем интересные статьи раздела История техники, технологии, предметов вокруг нас:

▪ Бумага

▪ Консервный нож

▪ Копировальная бумага

Смотрите другие статьи раздела История техники, технологии, предметов вокруг нас.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Вертикальная ферма для промышленного выращивания клубники 12.10.2024

В последние годы сельское хозяйство все активнее внедряет инновационные методы для увеличения урожайности и уменьшения нагрузки на природные ресурсы. Одним из самых впечатляющих примеров этого стал запуск первой в мире вертикальной фермы для промышленного выращивания клубники в штате Виргиния, США. Этот проект не только меняет представление о том, как можно выращивать ягоды, но и задает новый стандарт в области устойчивого агробизнеса. Ферма занимает всего 0,4 гектара, но использует уникальные 30-метровые вертикальные башни для максимальной эффективности. Благодаря такой вертикальной системе выращивания ферма производит более 1,8 миллиона килограммов клубники в год. Для сравнения, для достижения такого же объема продукции в традиционном сельском хозяйстве потребовались бы значительно большие площади и водные ресурсы. Одним из главных преимуществ фермы является ее способность обеспечивать стабильные урожаи круглый год, независимо от погодных условий и сезонов. Это достигается за с ...>>

Устранение причины возгорания аккумуляторов 12.10.2024

Современные аккумуляторы, используемые в электронике и электротранспорте, постоянно совершенствуются, но одна из ключевых проблем до сих пор остается актуальной - это перегрев и последующее возгорание. Недавние исследования, проведенные учеными из Южной Кореи, предлагают инновационное решение, способное повысить безопасность литий-ионных аккумуляторов, которые широко применяются в смартфонах, ноутбуках, электромобилях и другой технике. Исследователи разработали новый материал под названием Safety Reinforced Layer (SRL), который может стать настоящим прорывом в обеспечении безопасности аккумуляторных батарей. Этот сверхтонкий слой, толщиной всего в один микрометр, располагается между катодом и токосъемником батареи и способен предотвращать перегрев, что существенно снижает риск возгорания. Уникальная молекулярная структура SRL активируется при повышении температуры, изменяя электрические свойства материала и тем самым препятствуя возникновению воспламенения. Один из ключевых факто ...>>

Диагностика депрессии по глазам 11.10.2024

Ученые из Стивенсского технологического института (США) разрабатывают инновационные системы на базе искусственного интеллекта (ИИ), способные выявлять признаки депрессии с помощью анализа изображений глаз, сделанных с помощью обычных смартфонов. Эти исследования открывают новые перспективы в области диагностики психических расстройств, используя доступные и повседневные устройства. Профессор Санг Вон Бэ и его команда создали программу под названием PupilSense, которая анализирует зрачки пользователей. Программа измеряет диаметр зрачков и связывает их изменения с депрессивными состояниями. Известно, что зрачки человека могут реагировать на эмоциональные и психические состояния, и с помощью этих реакций можно оценивать состояние психического здоровья. Программа PupilSense анализирует снимки, сделанные с помощью камеры смартфона, и показала 76%-ную точность в выявлении депрессивных эпизодов. Этот результат превосходит другие существующие системы, такие как AWARE, которые используют ...>>

Случайная новость из Архива Стереокино бывает опасным 15.06.2011 Модная сейчас в кинематографе, телевидении и компьютерных играх технология 3D, позволяющая получать объемные изображения, опасна для глаз и нервной системы примерно четверти зрителей. Таково мнение офтальмологов США, Южной Кореи и Японии. Так, обследование 115 корейцев показало, что картины в формате 3D дают повышенную нагрузку глазам по сравнению с обычными кинофильмами. Корейское правительство выпустило рекомендацию: после часа просмотра необходимо сделать пятнадцатиминутный перерыв для отдыха. Корейская фирма "Самсунг" предупреждает, что после просмотра объемных телепередач на ее телевизорах некоторые испытывают нечто вроде морской болезни. Американская ассоциация оптометристов (это специалисты по подбору очков) утверждает, что четверть американцев при просмотре таких фильмов испытывают головную боль, потерю четкости зрения, головокружение и тошноту. Японская фирма "Нинтендо" указывает, что детям моложе шести лет не рекомендуется пользоваться ее игровой приставкой с эффектом 3D, такие же предупреждения выпустили фирмы "Сони" и "Тошиба". Любопытно, что после первоначального ажиотажа, связанного с новой технологией, посещаемость сеансов 3D-фильмов и продажа таких телевизоров в США упали. Врачи советуют на сеансах стереофильмов садиться как можно дальше от экрана, а при неприятных ощущениях закрывать один глаз.

Другие интересные новости:

▪ Инвертированные во времени оптические волны

▪ Лушее время для крепкого сна

▪ Измеритель вибрации на процессоре ARM

▪ Починка поврежденных хрящей

▪ Смартфоны Micromax Canvas 6 и Canvas 6 Pro

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Радиоуправление. Подборка статей

▪ статья Дым коромыслом. Крылатое выражение

▪ статья Кто такие виги? Подробный ответ

▪ статья Фармацевт. Должностная инструкция

▪ статья Солнечные коллекторы. Определение размеров системы солнечного горячего водоснабжения. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Блок питания, 0-12 вольт 0,3 ампера. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2024