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:

▪ Мотыжное земледелие

▪ Паровая машина

▪ Синтетические волокна

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:

Ферроэлектрики научились выдерживать более 10 миллиардов циклов перезаписи 11.10.2026

Энергонезависимая память должна не только быстро записывать и сохранять информацию без постоянного питания, но и выдерживать огромное количество циклов перезаписи. Одним из перспективных вариантов такой технологии считаются ферроэлектрические материалы, однако их практическое применение долгое время ограничивалось сравнительно быстрым разрушением. Исследователям удалось установить механизм этого процесса на атомном уровне и предложить способ, который значительно увеличивает срок службы таких материалов. Работу выполнила группа ученых из Университета электронной науки и техники Сианя (Xidian University) совместно с коллегами из Гонконгского университета и Фуданского университета. Особый интерес специалистов вызвали ферроэлектрики со структурой вюрцита, в частности нитрид алюминия-скандия (AlScN). Эти материалы способны сохранять информацию благодаря изменению направления электрической поляризации на атомном уровне и хорошо совместимы с современными технологиями производства микросхем ...>>

Электромобиль VENTRA с системой очистки воздуха 11.10.2026

Даже автомобили без двигателя внутреннего сгорания не являются полностью безвредными для окружающей среды. При движении любой автомобиль изнашивает шины и тормозные элементы, в результате чего в воздух и на дорожное покрытие попадают мельчайшие частицы. Студенты Эйндховенского технологического университета решили обратить внимание именно на этот мало заметный источник загрязнения и создали концептуальный электромобиль VENTRA, способный собирать часть таких загрязняющих веществ непосредственно во время движения. Проект разработала команда TU/ecomotive, которая оснастила VENTRA специальной системой улавливания частиц, образующихся при износе шин и торможении. Авторы концепта считают, что переход на электрическую тягу сам по себе не решает проблему автомобильных выбросов. Более тяжелые электромобили дополнительно нагружают шины, а их электродвигатели способны обеспечивать очень быстрое ускорение, что также может способствовать повышенному износу резины. Собранные около колес частицы си ...>>

Лазерное переключение магнитов 10.10.2026

Технологии хранения данных постоянно стремятся уменьшить размеры элементов памяти и одновременно увеличить скорость записи информации. Один из возможных путей связан с использованием света, который способен переносить энергию с огромной скоростью и воздействовать на очень небольшие области материала. Инженеры Университета Калифорнии в Сан-Диего (UC San Diego) продемонстрировали необычный способ управления магнитным состоянием вещества, при котором внешнее магнитное поле вообще не требуется. В обычных жестких дисках информация записывается в виде последовательности крошечных магнитных областей, соответствующих значениям 1 и 0. Для изменения их состояния обычно необходимо внешнее магнитное поле, однако такой способ требует значительных энергетических затрат и ограничивает скорость записи. Исследователи UC San Diego предложили альтернативу - так называемое оптическое переключение, при котором магнитное состояние изменяется под воздействием лазерного излучения. По оценкам специалистов, ...>>

Случайная новость из Архива 450-мм пластины и литография жесткого ультрафиолета 21.05.2013 ASML заявляет, что производственное оборудование для серийного производства 450-мм пластин может быть готово в 2018 г, а оборудование для литографии жесткого ультрафиолета (EUV) - в 2016 г. Как сообщает SEMI, старший вице-президент ASML Джим Кунмен (Jim Koonmen) заявил, что "450 мм выглядит как "выполнимый" сценарий снижения затрат, но 450 мм предусматривает малую экономию средств на сканирующих системах, и чтобы выполнить план внедрения, с увеличением размера пластины необходимо значительно улучшить операции совмещения". ASML запустила четыре программы совершенствования технологии 450 мм на двух платформах и четырех длинах волн. Кунмен прогнозирует появление первых версий установки в 2015-16 гг., а серийных систем - в 2018 г. Относительно литографии жесткого ультрафиолета Кунмен сообщил, что сейчас мощность источника доведена до 55 Вт и обеспечивает производство 43 пластин в час. Он ожидает, что в 2013-14 гг. мощность источника будет доведена до 80 Вт и сможет обеспечить 58 пластин в час; в 2014-15 гг. - 125 Вт источник обеспечит 81 пластину в час, а в 2015-16 гг. - 250 Вт источник справится с 126 пластинами в час. Стив Джонстон (Steve Johnston) из Intel, которая инвестировала 4 млрд долл. в программы ASML по разработке технологий 450 мм и EUV, заявил, что программа EUV отстает от графика: "Мощность источника нас задерживает и значительно выбивает из графика, а дефектность маски вызывает серьезную озабоченность". "Для нас, 10 нм означает 2015 г.", - подчеркнул Джонстон, добавив: "Но я не говорю, что именно тогда мы собираемся внедрить 450 мм".

Другие интересные новости:

▪ Выращены первые клетки биологического кардиостимулятора

▪ Противопожарный датчик в лесу

▪ Модуль памяти DDR5-4400

▪ Материал, скрывающий тепловые сигнатуры

▪ Бактерии-золотодобытчики

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Заземление и зануление. Подборка статей

▪ статья Соответствие моделей и шасси телевизоров LOEWE. Справочник

▪ статья Что вызывает язву желудка? Подробный ответ

▪ статья Трейд-маркетолог. Должностная инструкция

▪ статья Антенна для полевого дня. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Враг магнетизма. Физический эксперимент

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026