Спутниковые системы

Министерство образования и науки РФ

Информационно-коммуникационный проект

по предмету ИСИКТУП

на тему:

«СПУТНИКОВЫЕ СИСТЕМЫ»

Содержание

Введение…………………………………………………………………………………3

Общие сведения…………………………………………………………………………5

Исторический рубеж…………………………………………………………………....5

Различные орбиты спутников……………………………………………………….…10

Особенности систем спутниковой связи……………………………………………...15

Спутниковые ретрансляторы…………………………………………………………..16

Типы спутников, в зависимости от их назначения…………………………………..20

Основные характеристики спутников…………………………………………………25

Заключение……………………………………………………………………………...30

Список источников……………………………………………………………………..31

Введение

Стремительное развитие космонавтики, успехи в изучении и исследовании околоземного и межпланетного космического пространства в огромной степени расширили наши представления о Солнце и Луне, о Марсе, Венере и других планетах. Очень результативным оказалось изучение верхних слоев атмосферы, ионосферы, магнитосферы. Вместе с тем выявилась весьма высокая эффективность использования околоземного космоса и космической техники в интересах многих наук о Земле.

Использование искусственных спутников Земли для связи и телевидения, оперативного и долгосрочного прогнозирования погоды и гидрометеорологической обстановки, для навигации на морских путях и авиационных трассах, для высокоточной геодезии, изучения природных ресурсов Земли и контроля среды обитания становится все более привычным.

В ближайшей и в более отдаленной перспективе разностороннее использование космоса и космической техники, в различных областях хозяйства значительно возрастет. Для нашей эпохи характерен огромный рост информации во всех сферах деятельности человека. Помимо прогрессирующего развития традиционных средств передачи информации — телефонии, телеграфии, радиовещания, возникла потребность в создании новых ее видов — телевидения, обмена данными в автоматических системах управления и ЭВМ, передачи матриц для печатания газет.

Традиционные средства связи в отношении их видов, объема, дальности, оперативности и надежности передачи информации будут непрерывно совершенствоваться. Однако дальнейшее развитие их встречает немалые затруднения как технического, так и экономического характера. Уже теперь ясно, что требования, предъявляемые к пропускной способности, качеству, надежности каналов дальней связи, не могут быть полностью удовлетворены наземными средствами проводной и радиосвязи.

Сооружение дальних наземных и подводных кабельных линий занимает много времени. Они сложны и дорогостоящи не только в строительстве, но и в эксплуатации, и в отношении дальнейшего развития. Обычные кабельные линии имеют к тому же сравнительно малую пропускную способность. Лучшие перспективы имеют широкополосные концентрические кабели, однако и они обладают рядом недостатков, ограничивающих их применение.

Значительно большей пропускной способностью, дальностью действия, возможностью перестройки для различных видов связи располагает радио. Но и радиолинии обладают определенными недостатками, затрудняющими во многих случаях их применение.

Сверхдлинноволновые системы радиосвязи из-за ограниченности диапазона применяются обычно лишь для нужд транспорта, авианавигации и для специальных видов связи.

Длинноволновые радиолинии из-за ограниченной пропускной способности и сравнительно малого диапазона действия используются главным образом для местной радиосвязи и радиовещания.

Коротковолновые радиолинии обладают достаточной дальностью действия и широко применяются во многих видах связи различного назначения.

Новые пути преодоления свойственных дальней радиосвязи недостатков открыли запуски искусственных спутников Земли (ИСЗ).

Практика подтвердила, что использование ИСЗ для связи, в особенности для дальней международной и межконтинентальной, для телевидения и телеуправления, при передаче больших объемов информации, позволяет устранить многие затруднения. Вот почему спутниковые системы связи (ССС) в короткий срок получили небывало быстрое, широкое и разностороннее применение.

Общие сведения

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

Для движения по орбите вокруг Земли аппарат должен иметь начальную скорость, равную или немного большую первой космической скорости. Полёты ИСЗ выполняются на высотах до нескольких сотен тысяч километров. Нижнюю границу высоты полёта ИСЗ обуславливает необходимость избежания процесса быстрого торможения в атмосфере. Период обращения спутника по орбите в зависимости от средней высоты полёта может составлять от полутора часов до нескольких суток. 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.

Искусственные спутники Земли широко используются для научных исследований и прикладных задач.

Исторический рубеж

Честь запуска первых искусственных спутников принадлежит Советскому Союзу.

Первый искусственный спутник Земли.

Спутником-1 был назван первый искусственный спутник, запущенный на орбиту. Старт ракеты-носителя состоялся 4 октября 1957 года с космодрома Байконур (на то время 5-ый научно-исследовательский полигон СССР «Тюра-Там»). Разработкой первого спутника занимались известнейшие ученые своего времени: С. П. Королев, М. В. Келдыш, М. К. Тихонравов, Н. С. Лидоренко, В. И. Лапко и другие. В России 4 октября – день запуска спутника - отмечается как памятный день Космических войск.

Первый искусственный спутник имел простую конструкцию, состоящую из двух полуоболочек из алюминиевого сплава, которые герметично соединялись между собой 36 болтами. Спутник был оборудован двумя антеннами, блоком электрохимических источников, радиопередающим устройством, вентилятором, системой терморегуляции, датчиками температуры и давления, а также устройством бортовой электроавтоматики.

Работы по проектированию спутника начались в ноябре 1956 года, а менее чем через год уже проходили окончательные испытания с использованием термокамеры и вибростенда. 4 октября в 22 часа 28 минут 34 секунды по московскому времени на космодроме Байконур был совершен запуск ракеты Спутник, а через 495 секунд после запуска центральный блок ракеты вместе с искусственным спутником был выведен на эллиптическую орбиту. После отделения от центрального блока спутник подал первые сигналы. Именно с этого момента принято отсчитывать новую космическую эру человечества.

Позже выяснилось, что одно из важнейших событий в истории космонавтики могло не состояться. Дело в том, что на секунду раньше расчетного времени отказала система управления подачи топлива, плюс к этому, блок вышел на режим всего лишь за секунду до контрольного времени (при его превышении старт автоматически отменяется). Однако несмотря на все детали запуска, в конце концов первая космическая скорость успешно была достигнута.

За весь период своей работы спутник совершил 1440 оборотов вокруг Земли в течение 92 дней. При этом радиопередача была доступна в течение двух недель после запуска. Искусственный спутник излучал радиоволны на частотах 20,005 и 40,002 МГц, каждая посылка длилась 0,3 секунды. Анализ полученных сигналов дал ученым возможность изучить верхние слои ионосферы, что до запуска спутника не представлялось возможным. Кроме того, были получены полезнейшие для дальнейших запусков сведения об условиях работы аппаратуры, проведена проверка всех расчетов, а также определена плотность верхних слоев атмосферы по торможению спутника.

Запуск первого искусственного спутника имел большое политическое значение для СССР. Во-первых, был развеян миф о технической отсталости Советского Союза, который так пропагандировали Соединенные Штаты. Во-вторых, был нанесен удар по репутации США, а точнее по ее «совершенной» системе ПВО, которая после запуска спутника стала потенциально уязвимой. Именно после этого началась знаменитая космическая гонка между США и СССР. Стоит отметить, что Америка своей первый спутник запустила лишь 1 февраля 1958 года. 

Второй искусственный спутник Земли.

3 ноября 1957 года состоялся запуск 2-го советского искусственного спутника, который за 162 дня совершил ок. 2 370 оборотов и прошёл расстояние свыше 100 млн. км. Начальный период обращения 103,7 мин. 2-й спутник представлял собой последнюю ступень ракеты-носителя, в которой располагался сферический контейнер с научной аппаратурой, 2 радиопередатчика и источники электропитания.

В герметической кабине находилось подопытное животное - собака Лайка. Аппаратура 2-го искусственного спутника предназначалась для изучения солнечного и космического излучения, температуры и давления воздуха, жизнедеятельности животного в условиях космического полёта (влияние перегрузки и невесомости). Программа исследований, рассчитанная на 7 суток, была успешно выполнена. Впервые осуществлён ряд научных экспериментов на очень больших высотах.

В результате запуска 1-го и 2-го спутников, получены новые сведения о плотности них слоев атмосферы, свойствах ионосферы, первичном космическом излучении. Важнейшее значение имели наблюдения биологических явлений при полёте живого организма в мировом пространстве; они показали, что животное удовлетворительно перенесло период запуска, выхода спутника на орбиту и орби-тального полёта.

                              - Установка контейнеров с научной аппаратурой

              - Аппаратура для исследования излучения Солнца

                              - Собака Лайка - первый космонавт - в герметической кабине

Третий  искусственный спутник Земли.

15 мая 1958 года произведён запуск 3-го советского искусственного спутника, начальный период обращения которого составил ок. 106 мин. Спутник, отделённый на орбите от ракеты-носителя, имеет конусообразную форму; диаметр основания 1,73 м, высоту 3,57 м (без учёта выступающих антенн). Вес научной и радиотехнической аппаратуры и источников питания - 968 кг. Приборное оборудование позволяет проводить исследования свойств верхней атмосферы (состав воздуха, давление, концентрация заряженных частиц в ионосфере), электрического и магнитного полей Земли, солнечного и космического излучения, микрометеоров, температуры внутри и на поверхности спутника.

Радиотехническая аппаратура даёт возможность определять поло-жение искусственного спутника в пространстве и передавать показания приборов. Управление работой всей аппаратуры производится с помощью программно-временного устройства. Источниками электропитания служат электрохимические батареи и солнечная полупроводниковая батарея, размещённая в виде отдельных секций на поверхности корпуса.

За первые 7 месяцев 3-й искусственный спутник совершил свыше 9 тыс. оборотов вокруг Земли. Полученная и обработанная научная информация с 3-го спутника позволила сделать выводы о протяжённости атмосферы, существовании вокруг Земли электронного ореола, физических свойствах верхней атмосферы, концентрации заряженных частиц на больших высотах, составе ядер в первичном космическом излучении, количестве микрометеоров и др. Успешные запуски первых искусственных спутников доказали, что современная наука и техника могут обеспечить достижение космических скоростей и создание обитаемого спутника - космической станции.