18新利最新登入卫星是如何工作的

卫星是任何对象运行在一个弯曲的路径在一个星球。月球是地球的原始,自然卫星,有许多人为的(人工)卫星,通常接近地球。卫星跟踪是一个道路轨道,有时需要一个圆圈的形状。

要理解为什么卫星移动这种方式,我们必须重新审视我们的朋友牛顿。牛顿提出——重力——宇宙中任何两个物体之间存在。要不是这力量,附近的一个卫星运动的行星将继续在相同的速度和运动方向相同,一条直线。然而这直线惯性卫星的道路,是由一个强大的引力平衡指向地球的中心。18新利最新登入

有时,一个卫星的轨道看起来像一个椭圆,圆压扁,围绕两个点称为疫源地。相同的基本运动定律应用,除了地球位于焦点之一。结果,合力作用于周围的卫星不是统一的轨道,不断和卫星的速度变化。它移动速度最快的时候接近地球,被称为近地点,慢的时候最远的行星——一个被称为点远地点。

卫星的形状和大小和扮演各种各样的角色。

牛顿可能通过发射卫星的脑力锻炼工作,但这将需要一段时间之前,我们实际上完成了壮举。一个早期的空想家是科幻作家阿瑟·c·克拉克。1945年,克拉克认为,卫星可以放置进入轨道,这样他们在同一方向,以同样的速度旋转的地球。这些所谓的地球同步卫星他提出,可以用于通信。

许多科学家没有完全接受克拉克的想法,直到10月4日,1957年。当苏联发射了人造地球卫星1,第一颗人造卫星到地球轨道。人造卫星是一个23 (58-centimeter), 184磅(83公斤)的金属球。虽然这是一个了不起的成就,人造卫星的内容按今天的标准:少的可怜

在人造卫星4鞭天线传播在短波频率高于和低于今天的民用波段(27兆赫)。追踪站在地上拿起无线电信号,证实微小卫星发射成功跟踪路径周围幸存下来,我们的星球。一个月后,苏联把同伴工艺,人造卫星在轨道上。坐落在胶囊是莱卡犬的狗的名字。

1957年12月,为了跟上冷战同行,美国科学家试图搭乘先锋火箭把卫星送入轨道。不幸的是,火箭发射台付诸东流。不久之后,在1958年1月31日,美国终于与苏联的成功使用计划采用沃纳·冯·布劳恩,呼吁美国红石火箭推动卫星——Explorer 1进入地球轨道。Explorer 1仪器探测宇宙射线和显示,在一个实验中由爱荷华大学的詹姆斯·范-艾伦,比预期低得多的宇宙射线计数。这导致的发现两个甜甜圈形状的区域(最终以范艾伦)充满带电粒子被地球磁场。

由于这些成功,几家公司竞相开发和部署卫星在1960年代。其中一个是休斯飞机及其明星工程师哈罗德·罗森。Rosen领导一个团队,阿瑟·c·克拉克的概念——一个地球轨道上的通信卫星定位可以反射无线电波从一个位置到另一个——变成一个可行的设计。1961年,NASA给休斯合同建立同步通信卫星(同步通信)系列的卫星。1963年7月,罗斯和他的同事们看着同步通信卫星2飞入太空,并导航到地球同步轨道(大概)。肯尼迪总统使用新系统有一个谈话在非洲(尼日利亚总理你可以在这里听)。其次是同步通信卫星,可以广播电视。

卫星的时代开始了。

从技术上讲,围绕着一颗行星的卫星是任何对象或较小的天体。天文学家卫星归为自然卫星,他们多年来,统计数以百计的这些对象环绕太阳系的行星和矮行星。例如,他们已经列出了67颗卫星环绕木星。

人造物体,比如那些在人造卫星和Explorer启动任务,因为他们也可以归类为卫星,卫星,圆一个星球。不幸的是,人类活动需要人造卫星到太空中产生了大量的剩余的碎片。所有这些片段的行为就像更大的火箭和宇宙飞船——他们移动目标星球在非常高的速度,圆形或椭圆路径。最严格的定义的解释,每一块碎片有资格作为一个卫星。但是天文学家通常认为卫星对象执行一个有用的功能。金属碎片和瓦砾几乎算是有用的,因此被称为分为不同的类别轨道碎片。

根据美国宇航局的轨道碎片程序,有1亿件轨道碎片不超过1厘米(0.4英寸)。有500000块1 - 10厘米(0.4 - -3.9英寸)大于10厘米范围和大约21000项。天文学家们有时指在后者的东西太空垃圾——对象足够大的跟踪雷达,是无意中放置在轨道上的,现在威胁到其他活跃,妥善运作的卫星。

轨道碎片可以来自许多来源:

一个特殊的美国国家航空航天局卫星称为长时间接触设备(数值模拟)将在轨道研究碰撞与太空垃圾的长期影响。挑战者号航天飞机部署数值模拟1984年4月,和航天飞机哥伦比亚检索1990年1月。对其近6年的使命,卫星仪器记录超过20000的影响,其中一些是由陨石造成的,其他的轨道碎片[来源:马丁]。NASA的科学家继续从数值模拟分析数据了解轨道碎片的数量和分布。

卫星有各种各样的形状和大小和执行许多不同的功能,但它们都有一些共同之处。

如您所料,将所有这些系统在一起并不容易。这可能需要花费数年的时间。一切都始于一个任务目标。定义任务使工程师指定的参数以及它们如何将安排所需的工具。18新利最新登入一旦这些规范(和他们的预算)批准,卫星就可以开始建设。这通常发生在一个干净的房间,一个无菌的环境,可以维持一个恒定的温度和湿度,保护卫星在其开发、建设和测试。

人造卫星一般不批量生产;他们定制执行预定功能。说,一些公司他们的卫星是模块化设计,从而能够从一个初级结构,可以根据需要定制。例如,波音601卫星有两个基本模块——携带推进子系统的底盘,汽车电子产品和电池;和一组蜂窝货架设备阵列。这种模块化使工程师组装专用卫星不用从头开始。当然,一些卫星,之类的全球定位系统(GPS)铱系统,工作在一个协调的网络。使用一个可重复的设计使它更容易建立和整合系统的各个组件。

今天所有的卫星进入轨道骑火箭。许多用来搭顺风车的货舱航天飞机。几个国家和企业有火箭发射能力,几吨重的卫星一样大到使其轨道定期和安全。

对于大多数卫星发射,计划发射火箭最初目的是直。这得到了火箭的最厚的部分大气最快和最好的减少燃料消耗。

火箭发射后,火箭控制机制使用惯性制导系统(见边栏)计算必要的调整火箭喷嘴倾斜的火箭的课程描述飞行计划。在大多数情况下,飞行计划要求火箭向东因为地球自转东,给运载火箭一个免费的推动力。强度的提高取决于地球的自转速度在发射位置。在赤道的刺激是最大的,在地球的距离是最大的旋转是最快的。

18新利最新登入促进从赤道发射有多大?做一个粗略的估计,我们可以确定地球的周长乘以它的直径π(3.1416)。地球的直径大约为7926英里(12753公里)。乘以π收益率的周长24900英里(40065公里)。周游在24小时内周长,地球表面的一个点移动在每小时1038英里(1669公里)。从佛罗里达州的卡纳维拉尔角发射不会提高从地球的转速一样大。肯尼迪航天中心发射39 a位于北纬28度36分钟29.7014秒。地球的转速有大约894英里(1440公里)。地球表面速度的差异之间的赤道和肯尼迪航天中心,然后,大约是每小时144英里(229公里)。(注意:地球实际上是扁——胖中间不是一个完美的球体。出于这个原因,我们估计地球的周长有点小)。

考虑到火箭可以成千上万英里每小时,你可能想知道为什么只有144英里的差异甚至会很重要。答案是,火箭,连同他们的燃料和有效载荷,非常重。例如,2000年2月11日,所需的奋进号航天飞机发射升空的总重量4520415磅(2050447公斤)[来源:美国国家航空航天局]。需要巨大的能量如此大规模加速到144英里每小时,因此大量的燃料。从赤道一个真正的区别。

一旦火箭达到极其稀薄的空气,在约120英里(193公里),大火小火箭,火箭的导航系统就足以把运载火箭水平的位置。卫星然后被释放出来。在这一点上,火箭再次发射,确保一些运载火箭和卫星本身之间的分离。

火箭必须至少加速到每小时25039英里(40320公里)完全摆脱地球的引力,飞向太空(更多逃逸速度,请访问本文在NASA)。

地球的逃逸速度远远大于所需的地球卫星在轨道上。随着卫星,对象不是摆脱地球的引力,但平衡。轨道速度所需的速度达到平衡地心引力对卫星和惯性卫星的运动——卫星的趋势继续。这是大约17000英里(27359公里)的高度150英里(242公里)。没有重力,卫星的惯性将进入太空。即使有重力,如果目的卫星太快,它最终会飞走。另一方面,如果卫星的速度太慢,重力会把它带回地球。在正确的轨道速度,正好平衡重力卫星的惯性,向下拉向地球中心就足以让卫星的路径弯曲像地球的曲面,而不是在一条直线飞行。

卫星的轨道速度取决于其高度超过地球。地球靠近,所需的轨道速度越快。海拔124英里(200公里),所需的轨道速度有点超过17000英里(约27400公里)。保持一个22223英里(35786公里)的轨道在地球之上,卫星轨道的速度必须大约7000英里(11300公里)。轨道速度和距离允许卫星在24小时内做一个革命。因为地球也在24小时旋转一次,卫星在22223英里的高度保持在固定位置相对于地球表面上的一个点。因为卫星保持在同一地点,这种轨道叫做“同步”。地球静止轨道非常适合气象卫星和通信卫星。

一般来说,轨道越高,时间越长卫星可以留在轨道。低海拔地区,卫星运行到地球大气层的痕迹,会产生阻力。的拖导致轨道衰变到卫星落回大气层,灰飞烟灭。在高海拔的真空空间接近完成,几乎没有阻力,像月球卫星可以保持在轨道上几个世纪。

在地上,卫星可以非常相似——闪亮的盒子或柱面装饰着太阳能电池板的翅膀。但是在太空,这些笨拙的机器的行为完全不同取决于他们的飞行路径,高度和方向。因此,分类卫星可以棘手的业务。一种方法是考虑设备轨道目标行星地球(通常)。18新利最新登入回想一下,有两个轨道的基本形状:圆形和椭圆形。一些卫星椭圆,然后开始纠正推动从小型机载火箭,获得圆形路径。别人永远在椭圆路径称为移动Molniya轨道。这些对象一般圆从北到南,在地球的两极,使一个完整的旅行大约需要12个小时。

极轨卫星也经过地球的两极在每个革命,尽管它们的轨道是椭圆的少得多。地球极地轨道仍然固定在空间内的旋转轨道。因此,地球的杖下经过极地轨道卫星。因为地球极地轨道实现出色的报道,他们通常用于卫星做映射和摄影。和天气预报依赖全球极地卫星网络,涵盖整个全球每12小时。

你也可以分类卫星地球表面基于他们的高度。使用这种方案,有三个类别(来源:Riebeek]:

最后,可以考虑卫星的他们“看”。Most of the objects sent into space over the last few decades look down at Earth. These satellites have cameras and equipment capable of seeing our world through various wavelengths of light, making it possible to enjoy spectacular visible, ultraviolet and infrared views of our changing planet. A smaller number of satellites turn their "eyes" toward space, where they capture magnificent vistas of stars, planets and galaxies and scan for objects, such as小行星或彗星可能陷入与地球碰撞的。

不久前,卫星是异国,绝密的设备主要用于军事能力,为导航和间谍活动等活动。现在他们是我们日常生活的重要组成部分。我们看到并承认他们在天气预报中使用。我们看电视信号通过DIRECTV和盘子网络传播。我们已经在我们的汽车GPS接收器和智能手机帮助我们找到任何目的地。我们惊叹于捕获的图像哈勃太空望远镜宇航员生活的滑稽动作国际空间站。

即使如此,许多卫星逃脱我们的注意。让我们满足一些这些无名英雄轨道。

陆地卫星地球卫星被拍摄的图像自1970年代初以来,提供全球最长的连续的记录我们的星球的表面。陆地卫星1,当时被称为地球资源技术卫星(艺),于1972年7月23日。它携带两个主要工具——相机由RCA和多光谱扫描仪,由休斯飞机公司,能够记录数据在绿色、红色和两个红外波段。卫星产生如此惊人的图像和被认为是如此成功,以至于随后一系列的同伴。美国航空航天局最近启动了,地球资源观测卫星8,2013年2月11日。该设备包含两个观测传感器、操作陆地成像仪(奥利)和热红外传感器(行动),收集多光谱图像的沿海地区,极地冰、岛屿和大陆。

地球同步运行环境卫星(去)圆的地球同步轨道,地球的每个悬停在一个固定的区域。这允许卫星要密切关注大气和检测改变天气状况可能导致龙卷风、飓风、洪水和暴风雨。气象学家利用这些信息为恶劣天气问题手表和警告。18luck手机登录他们还可以使用图像来估计降雨和降雪积累,测量积雪的程度和跟踪运动的海和湖冰。自1974年以来,15被放置在轨道上的卫星,但在任何时候,它需要两个设备——的东,西,看到地球的天气。

jason - 1号和Jason-2发挥了关键作用的长期分析地球的海洋。2001年NASA发射jason - 1号12月7日,接管职责由NASA / CNES Topex /波塞冬卫星,自1992年以来已绕地球轨道运行。近12年来,jason - 1号映射海平面,风速和波高超过地球上95%的不冻的海洋。任务彻底改变了研究海洋环流和提供的数据表明,全球海平面上升。2013年NASA正式退役jason - 1号7月3日,但这并不能阻止ocean-gazing操作。2008年,美国宇航局发射的继任者jason - 1号从加州范登堡空军基地。Jason-2携带高精度仪器测量卫星之间的距离和海洋表面到几厘米。这些测量海洋地形的手臂科学家与洋流运动速度信息和多少热量储存在海洋。18luck手机登录18新利最新登入反过来,这些数据提供了洞察全球气候模式。

66年铱星通信卫星轨道距地球表面500英里(800公里)已经在很多方面引起了轩然大波。铱LLC的原始所有者卫星,花费了50亿美元构建和部署的机器,然后将它们以2500万美元的价格在1999年该公司破产了。然后在2009年,铱33与俄罗斯退役的卫星在西伯利亚上空相撞,创建一个大型的太空垃圾和残骸在未来几年将保持在轨道上。今天,铱卫星通讯公司拥有并经营着,它允许用户使用卫星电话沟通从任何点上。天文学家也喜欢铱,因为卫星的“星座”是显而易见的,尤其是当他们的天线阵列捕捉阳光,闪耀在夜空中明亮。

的奥斯卡(轨道卫星携带业余无线电)系列的卫星促进业余电台之间的通信。他们建造和运营的一个非营利组织业余无线电全球运营商称为AMSAT。AMSAT-built卫星“结”火箭发射“payload-space-available”的基础上。由于这个原因,这些设备通常很小,没有火箭推进系统可以干扰的主要载荷。经常可以听到AMSAT卫星利用短波接收机或无线电扫描仪。火腿运营商利用卫星在当陆地链接和自然灾害手机系统可能发生故障或超载。

太空望远镜是远离地球的卫星。从他们的轨道上方我们的气氛,他们可以把宇宙没有任何扭曲或干扰。你毫无疑问看到一些壮观的图像传送下来的哈勃太空望远镜(HST)进入轨道,地球上方308英里(570公里),1990年。HST有非常复杂的控制系统,这样在太空望远镜可以点在同一位置上几个小时或几天一次(尽管望远镜旅行17000英里/ 27359公里!)。系统包含陀螺仪、加速度计、反应轮稳定系统,推进器和一组传感器,看指南星星来确定位置。2018年,美国国家航空航天局计划发射一同伴哈勃——詹姆斯韦伯太空望远镜(JWST)。詹姆斯韦伯太空望远镜将观察红外线从遥远的对象,从一个特殊的椭圆轨道,称为L2,距地球932000(150万公里)远!

在接下来的几年中,人造卫星和探险家,卫星的规模越来越大、越来越复杂。考虑TerreStar-1,商业卫星旨在提供移动语音和数据通信在北美smartphone-size手机。在2009年推出,TerreStar-1重达15233磅(6910公斤)。完全部署的时候,它展开了s波段天线直径60英尺(18米)和大规模的太阳能电池板给最终的设备一个106英尺的翼展(32米)[来源:德上]。

建立这样一个复杂的机器需要大量的资源,这就是为什么,从历史上看,只有政府机构和公司财大气粗已经能够进入卫星业务。大部分的成本是在设备由卫星转发器,电脑和相机。一个典型的气象卫星携带2.9亿美元的价格标签;间谍卫星可能花费额外的1亿美元[来源:GlobalCom]。还有为代价的维护和修理卫星。公司必须支付卫星带宽就像手机用户必须支付传输语音和数据。这些带宽成本可能超过每年150万美元[来源:GlobalCom]!

卫星的另一个重要因素是发射的成本。向太空发射一颗卫星可以在任何地方成本在1000万美元和4亿美元之间,这取决于所使用的车辆。小飞马XL等运载火箭火箭能举起976磅(443公斤)到近地轨道约1350万美元。工作几乎是每磅14000美元。重型运载火箭,另一方面,成本更推出但还提供了一个更大的提升力。例如,火箭5克火箭能举起39648磅(18000千克)到近地轨道,耗资1.65亿美元。是每磅4162美元,使其更具成本效益则相比基础上[来源:Futron科技咨询公司公司]。(注意,所有货币数字是2000美元。)

尽管与建筑相关的成本和风险,和操作卫星发射,一些公司已经成功地发展他们的空间技术业务。波音公司是这些公司之一。国防、空间和安全部门管理提供10颗卫星,2012年获得7个订单,导致业务单位的近320亿美元的收入来源:波音公司]。

当你想到看星星,你可能有人站在望远镜照片,研究月球上的环形山,生锈的火星表面的斑点和条纹,土星光环或当地的星系集团。但许多业余天文学家,甚至那些没有昂贵的光学,很高兴在发现卫星绕地球。如果你想搭上这班快车,这里有一些提示:

如果你想要更严重,你可以试图预测当一个特定的卫星将通过开销。特殊的卫星的软件,可用于个人电脑预测卫星轨道。软件使用开普勒定律的预测每个轨道和数据显示当一个卫星将开销。18新利最新登入最新的“罐托”在互联网上可用的流行的卫星。卫星使用各种光敏传感器来确定他们的位置。卫星与地面站传送它的位置。

当然,没有“sat-seeing”探险是不完整的一些特殊的卫星。暴跌飞船是一个这样的治疗。这些典型的报废卫星保持在轨道上但是现在旋转一个或多个轴。旋转时,它们的表面反射太阳光,使对象似乎flash穿越天空。铱卫星的星座也可以提供类似的经验。所谓的铱耀斑发生因为每个卫星都有一个不寻常的六边形,容易反射光线向地球上的观察者。一个耀斑可以发光的视星等比金星大得多。

国际空间站(ISS),因为其庞大的规模,也会发出明亮的金星和木星。但它可以是一个挑战,因为它保持接近地平线,经过“可见性”的魔咒——有时比其他人更容易点。来源像天堂上面可以告诉你何时何地瞥见国际空间站。你需要为经度和纬度坐标,从可用美国地质调查局,一个精确的测量。

超过五几十年发射人造卫星,卫星,以及他们的预算,往往更大。例如,美国花了2000亿美元在其军事卫星计划自成立以来现在,尽管投资,老化的设备没有许多替代品在翅膀[来源:新亚特兰蒂斯]。许多专家担心,构建和部署大型卫星仅仅是不可持续的,至少不是由纳税人资助的政府机构。一个解决方案是将卫星项目为私人利益,如SpaceX,维珍银河公司或其他空间,通常不遭受同样的官僚低效NASA,美国国家侦察办公室和国家海洋和大气管理局。

另一个解决方案包括减少卫星的大小和复杂性。加州州立理工大学和斯坦福大学的科学家已经工作自1999年以来,一种新的卫星,称为立方体卫星,依赖于构建块小至4英寸(10厘米)。每个多维数据集获得现成的组件,可以结合其他数据集,通常由不同的团队,一个更复杂的载荷。通过标准化设计和开发成本传播多个政党,卫星的成本大大不升级。一个立方体卫星航天器可能开发成本不到100000美元,启动和操作[来源:彭日成]。

2013年4月,美国国家航空航天局把这个基本原理测试时,启动了三个立方体卫星围绕商业智能手机。目标是将微型卫星在轨道上在短时间内,收集一些照片从手机和系统数据。4月21日,NASA发射了卫星,他们6天后重新进入地球大气层。现在,该机构正在考虑如何部署一个巨大的立方体卫星网络协调,18新利最新登入长期的任务。

或大或小,未来卫星与地面必须能够有效地沟通。从历史上看,美国宇航局依赖广播频率(RF)通信,但射频是增加更多的容量需求达到其极限。为了克服这个障碍,NASA的科学家已经开发一个基于激光的双向通信系统,而不是无线电波。设备运行测试搭乘美国宇航局的月球大气和尘埃环境探险家,2013年9月推出去了月亮,它开始轨道和收集信息在月球大气。18luck手机登录2013年10月18日,研究人员用一个脉冲时创造了历史激光光束传输数据在239000英里(384633公里)月球和地球之间以破纪录的下载速度每秒622比特的[来源:巴克]。

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