Вештачки сателити

• Подела вештачких сателита
• Сателитске орбите
• Спутњик
• Први судар сателита
• Кеслеров сценарио

Вештачки сателит је људска творевина која кружи у орбити око Земље, направљена да послужи људима за разне потребе. Већином се користи за телекомуникацију или осматрање, мада је распрострањена и војна употреба. Први вештачки сателит био је руски сателит Спутњик-1, лансиран 4. октобра 1957. године у част годишњице Октобарске револуције.

Тренутно око Земље орбитира више од 3000 сателита који функционишу и још 12000 предмета људског порекла која немају никакву функцију (стари сателити, разни делови ракета и остао свемирски отпад). Постоје вештачки сателити који су у орбити око Сунца, или других планета, а чак постоје сателити који напуштају Сунчев систем и одлазе у међузвездани простор. Придев „вештачки“ користимо како бисмо их разликовали од природних сателита, као што је то, нпр. наш планетарни комшија, Месец.

ПОДЕЛА ВЕШТАЧКИХ САТЕЛИТА

Постоје разне врсте вештачких сателита подељених по намени:

• Метеоролошки сателити се примарно користе за праћење Земљине климе и времена.
• Астрономски сателити су сателити намењени за осматрање далеких планета, галаксија и осталих удаљених космичких тела.
• Навигациони сателити су сателити који користе радио сигнале како би одредили положај покретног пријемника на Земљи. Релативно чиста линија видљивости између сателита и пријемника на земљи, комбинована са све напреднијом електроником, омогућава сателитским навигационим системима  да одреде локацију прецизношћу од неколико метара, па и мање.
• Минијатурни сателити су сателити необично малих величина и тежина. Код минијатурних сателита у основи постоје три категорије: минисателити (500-100 кг), микросателити (испод 100 кг) и наносателити (испод 10 кг).
• Сателити за посматрање планете, као што им само име каже, намењени су за осматрање наше планете, њене природе, метеорологије и прављење мапа, у цивилне сврхе.
• Биосателити су сателити дизајнирани да носе живе организме, углавном у научне, експерименталне сврхе.
• Анти-сателитска оружја су у ствари тзв. „сателити убице“, дизајнирани како би уништили непријатељске бојне главе, сателите и остале свемирске предмете. Могу бити наоружани пројектилима, кинетичким оружјем, енергетским оружјем или комбинацијом наведених оружја.
• Свемирске станице су конструкције намењене боравку и животу људских бића у свемиру. Тренутни дизајн станица обезбеђује средњерочни боравак у орбити, на периоде од неколико седмица, месеци, па и година.
• Шпијунски сателити су сателити за осматрање планете или комуникациони сателити који су постављени у војно обавештајне сврхе. О овим сателитима се мало зна, јер власти податке о својим шпијунским сателитима чувају у тајности.
• Телекомуникациони сателити су сателити позиционирани у свемиру намењени за телекомуникацију.  

Мада данас многе државе (и компаније) имају своје сателите у орбити, свега неколико држава је способно да самостално лансира вештачки сателит: Русија, Украјина, Сједнињене Америчке Државе, Кина, Француска, Јапан, Велика Британија, Иран, Израел и Индија.

Поред наведених земаља Јужна Кореја и Ирак тврде да су лансирали своје сателите, али нема званичних потврда о успешности тих мисија.

САТЕЛИТСКЕ ОРБИТЕ

Као појам у физици, орбита је гравитационо закривљена путања којoм се тело креће око другог тела. Када се ради о вештачким сателитима постоји неколико категоризација орбита по којима они круже.

На основу центра орбитирања, орбите можемо поделити на следеће:

• Галактоцентрична орбита, орбитирање око центра галаксије. Сунце се креће по овом типу орбите око галактичког центра Млечног пута, наше галаксије.
• Хелиоцентрична орбита, орбита око Сунца. У нашем Соларном систему у таквој орбити се налазе планете, поједине комете, астероиди и вештачки сателити.
• Геоцентрична орбита, орбита око Земље. У њој се налази Месец и већина вештачких сателита.
• Ареоцентрична орбита, орбита око Марса. Префикс „арео“ је деривација од грчке речи Арес, који је персонификација планете Марс у грчкој митологији.

Поделу орбита такође вршимо и према висни, тј. удаљености од површине Земље:

• Ниска орбита (LEO-Low Earth Orbit), геоцентрична орбита у распону од 0-2000 км  удаљености.
• Средња орбита (МEO–Medium Earth Orbit), геоцентрична орбита у распону од 2000 км, па до тик испод геосинхроне орбите на 35786 км удаљености.
• Висока орбита (HEO – High Earth Orbit), геоцентрична орбита висине веће од 35786 км.

Орбите по закривљености можемо поделити на: кружне, елипсоидне, хиперболичне и параболичне орбите.

Још један од параметара за категоризацију орбита је свакако време, тј. синхронизованост кретања сателита са окретањем планете. У основи постоје синхроне и полу-синхроне орбите. У синхроној орбити орбитални период сателита једнак је просечном ротационом периоду тела око кога се окреће. Објекат у оваквој орбити, гледано са тла, крећући се исписује „осмице“ на небу. Полу-синхрона орбита Земље се налази на висини од око 20200 км и има орбитални период упола мањи од ротационог периода Земље (износи око 12 сати).

Геосинхрона орбита је синхрона орбита Земље, налази се на удаљености од око 35786 км и орбитални период сателита је једнак ротациониом периоду Земље, износи грубо 23 сата, 56 минута, 4,091 секунди. Геостационарна орбита је посебна врста геосинхроне орбите у којој се сателит посматран са Земље на небу појављује као фиксирана тачка.

Муња орбита је добила назив по руским/совјетским „Муња“ (Молния) комуникационим сателитима, који су били позиционирани у овој орбити од почетка 1960-их. У почетку су се углавном користили у војне сврхе. Муња орбита је елипсоидна и има орбитални период од око 12 сати (полусинхрона орбита).  Од октобра 1969-те, Муња сателите користи „Орбита“, руска телевизијска мрежа.

СПУТЊИК

Први телекомуникациони сателит био је совјетски „Спутњик-1“ (на руском Спутник-1)  који је лансиран 4. октобра 1957. Био је опремљен са радио предајником који је слао сигнале на фреквенцијама од  20 005 MHz и 40 002 MHz. Његов сигнал су могли да прате радио аматери широм света. Након 22 дана, батерије у предајнику су се истрошиле и сигнал је престао. Налазио се у ниској елипсоидној орбити и за њим је уследило још неколико сателита који су такође били део свемирског програма „Спутњик“. Лансирање је изведено са Бајконур космодрома, који је и дан данас највећи лансирни полигон на свету. Налази се у Казахтану, али је закупљен од стране Русије све до 2050-те године.

Што се тиче САД, први лансирани сателит је „Project SCORE“ (eng. Signal Communications Orbit Relay Equipment ), 1958. године. У себи је имао рекордер који је користио магнетну траку за снимање и даље прослеђивање гласовних порука.

NASA (The National Aeronautics and Space Administration) је 1960-те године лансирала Ехо сателит, који је био 30 м у пречнику алуминијумски балон и функционисао је као пасивни радио рефлеткор. Касније исте године лансиран је и Курир 1Б (Courier 1B), први активни примопредајни сателит.

Телстар је први сателит дизајниран да емитује телевизијски сигнал, са брзом разменом података. Познат је и као носилац прве трансатланске телевизије. Прва два сателита програма Телстар су Телстар 1, лансиран јула 1962. године, и Телстар 2, лансиран маја 1963. Били су експериментални и скоро индентични. Пренели су прве слике, телефонске позиве и емитовали прву прекоокеанску телевизију из свемира.

ПРВИ СУДАР САТЕЛИТА

Први велики судар вештачких сателита десио се 10.02.2009. на висини од 789 км у Земљиној орбити. Судар се десио између сателита Иридијум 33 и Космос-2251 при брзини од 42 120 километара на сат. Иридијум 33 је припадао америчкој компанији „Iridium Satellite LLC“ и био је један 66 сателтита ове компаније која се бави углавном сателитском телефонијом. Велика подршка овој компанији је Моторола, која је снабдева опремом и финансијским средствима. Иридијум 33 је лансиран 14.09.1997. са Бајконур космодрома. Космос-2251 је руски комуникациони сателит лансиран 16.6.1993. са Плесетск космодрома. За разлику од Иридијума 33, овај сателит је највероватније ван функције од 1995-те године и летео је ван контроле.

Kосмос 2251

   

Иридијум 33

 

 

 

 

 

 

 

 

По прорачунима ова два сателита је требало да се мимоиђу за 584 метара. Међутим, у тренутку очекиваног мимоилажења, Иридијум 33 је престао да емитује сигнал. Након судара наша орбита је постала „богатија“ за око 500 нових малих сателита, тј. оба сателита су се разлетела у око 500 делића и тако повећали број свемирског отпада у нашој орбити.

КЕСЛЕРОВ СЦЕНАРИО

У тренутку објављивања овог чланка последње информације  наводе да се у Земљиној орбити налази 3 570 вештачких сателита. Број комада свемирског отпада је неколико пута већи и износи 12 704 предмета.

Свемирски отпад чине сви нефункционални предмети међу којима је све од затарелих, неактивних сателита, ракетних модула, па све до најситнијих делића насталих експлозијом сателита. Како свемирско окружење не производи трење, и најмањи шраф орбитирајући око Земље, може лако достићи брзину од 10 000 km/h.

„Кеслеров синдром“ је публикација коју је објавио научник Доналд Кеслер 1978. године и бави се (не)приликама у којима ће се наћи наша орбита управо због присуства свемирског отпада. По овом сценарију, како број сателита и свемирског отпада буде растао, доћи ће се до момента када ће сви сателити бити уништени због судара са залуталим предметима.  Узмимо на пример судар Иридјума 33 и Космоса-2251; након њиховог судара, настало је око 500 комада свемирског ђубрета, од чега је довољан само један да онеспособи или уништи следећи сателит. И тако би се овај низ наставио попут домино ефекта.

У будућности ће наша орбита бити толико „загађена“, да ће имати статус „непроходна“, тј. практично ће бити немогуће лансирати сателит или неку другу свемирску сонду, а да у њу не удари неки комад орбитирајућег отпада. Ситуација је јако незгодна, јер ако лансирамо сателит, за који је у просеку потребно од 200 до 600 милиона америчких долара, никако не желимо да га пробуши неки залутали шраф који се креће неколико пута брже од испаљеног метка.

 

Број од 12000 комада отпада, потенцијалних уништитеља сателита, јесте релативно велик. Али само релативно,  јер је и површина Земљиних орбита јако велика, па у односу на њу, ови предмети за сада и не представљају апокалиптично велики проблем. Али, ситуација у будућности ће сигурно бити компликована и на решењима за овај сценарио се ради од тренутка Кеслеровог објављивања. Надамо се да ће решење бити нађено, како би смо могли да наставимо без потешкоћа да наставимо свемирска истраживања и уживамо у апликацијама наших сателита, као што су сателитско навођење, брзи интернет, сателитска временска прогноза и сателитска телевизија.