Colegiul Naional A.T.Laurian Botoani

SATELII ARTIFICIALI

Autor:

Elevii:PATRA CRISTINA

SAVA BIANCA

Profesor coordonator:

DELLIA-RAISSA FORU

Concursul de Creativitate tiinific tefan Procopiu

martie - aprilie 2012

CUPRINS

Scurt istoric3

Fia de identitate a unui satelit..5

Satelii artificiali renumii ............................................................................11

Tipuri de satelii artificiali.............................................................................14

tiai c?...................................................................................................18

Bibliografie22

1. SCURT ISTORIC

Primul pas al omului n cucerirea spaiului cosmic a fost lansarea sateliilor artificiali ai Pmntului. Aidoma Lunii, sateliii construii i lansai de om sunt corpuri care se mic pe orbite n jurul Pmntului, n afara atmosferei terestre, pe o durat limitat sau venic. Lansarea sateliilor artificiali ai Pamantului s-a putut face abia dup perfecionarea rachetelor cu mai multe trepte, a cror putere de propulsie trebuia s permit atingerea unei viteze de aproape 9,7 km/s, necesar pentru plasarea unui corp pe o orbit circular, la o nlime nu prea mare de suprafaa Pmntului.

Primul satelit artificial al Pmntului a fost Sputnik, lansat n 1957 de ctre URSS. Astzi cea mai mare construcie aflat n spaiu este Staia Spaial Internaional, care este permanent locuit de 3 astronaui i orbiteaz Pmntul la o altitudine de circa 350 km. Alte nave spaiale au devenit satelii artificiali dup ce au ajuns la destinaie (sondele de tipul MRO, aflate n orbita marian, sonda Cassini (Saturn), Galileo (pn n 2003 a orbitat sistemul jovian) etc. La momentul actual pe orbita Pmntului sunt plasai 975 satelii artificiali funcionali sau nefuncionali.

Fiecare dintre satelii sunt deinui fie de o singur ar, de o asociere ntre mai multe ri sau de ctre instituii internaionale. La momentul actual sunt 48 de proprietari dintre care cei mai cunoscui (n ordinea descresctoare a numrului de satelii lansai) sunt Statele Unite ale Americii, care are 429 de satelii; Rusia, cu 101; China, cu 73; Japonia, cu 40 i India, cu 26. Exist n funciune i satelii ai unor ri mai mici, cum este Luxemburg cu 16 satelii (Astra) i Nigeria cu 3.

Pe list se mai regsesc: Algeria, Argentina, Australia, Brazilia, Canada, Republica Ceh, Danemarca, Egiptul, Frana, Germania, Indonezia, Iran, Israel, Italia, Corea de Sud, Kazahstan, Malaezia, Mexic, Maroc, Olanda, Norvegia, Pakistan, Arabia Saudit, Singapore, Taiwan, Coreea de Sud, Spania, Suedia, Elveia, Tailanda, Turcia, Ucraina, Emiratele Arabe Unite, Marea Britanie, Venezuela, Vietnam.

Staia Spaial Internaional (englez The International Space Station, ISS) este o staie spaial experimental aflat n spaiu ( foto 1). Ea poate servi ca spaiu locuibil pentru un echipaj, post de comand pentru operaii pe orbit n jurul Pmntului i ca port de ntlnire i acostare pentru mici nave spaiale. Scopul pentru care este construit este studiul efectelor microgravitaiei i a meninerii vieii n spaiu i ca platform de observaie astronomic i a Pmntului. Fiind plasat pe orbit la o altitudine ce variaz ntre 319,6km i 346,9km, este o structur artificial din spaiu care poate fi vzut cu ochiul liber de pe Pmnt. Staia Spaial Internaional este un proiect la care particip cinci mari agenii spaiale: NASA (Statele Unite ale Americii), RKA (Rusia), JAXA (Japonia), CSA (Canada) i ESA (o asociaie de mai multe ri europene).

2. FIA DE IDENTITATE A UNUI SATELIT ARTIFICIAL

Un satelit artificial este constituit din dou subansamble:

sarcina util care conine instrumentele necesare pentru misiune ( foto2). Antene i amplificatoare pentru sateliii de telecomunicaii, istrumente optice pentru observarea Pmntului, etc.;

Foto2

platforma sau modulul de serviciu care suport sarcina util i care furnizeaz resursele de care are nevoie ( electricitate...), meninnd satelitul pe orbitdup orientarea cerut i asigur legtura cu staiile de pe Pmnt.

Principalele caracteristici ale unui satelit sunt sarcina util, masa , durata de via, platforma i orbita. Sarcina util este subansamblul ce are scopul de a ndeplini bine misiunea satelitului. Ea variaz n funcie de tipul satelitului:

telescop pentru un satelit de observaie astronomic;

camer de luat vederi sau radar pentru un satelit de observaie;

Este necesar energie electric pentru circuitele electronice i pentru alte sisteme electrice. Aceasta este furnizat de panouri mari de celule fotoelectrice sau solare. Unii satelii cilindrici le au poziionate pe suprafaa exterioar a cilindrului , astfel ncat, n permanen o parte a corpului este expusa luminii solare. Alii au mari panouri extensibile care se orienteaz pentru a capta maximum de lumin.

Astzi, aceste panouri sunt capabile sa produc muli kilowati, necesari pentru alimentarea etajelor de ieire de mare putere folosite n multe transpondere.

Sateliii au nevoie, de asemenea de baterii de rezerv care pot fi ncrcate de la celulele solare principale. Acestea sunt necesare n perioadele n care satelitul nu se afl n lumina solar i trebuie s fie suficient de puternice pentru a alimenta satelitul pe toata perioada de ntuneric.

Orbite de satelit

Exist o varietate de orbite diferite care pot fi adoptate de satelii. Alegerea uneia dintre ele va depinde de seviciul pe care trebuie sa l asigure satelitul i de aria pe care trebuie s o deserveasc. n unele cazuri orbita poate fi joas la numai 160 km, n timp ce altele pot fi la peste 36 000 km.

ntruct sateliii se rotesc n jurul Pmntului, ei sunt atrai de fora gravitaional. Dac nu ar avea o micare proprie, ar cdea napoi pe Pmnt, aprinzndu-se n straturile superioare ale atmosferei. ns, micarea de rotaie n jurul Pmntului are asociat o for (centrifug) care mpinge satelitul, ndeprtandu-l de Pmnt.

Pentru orice orbit dat, exist o vitez pentru care aceste doua fore se echilibreaz. Viteza care trebuie imprimat unui satelit pentru ca acesta s intre pe orbit se obine din egalarea forei de greutate (kMm/r2, unde k este constanta gravitaional) cu fora centrifug (mv2/r, unde r este raza orbitei). n final obinem v = (kM/r)1/2.

Cu ct orbita este mai joas, atracia gravitational este mai mare i satelitul trebuie s se roteasc n jurul Pmntului mai repede, pentru a contrabalansa aceast atracie. La nalimi mai mari atracia gravitaional este mai mic i n consecin i viteza unghiular trebuie s fie mai mic. Pentru o orbit foarte joas, aflat undeva la 160 km, este necesar o vitez n jurul a 21 160 km/h i aceasta nseamn c satelitul va nconjura Pmntul cam n 90 de minute. La o altitudine de 36 000 km, este necesar o vitez de aproape 11 265 de km/h, dnd o perioad de rotaie de 24 h (aceast valoare viteza satelitului geostaionar se obine egalnd vitezele unghiulare ale celor 2 corpuri gravitaionale: satelitul i Pmntul).

Un satelit poate nconjura Pmntul pe dou tipuri de baz de orbite. Prima i cea mai evident este orbita circular, la care distan fa de Pmnt rmne constant. Al doilea tip de orbit este cea orbita eliptic (foto3). Cnd un satelit nconjoar Pmntul, orbita, fie circular fie eliptic, descrie un plan. Acesta trece prin geocentru. Foto3

Rotaia n jurul Pmntului are i ea dou variante. Ea poate fi n aceeai direcie cu rotaia Pmntului, caz n care se spune c este direct, sau n sens invers rotaiei Pmntului, caz n care se spune c este retrograd.

Viteza este un factor important. Pentru o orbit circular ea este mereu aceeai. n cazul unei orbite eliptice acest lucru nu mai este adevrat, deoarece viteza se modific n funcie de poziia pe orbit. Viteza este maxim atunci cnd satelitul este cel mai aproape de Pmnt (perigeu) i trebuie s nving fora gravitaional cea mai mare i este minim la departarea cea mai mare de Pmnt (apogeu).

Pentru o orbit eliptic centrul Pamantului se afla ntr-unul din focarele elipsei. Un satelit se poate roti in jurul Pamantului in diferite plane. Unghiul de nclinare al orbitei este unghiul dintre o dreapt perpendicular pe planul orbitei i dreapta care trece prin polii Pmntului. Aceasta nseamn c o orbit care se afl n planul ecuatorial are o nclinaie de 0 (sau de 180) i una trecnd pe deasupra

Polilor ar avea o nclinare de 90. Acele orbite care urmresc pe deasupra ecuatorului se numesc orbite ecuatoriale, iar cele care trec peste poli se numesc orbite polare.

Un alt factor important referitor la poziia satelitului este unghiul de elevaie. Acesta este important deoarece staia terestr poate comunica cu satelitul numai cnd are vizibilitate direct ctre acesta. Unghiul de elevaie este unghiul la care satelitul apare fa de orizontal. Dac unghiul este prea mic, atunci semnalele pot fi mascate de obiecte inconjuratoare, dac antena nu este aezat suficient de sus.

Pentru ca satelitul s poate fi folosit n scopuri de comunicaii, staia terestr trebuie s l poat urmri pentru a recepiona semnalele i pentru a transmite ctre el. Evident, comunicaia va fi posibil numai atunci cnd exist vizibilitate direct i, n funcie de orbit, vizibilitatea ar putea exista numai pentru o perioad scurt de timp. Pentru a asigura posibilitatea comunicrii pentru o perioad maxim de timp exist mai multe opiuni care se pot folosi:

- de a folosi o orbit eliptic la care apogeul sa fie chiar deasupra poziiei planificate a staiei terestre, astfel nct satelitul s rmn vizibil pe o perioad maxim de timp.

- s se lanseze mai multi satelii pe aceeai orbit, astfel atunci cnd unul dispare din zona de vizibilitate, altul apare. n general sunt suficieni 3 satelii pentru a meine comunicaiile nentrerupte.

Totusi, trecerea de la un satelit la altul introduce un plus de complexitate n sistem