Satelit: kaj je, vrste, zgodovina in glavne uporabe

Spoznajte satelit: definicija, vrste, zgodovina in ključne uporabe — od vremenskih, komunikacijskih in navigacijskih do izvidniških in astronomskih satelitov.

Satelit je predmet, ki kroži okoli drugega objekta pod vplivom gravitacije. V vesolju so lahko sateliti naravni ali umetni. Najbolj znan primer naravnega satelita je Luna, ki kroži okoli Zemlje. Večina satelitov, ki jih je ustvaril človek, prav tako kroži okoli Zemlje, nekateri pa so poslani tudi okoli drugih planetov, Sonca ali Lune. Sateliti opravljajo širok spekter nalog: obstajajo vremenski, komunikacijski, navigacijski, izvidniški, astronomski in številni drugi.

Vrste satelitov

Satelite pogosto razvrščamo glede na namen in po orbiti. Glavne vrste po namenu vključujejo:

• Vremenski sateliti — spremljajo vremenske sisteme, oblačnost, temperaturo in hitrost vetra ter omogočajo napovedovanje vremena in spremljanje podnebnih sprememb.
• Komunikacijski sateliti — prenašajo televizijo, telefonijo, podatke in internetne povezave med različnimi kraji na Zemlji; idejo je populariziral Arthur C. Clarke.
• Navigacijski sateliti — zagotavljajo položaj in časovni signal (primeri sistemov so GPS, GLONASS, Galileo), kar omogoča natančno navigacijo za letala, ladje, avtomobile in mobilne naprave.
• Izvidniški sateliti — vojaške in civilne nadzorne platforme za opazovanje površja Zemlje z visoko ločljivostjo; uporabljajo se za varnost, nadzor naravnih nesreč in upravljanje virov.
• Astronomski sateliti — teleskopi v vesolju, ki opazujejo zvezde, galaksije in druge nebesne pojave brez motenj zemeljske atmosfere.
• Znanstveni in tehnološki sateliti — za raziskave vesolja, planetov, Sonca in za testiranje novih tehnologij.
• Operativne platforme — na primer vesoljske postaje, ki omogočajo dolgoročno bivanje in raziskovanje v nizki Zemljini orbiti;
• Mali sateliti in CubeSati — cenovno dostopnejši, hitreje razviti sateliti za izobraževalne, komercialne ali znanstvene namene.

Orbite in višine

Orbita satelita določa njegovo hitrost, čas zanka in primernost za določeno nalogo. Glavne vrste orbit:

• Nizka Zemljina orbita (LEO) — približno 160–2.000 km nad Zemljo; primerna za opazovanje Zemlje, vesoljske postaje in mnoge komunikacijske in izvidniške satelite.
• Srednja Zemljina orbita (MEO) — približno 2.000–35.786 km; tukaj delujejo navigacijski sateliti.
• Geostacionarna orbita (GEO) — okoli 35.786 km nad ekvatorjem; satelit v tej orbiti kroži z enako kotno hitrostjo kot Zemlja, zato se zdi, da miruje nad določeno točko na ekvatorju — idealno za komunikacijo in vremenske aplikacije.
• Visoko eliptične orbite (HEO) — uporabljene, kadar sta potrebna dolg čas opazovanja nad polarnimi ali oddaljenimi območji.

Zgradba in delovanje

Satelit običajno sestavljajo dve osnovni enoti: platforma (bus) in naramnik (payload). Platforma vsebuje napajanje (solarni paneli in baterije), termalni nadzor, komunikacijo z zemeljskimi postajami, pogon (manjši motorji ali reakcioni kolesi) in računalniške sisteme za krmiljenje. Naramnik je specializirana oprema za glavno nalogo: kamere, radarji, oddajniki/sprejemniki, instrumenti za merjenje fizičnih pojavov itd.

Zgodovina

Sovjetska zveza je 4. oktobra 1957 izstrelila prvi umetni satelit na svetu, Sputnik 1. To je presenetilo svet in zagnalo intenzivno tekmo v raziskovanju vesolja. Sputnik je bil preprost radio-oddajnik, a dokaz možnosti delovanja umetnih satelitov v orbiti. Takoj zatem je 3. novembra 1957 v orbito poletel Sputnik 2 z živim potnikom — psom po imenu Laika. Združene države so 31. januarja 1958 izstrelile svoj prvi satelit, Explorer 1. Združeno kraljestvo je svoj prvi satelit izstrelilo leta 1962.

Od takrat je bilo v orbito okoli Zemlje izstreljenih na tisoče satelitov. Nekateri večji sistemi, zlasti vesoljske postaje, so bili izstreljeni po delih in sestavljeni v orbiti. V zadnjih desetletjih sta miniaturizacija in pocenitev izstrelitev pripeljali do eksplozije števila malih satelitov in nastanka velikih konstelacij za globalni internet in spremljanje Zemlje.

Glavne uporabe

• Komunikacije: prenos glasovnih klicev, televizije in interneta na globalni ravni.
• Navodila in geolokacija: zagotavljanje položaja in časa za navigacijo prevoznih sredstev in mobilnih naprav.
• Opazovanje Zemlje: spremljanje naravnih nesreč, kmetijstva, gozdov, urbanega razvoja in okolja.
• Vremenska napoved in podnebne študije: spremljanje atmosferskih procesov in dolgoročnih sprememb klime.
• Znanstvene raziskave: opazovanje vesolja, Sonca, planetov in eksperimentalne preizkuse tehnologij v vesolju.
• Varnost in obrambo: nadzor in zbiranje obveščevalnih podatkov ter podporne komunikacije za oborožene sile.

Izzivi in prihodnost

S povečanim številom satelitov se pojavljajo tudi izzivi. Eden največjih problemov je vesoljski odpad — ostanki izstrelitev, izrabljeni sateliti in drobni delci, ki predstavljajo nevarnost trka in škode drugim delujočim satelitom. Ta gravitacijski in orbitalni kaos vodi k skrbi pred tako imenovanim Kesslerjevim učinkom, kjer bi verižne trke ustvarile še več drobcev.

Prihodnost satelitov vključuje nadaljnjo miniaturizacijo (CubeSati), gradnjo velikih konstelacij za globalni dostop do interneta, sisteme za servisiranje in podaljševanje življenja satelitov na orbiti, razvoj satelitov za lunarne in medplanetarne misije ter uporabo večkratno uporabnih izstrelitvenih vozil. Hkrati se razvijajo tudi pravila in mednarodna sodelovanja za trajnostno rabo bližnjega vesolja.

Življenjska doba in konec delovanja

Življenjska doba satelita je odvisna od njegovega namena, gradnje in orbite — lahko traja od nekaj mesecev (pri nekaterih malih satelitih) do desetletij. Ko satelit doseže konec uporabne dobe, obstajata dve pogosti rešitvi: nadzorovano vstopanje v atmosfero in izgorevanje (deorbit) ali premik v tako imenovano grobnico (graveyard orbit) za satelite v geostacionarni orbiti.

Sateliti so torej ključni del sodobne infrastrukture, ki podpirajo komunikacije, navigacijo, znanost in varnost. Hkrati pa njihova množična uporaba zahteva odgovorno upravljanje in ukrepe za zmanjševanje tveganja, ki ga predstavlja vesoljski odpad.

Sateliti, ki krožijo zdaj

Umetni sateliti izvirajo iz več kot 50 držav, za izstrelitev satelitov pa so bile uporabljene zmogljivosti desetih držav. Nekaj sto satelitov trenutno deluje, vendar na tisoče neuporabljenih satelitov in njihovih fragmentov kroži okoli Zemlje kot vesoljski odpadki. Največji satelit je Mednarodna vesoljska postaja, ki jo je sestavilo več različnih držav (vključno z organizacijami NASA, ESA, JAXA in RKA). Na njej običajno živi posadka šestih astronavtov ali kozmonavtov. Postaja je stalno zasedena, vendar se posadka spreminja. Vesoljski teleskop Hubble so astronavti v vesolju večkrat popravili in posodobili.

Obstajajo tudi umetni sateliti, ki krožijo okoli nečesa drugega kot Zemlje. Eden od njih je Mars Reconnaissance Orbiter, ki kroži okoli Marsa. Cassini-Huygens kroži okoli Saturna. Venus Express, ki ga upravlja ESA, kroži okoli Venere. Dva satelita GRAIL sta do decembra 2012 krožila okoli Lune. Več satelitov že vrsto let kroži okoli Sonca, leta 2019 pa naj bi se jim pridružil še eden.

Sateliti, ki jih je izdelal človek, imajo več glavnih namenov uporabe:

• Znanstvena preiskava
• opazovanje Zemlje - vključno z napovedovanjem vremena ter spremljanjem neviht in onesnaženja.
• Komunikacije - vključno s satelitsko televizijo in telefonskimi klici
• Navigacija - vključno z globalnim sistemom za določanje položaja (GPS).
• vojaški - vključno z izvidniškim fotografiranjem in komunikacijami (jedrsko orožje v vesolju ni dovoljeno).

Animacija, ki prikazuje orbite satelitov GPS v srednji zemeljski orbiti.


ESTCube-1 je bil izdelan za znanstvene raziskave.

Orbite

Večina umetnih satelitov je v nizki zemeljski orbiti (LEO) ali geostacionarni orbiti. Da bi satelit ostal v orbiti, mora njegova bočna hitrost uravnotežiti silo gravitacije. Sateliti v nizki orbiti so pogosto manj kot tisoč kilometrov nad tlemi. Blizu Zemlje, v LEO, se morajo sateliti gibati hitreje, da ostanejo v orbiti. Nizke orbite so primerne za satelite, ki fotografirajo Zemljo. Številni opravljajo dela, ki zahtevajo velik naklon orbite (nihajo nad in pod ekvatorjem), zato lahko komunicirajo ali si ogledujejo druga območja. Satelit je lažje postaviti v nizko Zemljino orbito, vendar se zdi, da se satelit ob pogledu z Zemlje premika. To pomeni, da se mora satelitska antena (vrsta antene) vedno premikati, da lahko pošilja ali sprejema komunikacije s tem satelitom.

Srednja orbita je primerna za satelite GPS - sprejemniki na Zemlji s pomočjo spreminjajočega se položaja satelita in natančnega časa (ter vrste antene, ki je ni treba usmerjati) ugotovijo, kje na Zemlji se nahaja sprejemnik. Vendar stalno spreminjanje položaja ni primerno za satelitsko televizijo in druge vrste satelitov, ki pošiljajo in sprejemajo veliko informacij. Ti morajo biti v geostacionarni orbiti.

Satelit v geostacionarni orbiti se giblje okoli Zemlje tako hitro, kot se Zemlja vrti, zato je s tal videti, kot da miruje (se ne premika). Da bi se satelit lahko tako gibal, mora biti naravnost nad ekvatorjem in 35.786 kilometrov (22.236 milj) nad tlemi.

Satelit v geostacionarni orbiti.

Vprašanja in odgovori

V: Kaj je satelit?

V: Za kaj se uporabljajo sateliti?

V: Kdaj je bil izstreljen prvi umetni satelit?

V: Kdo je bil prvi živi potnik, ki je bil poslan v orbito?

V: Kdaj so Združene države Amerike izstrelile svoj prvi satelit?

V: Kdaj je Združeno kraljestvo izstrelilo svoj prvi satelit?

V: Koliko satelitov je bilo izstreljenih od takrat?

Išči po črki