Hvordan Satellitter Arbejder - #2

{h1}

Tusindvis af satellitter flyver dagligt dagligt og hjælper med ting som vejrudsigter og tv-udsendelser. Lær hvordan satellitter arbejder på WordsSideKick.com.

Jason-1 og Jason-2 har spillet nøgleroller i langsigtet analyse af jordens oceaner. NASA lancerede Jason-1 den 7. december 2001 for at overtage pligter fra NASA / CNES Topex / Poseidon-satellitten, der havde cirkuleret jorden siden 1992. I næsten 12 år har Jason-1 kortlagt havniveau, vindhastighed og bølgehøjde for mere end 95 procent af jordens isfrie oceaner. Missionen revolutionerede undersøgelsen af ​​havcirkulationen og gav data til at indikere, at havniveauet på tværs af planeten var stigende. NASA afsluttede officielt Jason-1 den 3. juli 2013, men det stoppede ikke ocean-gazing-operationerne. I 2008 lancerede rumbureauet en efterfølger til Jason-1 fra Vandenberg Air Force Base i Californien. Jason-2 bærer højpræcisionsinstrumenter til måling af afstanden mellem satellit og havfladen inden for få centimeter. Disse målinger af oceanopografiske armforskere med oplysninger om, hvor hurtigt havstrømmene bevæger sig og hvor meget varme der opbevares i havet. Disse data giver igen indblik i globale klimamønstre.

Flere satellitstjerner

Kunstnerens opfattelse af James Webb Space Telescope

Kunstnerens opfattelse af James Webb Space Telescope

66 Iridium kommunikationssatellitter omkreds 500 kilometer (800 kilometer) over jordens overflade har skabt røre på mange fronter. Iridium LLC, den oprindelige ejer af satellitterne, brugte 5 milliarder dollars til at bygge og installere maskinerne og solgte dem for 25 millioner dollars i 1999, da selskabet gik konkurs. Derefter kolliderede Iridium 33 i 2009 med en afviklet russisk satellit over Sibirien, hvilket skabte et stort område af pladsforstyrrelser og affald, der vil forblive i kredsløb i de kommende år. I dag ejer og driver Iridium Communications Inc. satellitterne, som giver abonnenter mulighed for at bruge satellittelefoner til at kommunikere fra ethvert sted på kloden. Stargazers nyder også Iridium, fordi satellitterne i "konstellationen" er nemme at få øje på, især når deres antennearrayer fanger sollys og blæser op i nathimlen.

Det OSCAR (Orbiting Satellite Carrying Amateur Radio) serier af satellitter letter kommunikation mellem amatørradiostationer. De er bygget og drives af en nonprofit organisation af skinke radio operatører verden over kendt som AMSAT. De AMSAT-bygget satellitter "hitch" en raket lancering på "payload-space-available" basis. Af denne grund er enhederne sædvanligvis ret små og har ingen fremdriftssystemer, der kunne forstyrre rakets primære nyttelast. AMSAT-satellitter kan ofte høres ved hjælp af en kortbølgermodtager eller aradio-scanner. Ham-operatører gør brug af satellitterne under naturkatastrofer, når jordbaserede links og mobiltelefonsystemer kan være nede eller overbelastede.

Rumteleskoper er satellitter, der ser væk fra jorden. Fra deres baner højt over vores atmosfære kan de se universet uden forvrængninger eller forstyrrelser. Du har utvivlsomt set nogle af de spektakulære billeder, der strålede ned fra Hubble Space Telescope (HST), som kom ind i sin omløb 308 miles (570 kilometer) over jorden i 1990. HST har et meget omfattende styresystem, så teleskopet kan peg på samme position i rummet i timer eller dage ad gangen (på trods af at teleskopet kører på 17.000 mph / 27.359 km / t). Systemet indeholder gyroskoper, accelerometre, et reaktionshjul stabiliseringssystem, thrustere og et sæt sensorer, der ser guide stjerner for at bestemme position. I 2018 planlægger NASA at lancere en ledsager til Hubble - James Webb Space Telescope (JWST). JWST vil observere infrarødt lys fra meget fjerne genstande og vil gøre det fra en særlig elliptisk kredsløb, kendt som L2, placeret 932.000 (1,5 millioner kilometer) væk fra jorden!

Hvor meget koster satellitter omkostninger?

I årene efter Sputnik og Explorer 1 voksede satellitterne større og mere komplicerede. Overvej TerreStar-1, en kommerciel satellit designet til at levere mobil tale- og datakommunikation i Nordamerika til håndsæt til smartphone-størrelse. Lanceret i 2009 vejede TerreStar-1 ind på 15,233 pounds (6.910 kg). Og da det blev fuldt udbygget, blev det en S-band-antenne, der måler 60 fod (18 meter) på tværs og massive solpaneler, der giver den endelige enhed en vingerpan på 106 meter (32 meter) [kilde: de Selding].

Opbygning af en sådan kompleks maskine kræver masser af ressourcer, hvorfor historisk set har kun offentlige myndigheder og virksomheder med dybe lommer været i stand til at komme ind i satellitvirksomheden. Meget af omkostningerne er pakket ind i udstyret, der transporteres af satellittranspondere, computere og kameraer.En typisk vejr-satellit bærer en pris på 290 millioner dollars; en spion satellit kunne koste yderligere $ 100 millioner [kilde: GlobalCom]. Så er der bekostning af at opretholde og reparere satellitter. Virksomheder skal betale for satellitbåndbredde ligesom mobiltelefonejere skal betale for at overføre stemme og data. Disse båndbreddeomkostninger kunne højst udgøre 1,5 millioner dollars om året [kilde: GlobalCom]!

En anden vigtig faktor med satellitter er omkostningerne ved lanceringen. Lancering af en enkelt satellit i rummet kan koste alt mellem $ 10 millioner og $ 400 millioner afhængigt af det anvendte køretøj. Et lille lanceringsbil, som Pegasus XL-raketen, kan løfte 976 pund (443 kg) til jordbunden i omkring jorden for omkring 13,5 millioner dollars. Det ser ud til at være næsten $ 14.000 pr. Pund. Et tungt lanceringsbil, derimod, koster mere at starte, men giver også en større løftekraft. For eksempel kan Ariane 5G raket løfte 39.648 pund (18.000 kilo) i jordbunden om jorden med en pris på 165 millioner dollars. Det går ud til $ 4.162 pr. Pund, hvilket gør det mere omkostningseffektivt pr. Pund [kilde: Futron Corporation]. (Bemærk at alle monetære tal er i 2000 amerikanske dollars.)

På trods af omkostninger og risici forbundet med at opbygge, lancere og betjene satellitter, har nogle virksomheder formået at vokse deres rumteknologivirksomhed. Boeing er et af disse virksomheder. Dets afdeling for forsvar, rum og sikkerhed formåede at levere 10 satellitter i 2012 og erhverve ordrer til syv flere, hvilket bidrager til forretningsenhedens næsten 32 milliarder dollar i omsætning [kilde: Boeing Company].

Hvordan kan jeg se en overhead-satellit?

Der går den internationale rumstation, da den passerer over Bow Lake i Banff, Alberta, Canada den 20. august 2011. Dette billede er en mosaik af fem 40 sekunders eksponeringer med huller i sporet forårsaget af intervall på et sekund mellem rammerne. En Iridium flare gennemboret også ISS-sporet.

Der går den internationale rumstation, da den passerer over Bow Lake i Banff, Alberta, Canada den 20. august 2011. Dette billede er en mosaik af fem 40 sekunders eksponeringer med huller i sporet forårsaget af intervall på et sekund mellem rammerne. En Iridium flare gennemboret også ISS-sporet.

Når du tænker på stargazing, viser du sandsynligvis en person, der står bag et teleskop, studerer kratrene på månen, pletterne og stregerne på den rustne Martian-overflade, Saturns ringe eller Galaxy i den lokale gruppe. Men mange amatør-astronomer, selv dem, der ikke har dyr optik, har stor glæde i at spotte satellitter i kredsløb omkring Jorden. Hvis du vil komme ind på handlingen, er der et par tips:

  • For det første kan du se satellitter uden noget instrument overhovedet, men det hjælper med at få et godt kikkert. Derefter er det et spørgsmål om at gå ud på det rigtige tidspunkt - lige efter solnedgang eller lige før solopgang, når det er mørkt på jorden, men solens stråler når stadig op i de høje højder, hvor satellitter opholder sig.
  • Vælg en stol, der giver dig mulighed for at ligge komfortabelt og orientere det, så du kan se en bred udvidelse af himlen. Det er ligegyldigt hvilken retning du møder.
  • Sweep langsomt hen over himlen, og lad dig lejlighedsvis afbryde fokus på et område. Hvis du er tålmodig, vil du snart kunne se et lyst lyspunkt, der bevæger sig langsomt mod stjernernes baggrund. Du kan ikke rigtig forvirre satellitter med meteorer eller fly, fordi de tidligere strejker hurtigt over himlen, før de brænder ud, og sidstnævnte bliver normalt ledsaget af blinkende lys og motorstøj. Satellitter bevæger sig støt og forsigtigt, og tager ofte tre til fem minutter at rejse fra en horisont til den anden.
  • Du kan forvente at se 10 til 20 satellitter i timen efter skumringen. De rejser ofte vest mod øst, men et par bevæger sig nord mod syd eller syd mod nord. Disse kunne være overvågningssatellitter, der bruges til at spionere på andre lande.

Hvis du vil blive mere seriøs, kan du forsøge at forudsige, hvornår en bestemt satellit vil passere overhead. Særlig satellit-software, der er tilgængelig til pc'er, forudsiger satellitbaner. Softwaren bruger Kepler data til prognose for hvert kredsløb og viser, hvornår en satellit bliver overhead. De nyeste "Keps" er tilgængelige på internettet for en række populære satellitter. Satellitter bruger en række lysfølsomme sensorer til at bestemme deres position. Satellitten sender sin position til jordstationen.

Selvfølgelig ville ingen "seende" ekspedition være fuldstændig uden et glimt af nogle specielle satellitter. Tumbling rumfartøjer er en sådan behandler. Disse er typisk døde satellitter, der forbliver i kredsløb, men nu drejer omkring en eller flere akser. Når de roterer, reflekterer deres overflader sollys, hvilket gør objekterne til at blinke, da de bevæger sig over himlen. Satellitter i Iridium-konstellationen kan også give en lignende oplevelse. De såkaldte Iridium-blændinger opstår, fordi hver satellit har en usædvanlig seks-sidet form, der let bounces lys mod jordbaserede observatører. En enkelt flare kan lyse med en tilsyneladende storhed meget større end Venus.

Den Internationale Rumstation (ISS), på grund af sin massive størrelse, gløder også så lyst som Venus eller Jupiter. Men det kan være udfordrende at se, fordi det forbliver tæt på horisonten og passerer gennem "synetværdier" - gange, når det er lettere at se end andre. Kilder som himmel ovenover kan fortælle dig hvornår og hvor du skal kigge for at få et glimt af ISS. Du skal bruge dine koordinater for længdegrad og breddegrad, tilgængelig fra theU.S. Geologisk Undersøgelse, og en præcis måling af tiden.

Satellitternes fremtid

Denne illustration viser, hvordan CubeSat1 kunne bruge sin radar og laser cross-track sensor til at måle afstanden og den relative bevægelse af den anden satellit (CubeSat2 til venstre).

Denne illustration viser, hvordan CubeSat1 kunne bruge sin radar og laser cross-track sensor til at måle afstanden og den relative bevægelse af den anden satellit (CubeSat2 til venstre).

I mere end fem årtier efter lanceringen af ​​Sputnik har satellitter, såvel som deres budgetter, tendens til at blive større.For eksempel har USA brugt 200 milliarder dollars på sit militære satellitprogram siden starten, og nu har den på trods af investeringen en flåde af aldrende enheder uden mange udskiftninger, der venter i vingerne. [Kilde: The New Atlantis]. Mange eksperter frygter, at bygning og implementering af store satellitter simpelthen ikke er bæredygtig, i hvert fald ikke af skatteyderne finansierede statslige organer. En løsning er at vende satellitprogrammer til private interesser som SpaceX, Virgin Galactic eller andre rumvirksomheder, som ofte ikke lider under de samme bureaukratiske ineffektiviteter som NASA, National Reconnaissance Office og National Oceanic and Atmospheric Administration.

En anden løsning indebærer at formindske satellits størrelse og kompleksitet. Forskere fra California Polytechnic State University og Stanford University har arbejdet siden 1999 om en ny type satellit, kaldet CubeSat, der bygger på byggesten så små som 10 cm på en side. Hver kube modtager hyldekomponenter og kan kombineres med andre terninger, normalt fra forskellige hold, for at gøre en mere kompleks nyttelast. Ved at standardisere designet og sprede udviklingsomkostningerne til flere parter, stiger satellit-omkostningerne ikke så meget. Et enkelt CubeSat rumfartøj kan koste mindre end $ 100.000 til at udvikle, starte og drive [kilde: Pang].

I april 2013 satte NASA dette grundlæggende princip i gang, da det lancerede tre CubeSats bygget på kommercielle smartphones. Målet var at placere mikrosatellitterne i kredsløb i en kort periode og indsamle nogle fotografier og systemdata fra telefonerne. NASA lancerede satellitterne den 21. april, og de kom igen til Jordens atmosfære seks dage senere. Nu ser agenturet på, hvordan de kan distribuere et stort netværk af CubeSats til et koordineret, langvarigt mission.

Store eller små fremtidige satellitter skal kunne kommunikere effektivt med jordbaserede stationer. Historisk set har NASA været afhængig af radiofrekvens (RF) kommunikation, men RF når sin grænse som efterspørgsel efter flere kapacitetsforøgelser. For at overvinde denne hindring har NASA-forskere udviklet et tovejs kommunikationssystem baseret på lasere i stedet for radiobølger. Udstyret til at køre testen kørte en tur på NASAs Lunar Atmosphere og Dust Environment Explorer, der blev lanceret i september 2013 og ledet til månen, hvor det begyndte at bane og samle information om månens atmosfære. Den 18. oktober 2013 lavede forskere historie, da de brugte en pulserende laserstråle til at transmittere data over 239.000 miles (384.633 kilometer) mellem månen og jorden med en rekordhurtig downloadhastighed på 622 megabit per sekund [kilde: Buck].

For mere information om satellitter og relaterede emner, se linkene på næste side.

Forfatterens Note: Hvordan Satellitter Arbejder

Gør mig ikke forkert, det er dejligt at være en modtager af satellitteknologi. Men jeg kan ikke lade være med at føle mig lidt trist, når jeg ser på billeder, der viser de hundredvis af satellitter, der summende om Jordens smukke blå skive. I nogle af disse billeder ser vores planet ud som et Chia Pet, der spire en ungainly moppe af menneskeskabte hår. - William Harris


Video Supplement: StarFire 6000 antenne: 3 satelitter.




DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com