Les satellites artificiels Ce sont des véhicules ou des appareils construits expressément pour être lancés dans l'espace sans avoir besoin d'un équipage, afin de orbiter autour de la Terre ou de tout autre corps céleste..
Les premières idées sur la construction de satellites artificiels sont venues d'auteurs de science-fiction, tels que Jules Verne et Arthur C. Clark. Ce dernier était officier radar dans la Royal Air Force et, à la fin de la Seconde Guerre mondiale, a conçu l'idée d'utiliser trois satellites en orbite autour de la Terre pour maintenir un réseau de télécommunications..
A cette époque, les moyens n'étaient pas encore disponibles pour placer un satellite en orbite. Il a fallu quelques années de plus à l'armée américaine pour produire les premières communications par satellite au début des années 1950..
La course à l'espace entre les États-Unis et l'Union soviétique a stimulé l'industrie des satellites artificiels. Le premier mis en orbite avec succès fut le satellite soviétique Spoutnik en 1957 et il émettait des signaux dans la gamme 20-40 MHz..
Cela a été suivi par le lancement de l'Echo I par les États-Unis, à des fins de communication. Depuis lors, de nombreux lancements en orbite ont été suivis par les deux puissances et, par la suite, de nombreux pays ont rejoint la nouvelle technologie..
Les satellites artificiels ont diverses applications:
Dans son travail Principe, Isaac Newton (1643-1727) a établi ce qui était nécessaire pour placer un satellite en orbite, bien qu'à la place d'un satellite, il a utilisé comme exemple un boulet de canon tiré du haut d'une colline..
Tirée avec une certaine vitesse horizontale, la balle suit la trajectoire parabolique habituelle. En augmentant la vitesse, la portée horizontale devient de plus en plus grande, ce qui était clair. Mais une certaine vitesse va-t-elle mettre la balle en orbite autour de la Terre??
La Terre courbe à partir d'une ligne tangente à la surface à une vitesse de 4,9 m tous les 8 km. Tout objet libéré du repos tombera de 4,9 m pendant la première seconde. Par conséquent, en tirant la balle horizontalement à partir d'un pic avec une vitesse de 8 km / s, elle tombera de 4,9 m pendant la première seconde..
Mais la Terre sera également descendue de 4,9 m pendant cette période, car elle se courbe sous le boulet de canon. Celui-ci continue à se déplacer horizontalement, couvrant les 8 km et continuerait à être à la même hauteur par rapport à la Terre pendant cette seconde..
Naturellement, la même chose se produit après la seconde suivante et dans toutes les secondes successives, transformant la balle en un satellite artificiel, sans propulsion supplémentaire, tant qu'il n'y a pas de frottement..
Cependant, le frottement causé par la résistance de l'air est inévitable, c'est pourquoi une fusée d'appoint est nécessaire..
La fusée soulève le satellite à une grande hauteur, où l'atmosphère plus mince offre moins de résistance et lui fournit la vitesse horizontale nécessaire..
Cette vitesse doit être supérieure à 8 km / s et inférieure à 11 km / s. Ce dernier est le vitesse d'échappement. Projeté à cette vitesse, le satellite abandonnerait l'influence gravitationnelle de la Terre pour aller dans l'espace.
Les satellites artificiels contiennent divers mécanismes complexes pour remplir leurs fonctions, qui impliquent la réception, le traitement et l'envoi de divers types de signaux. Ils doivent également être légers et avoir une autonomie de fonctionnement.
Les structures principales sont communes à tous les satellites artificiels, qui à leur tour ont plusieurs sous-systèmes selon le but. Ils sont montés dans un boîtier en métal ou en d'autres composés légers, qui sert de support et est appelé autobus.
Dans le bus, vous pouvez trouver:
Étant donné que les satellites passent beaucoup de temps exposés à ce rayonnement, un système de protection est nécessaire pour éviter d'endommager d'autres systèmes..
Les parties exposées deviennent très chaudes, tandis qu'à l'ombre elles atteignent des températures extrêmement basses, car il n'y a pas assez d'atmosphère pour réguler les changements. Par conséquent, les radiateurs sont nécessaires pour éliminer la chaleur et les couvercles en aluminium qui conservent la chaleur si nécessaire..
En fonction de leur trajectoire, les satellites artificiels peuvent être elliptiques ou circulaires. Bien sûr, chaque satellite a une orbite assignée, qui est généralement dans la même direction que la rotation de la Terre, appelée orbite asynchrone. Si, pour une raison quelconque, le satellite voyage dans le sens inverse, alors il a orbite rétrograde.
Sous gravité, les objets se déplacent selon des trajectoires elliptique selon les lois de Kepler. Les satellites artificiels n'échappent pas à cela, cependant, certaines orbites elliptiques ont une si petite excentricité qu'elles peuvent être considérées. circulaire.
Les orbites peuvent également être inclinées par rapport à l'équateur terrestre. À une inclinaison de 0 °, il s'agit d'environ orbites équatoriales, s'ils sont à 90 °, ils sont orbites polaires.
L'altitude du satellite est également un paramètre important, car entre 1500 et 3000 km d'altitude se trouve la première ceinture de Van Allen, une région à éviter en raison de son taux de rayonnement élevé..
L'orbite du satellite est choisie en fonction de la mission qu'il a, car il existe des hauteurs plus ou moins favorables pour différentes opérations. Selon ce critère, les satellites sont classés comme:
En tout cas, ils sont à une altitude élevée -36 000 km plus ou moins-. Ils parcourent des orbites circulaires par périodes de 1 jour. Grâce à eux, le fax, la téléphonie longue distance et la télévision par satellite sont disponibles, entre autres services..
Au début, les satellites de communication avaient des périodes différentes de la rotation de la Terre, mais cela a rendu le positionnement des antennes difficile et la communication a été perdue. La solution était de placer le satellite à une hauteur telle que sa période coïncide avec celle de la rotation de la Terre..
De cette manière, le satellite orbite avec la Terre et semble fixe par rapport à elle. La hauteur requise pour placer un satellite en orbite géosynchrone est de 35786,04 km et est connue sous le nom de ceinture Clarke.
La hauteur de l'orbite peut être calculée en établissant la période, au moyen de l'expression suivante, dérivée de la loi de Newton de la gravitation universelle et des lois de Kepler:
P = 2π (une3/ GM)½
Où P est la période, à est la longueur du demi-grand axe de l'orbite elliptique, g est la constante universelle de la gravitation et M est la masse de la Terre.
Puisque de cette manière l'orientation du satellite par rapport à la Terre ne change pas, cela garantit qu'il sera toujours en contact avec elle..
C'était le premier satellite artificiel de l'histoire de l'humanité, mis en orbite par l'ex-Union soviétique en octobre 1957. Ce satellite fut suivi de 3 autres, dans le cadre du programme Spoutnik..
Le premier Spoutnik était assez petit et léger: 83 kg d'aluminium principalement. Il était capable d'émettre des fréquences comprises entre 20 et 40 MHz. Il a été en orbite pendant trois semaines, après quoi il est tombé sur Terre..
Des répliques de Spoutnik peuvent être vues aujourd'hui dans de nombreux musées de la Fédération de Russie, d'Europe et même d'Amérique..
Une autre mission habitée bien connue était le système de transport spatial STS ou navette spatiale, qui a fonctionné de 1981 à 2011 et a participé, entre autres missions importantes, au lancement du télescope spatial Hubble et de la Station spatiale internationale, en plus des missions. de réparation d'autres satellites.
La navette spatiale avait une orbite asynchrone et était réutilisable, car elle pouvait aller et venir sur Terre. Sur les cinq ferries, deux ont été accidentellement détruits avec leurs équipages: le Challenger et le Columbia.
Le système de positionnement global est largement connu pour localiser des personnes et des objets dans n'importe quelle partie du globe avec une grande précision. Le réseau GPS est composé d'au moins 24 satellites à haute altitude, dont 4 satellites toujours visibles de la Terre.
Ils sont en orbite à une altitude de 20 000 km et leur période est de 12 heures. Le GPS utilise une méthode mathématique similaire à la triangulation pour évaluer la position des objets, appelée trilatération.
Le GPS ne se limite pas à la localisation de personnes ou de véhicules, il est également utile pour la cartographie, la topographie, la géodésie, les opérations de sauvetage et les pratiques sportives, entre autres applications importantes..
C'est un satellite artificiel qui offre des images inégalées du système solaire, des étoiles, des galaxies et de l'univers lointain, sans que l'atmosphère terrestre ou la pollution lumineuse ne bloque ou déforme la lumière lointaine..
Par conséquent, son lancement en 1990 a été l'avancée la plus remarquable de l'astronomie ces derniers temps. L'énorme cylindre de 11 tonnes de Hubble est à une altitude de 548 km en orbite autour de la Terre dans un mouvement circulaire, avec une période de 96 minutes..
Il devrait être désactivé entre 2020 et 2025, remplacé par le télescope spatial James Webb..
Connu sous le nom d'ISS (Station spatiale internationale), c'est un laboratoire de recherche en orbite, géré par cinq agences spatiales à travers le monde. Jusqu'à présent, c'est le plus grand satellite artificiel qui existe.
Contrairement au reste des satellites, dans la Station spatiale, il y a des êtres humains à bord. En plus de l'équipage fixe d'au moins deux astronautes, la station a même reçu la visite de touristes.
Le but de la station est principalement scientifique. Il dispose de 4 laboratoires dans lesquels les effets de l'apesanteur sont étudiés et des observations astronomiques, cosmologiques et climatiques sont effectuées, ainsi que diverses expériences en biologie, en chimie et sur l'influence des rayonnements sur divers systèmes..
Ce satellite artificiel est un observatoire pour détecter les rayons X, qui sont absorbés par l'atmosphère terrestre et ne peuvent donc pas être étudiés depuis la surface. La NASA l'a mis en orbite en 1999 à l'aide de la navette spatiale Columbia.
Ils constituent un réseau de 66 satellites à une hauteur de 780 km sur des orbites de type LEO, d'une durée de 100 minutes. Ils ont été conçus par la compagnie de téléphone Motorola pour assurer la communication téléphonique dans les endroits difficiles d'accès. Cependant, c'est un service très coûteux.
C'est le système de positionnement développé par l'Union européenne, équivalent au GPS et à usage civil. Il compte actuellement 22 satellites en service, mais il est toujours en construction. Il est capable de localiser une personne ou un objet avec une précision de 1 mètre dans la version ouverte et est interopérable avec les satellites du système GPS.
Ce sont des satellites spécialement conçus pour observer la surface de la Terre. Ils ont commencé leurs travaux en 1972. Ils sont notamment chargés de cartographier le terrain, d'enregistrer des informations sur le mouvement de la glace aux pôles et l'étendue des forêts, ainsi que de la prospection minière..
C'est le système de géolocalisation de la Fédération de Russie, équivalent au GPS et au réseau Galileo.
Les satellites artificiels peuvent être vus de la Terre par les amateurs car ils réfléchissent la lumière du soleil et peuvent être vus comme des points de lumière, même si le soleil s'est couché..
Pour les localiser, il est conseillé d'installer l'une des applications de recherche par satellite sur le téléphone ou de consulter les pages Internet qui suivent les satellites.
Par exemple, le télescope spatial Hubble peut être visible à l'œil nu ou mieux encore, avec de bonnes jumelles, si vous savez où regarder..
Les préparatifs pour l'observation des satellites sont les mêmes que pour l'observation des pluies de météores. Les meilleurs résultats sont obtenus lors de nuits très sombres et claires, sans nuages et sans lune, ou avec la lune basse à l'horizon. Plus vous êtes éloigné de la pollution lumineuse, mieux c'est, vous devez également apporter des vêtements chauds et des boissons chaudes.
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