Первый в мире космический спутник из дерева будет запущен в 2021 году
Находящиеся на орбите Земли спутники сделаны из алюминия, углепластика или титана. Инженеры используют эти материалы ввиду того, что они хорошо пропускают сигналы, обладают относительно небольшой массой и податливы к приданию разных форм. В начале 2021 года японские ученые задались вопросом — почему бы им не начать изготавливать космические спутники из дерева? Ведь этот материал тоже обладает большим количеством преимуществ, главным из которых, как вы уже могли понять, является дешевизна. Но у древесины есть один менее очевидный плюс — он быстро сгорает, не выбрасывая в окружающую среду много вредных веществ. Если бы все искусственные спутники были сделаны из дерева, орбита нашей планеты не была бы засорена космическим мусором. Перед изготовлением деревянных спутников, инженерам нужно убедиться, что этот материал выдерживает космические условия. Японские исследователи хотели запустить пробный деревянный аппарат в 2023 году, но Европейское космическое агентство (ESA) их опередило — его Woodsat полетит в космос в конце 2021 года.
Первый деревянный спутник будет выглядеть примерно так
Первый спутник из дерева
По данным издания New Atlas, деревянный спутник Woodsat будет сделан в форме кубсата — квадратного аппарата размером около 10 кубических сантиметров. Коробочка будет сделана из фанеры, металлическим будет только механизм для изменения положения встроенной камеры. Автором проекта является журналист Яри Макинен (Jari Makinen), который возглавляет компанию Arctic Astronauts по изготовлению таких же маленьких спутников, но из более популярных материалов.
Окинем спутник взглядом еще раз?
По его словам, раньше ему очень нравилось мастерить самолеты из дерева, поэтому недавно он задумался: почему люди все еще не создают космические спутники из дерева? В 2017 году он разработал деревянный аппарат KitSat и успешно вывел его на стратосферу — слой земной атмосферы, который находится на высоте от 11 до 50 километров. Так как все прошло хорошо, авторы проекта решили пойти дальше и вывести похожий аппарат на земную орбиту, располагающуюся на высоте около 550 километров.
Спутник KitSat 2017 года
Из чего состоит космический спутник?
Для начала стоит отметить, что космический спутник нельзя собрать из первого попавшегося куска фанеры. Дело в том, что в нем содержится большое количество влаги — в космических условиях такой материал быстро растворится. Чтобы устранить влагу, исследователи поместили древесину в термокамеру и тщательно высушили. После этого материал был покрыт слоем оксида алюминия, который нужен для защиты от попадания внутрь влаги и последующего окисления.
Древесина — недорогой, но очень капризный материал
На деревянном корпусе инженеры закрепят светодиодную лампу, датчик измерения уровня давления, датчик грязи и камеру. При помощи них исследователи хотят узнать, как древесина реагирует на воздействие ультрафиолетового излучения Солнца, пыли и атомарного кислорода. Последний является сильнейшим окислителем, который легко может разрушить деревянный спутник. Но пока это не только — убедиться в этом можно будет только после тщательного изучения аппарата при помощи камеры. По крайней мере, слой из оксида алюминия должен хотя бы немного его защитить.
Запуск деревянного спутника
На данный момент ожидается, что деревянный спутник Woodsat будет запущен в небо в конце 2021 года. Для этого будет использована ракета-носитель Electron от компании Rocket Lab. Это довольно новая ракета, потому что первый его запуск был совершен только в 2017 году. Он способен выводить в космос полезную нагрузку массой до 150 килограмм и каждый его спутник обходится клиентам компании в сумму от 4,9 до 6,6 миллионов долларов США.
Запуск ракеты-носителя Electron
Если вам интересны новости науки и техники, подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен. Там вы найдете статьи, которые не были опубликованы на сайте!
В начале статьи я упомянул, что ранее создать деревянный спутник планировали японские инженеры — они работают в компании Sumitomo Forestry. Однако, испытания этого спутника начнутся только в 2023 году. Судя по всему, Европейское космическое агентство опередит японцев в этом деле. Правда автор проекта Яри Макинен будто бы относится к своему детищу как просто к красивому объекту. Лично мне кажется, что зря — если деревянные спутники смогли бы решить проблему избытка космического мусора, это было бы действительно круто. Ведь даже крошечные фрагменты старых спутников могут повредить нынешнее оборудование — недавно от мусорных частиц пострадала роботизированная рука МКС.
Источник
Война спутников: как тысячи роботов собирают информацию обо всем в космосе
Первый искусственный спутник Земли был запущен в 1957 году. С тех пор человечество сделало огромный технологический прорыв: на орбите нашей планеты и за ее пределами находятся тысячи спутников. Рассказываем, как они не сталкиваются друг с другом и зачем их нужно так много.
Что такое искусственные спутники?
Искусственный спутник Земли (ИСЗ) — космический летательный аппарат, вращающийся вокруг Земли по геоцентрической орбите.
Для движения по орбите вокруг Земли аппарат должен иметь начальную скорость, равную или большую первой космической скорости. Полеты ИСЗ выполняются на высотах до нескольких сотен тысяч километров.
Нижнюю границу высоты полета ИСЗ обуславливает необходимость избегания процесса быстрого торможения в атмосфере. Период обращения спутника по орбите в зависимости от средней высоты полета может составлять от полутора часов до нескольких лет.
Особое значение имеют спутники на геостационарной орбите, период обращения которых строго равен суткам, и поэтому для наземного наблюдателя они неподвижно «висят» на небосклоне, что позволяет избавиться от поворотных устройств в антеннах.
Автоматические межпланетные станции (АМС) и межпланетные космические корабли могут запускаться в дальний космос как минуя стадию спутника (то есть прямое восхождение), так и после предварительного вывода на так называемую опорную орбиту спутника.
В начале космической эры спутники запускались только посредством ракет-носителей, а к концу XX века широкое распространение получил также запуск спутников с борта других спутников — орбитальных станций и космических кораблей (в первую очередь, с МТКК-космоплана Спейс Шаттл).
Как средства выведения спутников теоретически возможны, но пока не реализованы также МТКК-космолеты, космические пушки, космические лифты. Уже через небольшое время после начала космической эры стало обычным выведение более одного спутника на одной ракете-носителе, а к концу 2013 года число выводимых одновременно спутников в некоторых запусках ракет-носителей превысило три десятка.
В ходе некоторых запусков последние ступени ракет-носителей также выходят на орбиту и на какое-то время фактически становятся спутниками.
Беспилотные спутники имеют массу от нескольких килограммов до двух десятков тонн и размер от нескольких сантиметров до (в частности при использовании солнечных батарей и выдвижных антенн) нескольких десятков метров.
Являющиеся спутниками космические корабли и космопланы достигают нескольких десятков тонн и метров, а сборные орбитальные станции — сотен тонн и метров.
В XXI веке с развитием микроминиатюризации и нанотехнологий массовым явлением стало создание сверхмалых спутников форматов кубсат (от одного до несколько килограмм и от нескольких до нескольких десятков сантиметров), а также появился новый формат покеткуб (буквально карманный куб) в несколько сотен или десятков грамм и несколько сантиметров.
Спутники преимущественно создаются как невозвратные, однако некоторые из них (в первую очередь, пилотируемые и некоторые грузовые космические корабли) являются возвращаемыми частично (имея спускаемый аппарат) или полностью (космопланы и спутники, возвращаемые на их борту).
Искусственные спутники Земли широко используются для научных исследований и прикладных задач, а также в образовании (в мире стали массовым явлением так называемые «университетские» ИСЗ) и хобби — радиолюбительские спутники.
Сколько всего сейчас спутников на орбите Земли?
Смотря как считать. Со времени запуска «Спутника» 4 октября 1957 года в космос были выведены более 9 000 аппаратов, но только около 2 000 из них функционируют в настоящее время.
Остальные сгорели в атмосфере или сломались и стали «космическим мусором» на орбите. Поэтому, кстати, бо́льшая часть маневров проводится для уклонения от неуправляемых объектов, а не работающих спутников.
Типы спутников
Различают следующие типы спутников:
- Астрономические спутники — спутники, предназначенные для исследования планет, галактик и других космических объектов.
- Биоспутники — спутники, предназначенные для проведения научных экспериментов над живыми организмами в условиях космоса.
- Cпутники дистанционного зондирования Земли.
- Метеорологические спутники — спутники, предназначенные для передачи данных в целях предсказания погоды, а также для наблюдения климата Земли.
- Малые спутники — спутники малого веса (менее 1 или 0,5 тонн) и размера. Включают в себя миниспутники (более 100 кг), микроспутники (более 10 кг) и наноспутники (легче 10 кг), в том числе кубсаты и покеткубы.
- Военный спутник.
- Спутники связи.
- Навигационные спутники.
- Космические корабли — пилотируемые космические аппараты.
- Орбитальные станции — долговременные космические корабли.
- Голоспутники — новейшие спутники, предназначенные для исследования других планет.
Как регулируется движение спутников в космосе?
Единого регламента для этого нет. Космос является свободным пространством. Поэтому участники космической деятельности руководствуются только собственными национальными законами, которые, впрочем, должны соответствовать соглашениям, принятым в рамках работы Комитета по использованию космического пространства в мирных целях ООН (COPUOS).
После принятия в 1974 году конвенции о регистрации космических объектов, запускаемых в космическое пространство, управление по вопросам космического пространства ООН ведет реестр объектов, запускаемых в космическое пространство. Однако регистрация в нем является заявительной, и у ООН нет технической возможности контролировать реальные орбиты и цели космических аппаратов.
Главное препятствие, стоящее на пути создания всеобъемлющей базы данных спутников и возможности автоматизированного контроля околоземного пространства, — это военные спутники. Американская система NORAD не публикует данные о спутниках разведки США, при этом публикует данные об орбитах российских и китайских военных аппаратов. Воздушно-космические силы России вообще ничего не публикуют, хотя следят за американскими военными спутниками радиолокационными и оптическими средствами.
Коммерческим спутниковым операторам сейчас приходится фактически действовать вслепую, надеясь на то, что военные сами не допустят столкновения. При этом именно военные аппараты чаще всего маневрируют на орбите, меняя высоту. Существует даже условный класс «спутников-инспекторов», которые целенаправленно приближаются к чужим аппаратам, чтобы их сфотографировать.
В начале апреля спутники компаний OneWeb и SpaceX уклонились от опасного сближения друг с другом на орбите, об этом заявили представители Космических сил США и OneWeb. Это первая опасная ситуация двух конкурирующих компаний, которые расширяют свои широкополосные сети в космосе.
Исследователи оценивали вероятность столкновения в 1,3%, при этом два спутника приблизились до 57 метров — это опасная близость для спутников на орбите. Если бы спутники столкнулись на орбите, то это могло бы вызвать катастрофу, которая привела бы к образованию сотни кусков мусора, а их траектория бы изменилась, подвергая угрозе другие устройства.
Специалисты также отметили, что сейчас сейчас нет ни одной национальной или глобальной космической организации, которая бы регулировала спутниковых операторов, чтобы они принимать меры в связи с потенциальными столкновениями. У компаний есть только срочные оповещения Космических сил компаниям, которые требуют соблюдать безопасную дистанцию устройств друг от друга.
Как спутники меняют небосклон?
Созвездия спутников и куски космического мусора, двигающиеся по орбите Земли и отражающие солнечный свет, сделали ночное небо на 10% ярче. Об этом говорится в совместном исследовании международной команды астрофизиков.
«Мы ожидали, что увеличение яркости неба будет незначительным, но наши первые теоретические оценки оказались удивительными и таким образом побудили нас незамедлительно сообщить о результатах», — отметил Мирослав Коцифай, старший научный сотрудник Словацкой академии наук и ведущий автор исследования по световому загрязнению.
Ученые считают, что проблема будет только усугубляться по мере того, как в небо будут отправлять все новые спутники. К другим виновникам изменений также относят отработанные ракетные компоненты и другие обломки, которые отражают и рассеивают свет от Солнца.
Где и какие спутники сейчас работают?
Самая густонаселенная орбита — геостационарная (ГСО). Сейчас на ней находятся около 400 спутников, то есть примерно каждый пятый действующий космический аппарат.
Вообще орбиты спутников делятся на низкие (до 2 000 километров от Земли), средние и высокие, и геостационарная относится к последней группе. На низкой орбите летают спутники дистанционного зондирования Земли, спутники связи, например, такие, как Iridium, Globalstar, Orbcomm, российская система «Гонец». На средних располагаются навигационные системы — ГЛОНАСС (Россия), GPS (США), Galileo (Европа) и «Бэйдоу» (Китай).
Популярность геостационарной орбиты — следствие того, что только на ней спутник не меняет своего положения на небе, как бы зависая над выбранной точкой экватора на высоте 35 786 километров. Это позволяет связываться с ним при помощи стационарных наземных антенн, раз и навсегда направленных в одну точку.
В марте 2021 года SpaceX провела серию успешных запусков спутников Starlink, доведя их количество на орбите до 1 300 — около 8% от плана на 2027 год.
SpaceX запускает спутники на орбиту партиями по 60 штук с мая 2019 года, причем в марте 2021-го таких запусков было четыре. Каждый спутник весит 260 кг, а ступень для их запуска рассчитана на 100 миссий: каждый раз она возвращается на плавучую платформу Of Course I Still Love You («Конечно, я все еще люблю тебя») в Атлантическом океане, в 630 км от мыса Канаверал.
Идея состоит в том, чтобы окутать сетью из небольших телеком-спутников всю планету на низкой околоземной орбите — в 500-2000 км от поверхности. Один спутник покрывает небольшую территорию, например, размером с Аляску. Поэтому их запускают группами для покрытия определенной территории. Успех какого-либо низкоорбитального проекта приведет к полному изменению телеком-инфраструктуры во всем мире.
Благодаря постоянному мониторингу Mars Express ученые проанализировали две последние глобальные пыльные бури, в 2007 и 2018 годах. Они сравнили показатели тех лет с годами без бурь, чтобы понять, как штормы повлияли на утечку воды с Марса.
Со сменой сезонов влага замерзает в атмосфере Марса. Однако вместо того, чтобы вернуться на поверхность планеты в виде осадков, происходит иное. В процесс вмешиваются пыльные бури. Они нагревают и разрушают атмосферу Марса, а также доставляют воду на еще большие высоты.
В обоих исследованиях использовались обширные многолетние наборы данных, полученные с помощью прибора SPICAM орбитального аппарата Mars Express.
Метеорологический спутник США NOAA 17, который не был задействован в работе, взорвался в космосе на 16 обломков. Сейчас ученые наблюдают на 16 связанных со взрывом обломков, чтобы они не нарушили работу других объектов. Несут ли угрозу обломки работающим спутникам, не уточняется.
В эскадрилье сообщили: пока нет признака, что произошедшее было вызвано столкновением с другим объектом. По данным ВВС США, до взрыва спутник находился на орбите с минимальной высотой 800 км и максимальной 817 км.
Спутник NOAA 17 был запущен в космос в июне 2002 года и выведен из эксплуатации в 2013 году. Отмечается, что ранее подобные спутники уже разрушались в космосе из-за взрыва бортовых батарей.
Ученые изучили данные с высоким разрешением, собранные спутником ICESat-2 над шельфовым ледником Эймери в период с октября 2018 года по ноябрь 2019 года.
Лазерные импульсы со спутника направляются к поверхности Земли и используют отраженные фотоны для определения высоты поверхности. В отличие от других спутников, разрешение ICESat-2 позволяет ему видеть более мелкие трещины и их морфологию.
Ученые обработали данные спутника с помощью алгоритма. Он идентифицирует поверхностные депрессии льда, чтобы определить местонахождение и охарактеризовать трещины. Напомним, депрессия снеговой линии — ее снижение вследствие климатических изменений, благоприятных для сохранения баланса массы ледников.
Поскольку баланс массы — это прямая функция аккумуляции и абляции, колебания высоты снеговой линии отражают суммарные эффекты изменений температур и атмосферных осадков.
В 2012 году американский технический предприниматель, инженер и изобретатель Грег Уайлер основал WorldVu Satellites — телекоммуникационную компанию, которая должна обеспечить сотни миллионов людей доступом в интернет. Позднее организацию переименовали в OneWeb — в честь одноименного проекта по распространению сети в труднодоступные места.
Именно Россия оказывает проекту наибольшее сопротивление. В 2018 году ФСБ и Роскомнадзор выступили против того, чтобы выделять спутникам запрошенные OneWeb частоты. Спецслужбы заявили, что существует риск шпионажа — мол, британская компания будет следить за россиянами. В 2019 году OneWeb отозвала заявку и пообещала переработать ее с учетом российских требований по национальной безопасности.
Источник