Запуск и процесс управления искусственным спутником Земли | TDH
Экономика

Запуск и процесс управления искусственным спутником Земли

опубликовано 28.04.2015 // 1355 - просмотров
 

Запуск первого туркменского спутника связи было доверено осуществить авторитетной на рынке космических услуг компании «SpaceX», являющейся разработчиком серии ракет-носителей «Falcon» и оператором космических систем. Компания была основана ведущим американским инженером Илоном Маском, который известен в мире достижениями в сфере информационных технологий, ракето- и автомобилестроения. В числе успешных проектов, реализованных И.Маском, – известная платежная система PayPal и автомобильная компания «Tesla Motors», занимающая производством электромобилей.

При создании компании «SpaceX» И.Маск поставил цель – максимально сократить издержки при разработке и проектировании ракет. «SpaceX» получила контракт от NASA на демонстрацию возможностей разработанной компанией ракеты-носителя по доставке груза к Международной космической станции (МКС). Летом 2010 года состоялся успешный запуск новой ракеты-носителя, а зимой «Falcon 9» вывела на земную орбиту грузовой корабль собственной разработки «Dragon». Корабль вышел на орбиту, передал телеметрическую информацию, сошёл с орбиты и успешно приводнился в океан. Таким образом, «SpaceX» стала первой в мире неправительственной организацией, которая запустила орбитальный грузовой корабль и успешно возвратила его.

На сегодняшний день «SpaceX» совершила уже около двух десятков успешных пусков, в числе которых вывод спутников на геостационарную орбиту, а также несколько миссий по доставке груза на МКС. Контракт между NASA и «SpaceX» предусматривает многократные полеты «Dragon» к Международной космической станции.

Запуск первого туркменского спутника связи был осуществлен ракетой-носителем «Falcon 9 v1.1» с космодрома на мысе Канаверал в штате Флорида (США). «Falcon 9 v1.1» представляет собой двухступенчатую ракету с жидкостными двигателями «Merlin». Каждая ступень оборудована авионикой и бортовыми полётными компьютерами, которые контролируют все аспекты полёта ракеты-носителя. Вся используемая авионика – собственного производства «SpaceX» и выполнена с троекратным резервированием. Конический обтекатель располагается на верхушке второй ступени и защищает содержащийся полезный груз от аэродинамического, термального и акустического воздействия во время полёта в атмосфере.

Процесс вывода спутника на его орбитальную позицию происходит в несколько этапов. Вначале ракета-носитель выводит космический аппарат на геопереходную орбиту. Она представляет собой сильно вытянутую эллиптическую орбиту, перигей (ближайшая к Земле точка орбиты искусственного спутника) которой лежит на расстоянии низкой опорной орбиты (высота около 200 км), а апогей (наиболее удаленная от Земли точка орбиты искусственного спутника) находится на высоте геостационарной орбиты (около 36 тысяч км).

С геопереходной орбиты космический аппарат поднимается далее до своей орбитальной позиции при помощи апогейного двигателя. Завершение вывода спутника на геостационарную орбиту происходит, когда он достигает апогея при движении по геопереходной орбите. В этот момент двигатель сообщает космическому аппарату импульс, который превращает его эллиптическое движение в круговое с периодом обращения вокруг Земли, равным длине суток, то есть траектория движения спутника сравнивается с геостационарной орбитой.

Таким образом, компания «SpaceX» осуществляет вывод космического аппарата до определенной позиции на геопереходной орбите. После отделения туркменского спутника связи от ракеты-носителя «Falcon 9 v1.1» управление его движением берут на себя специалисты «Thales Alenia Space». Для этого используются станции в Республике Корея, Италии, США и Франции. Одновременно телеметрию спутника будут получать туркменские специалисты в Центре управления спутником в Ахалском велаяте. Расположение всех этих станций обеспечивает полное покрытие небесной сферы и позволяет осуществлять круглосуточный контроль за движением космического аппарата.

На протяжении последующих дней специалисты будут периодически корректировать траекторию спутника, пока он не достигнет своей орбитальной позиции – 52-го градуса восточной долготы. В этот момент спутник «TürkmenÄlem 52ºE» непосредственно выйдет на связь с расположенным в Ахалском велаяте Центром управления и начнется тестирование его систем. После успешного завершения всех тестов дальнейшее управление аппаратом возьмут на себя туркменские специалисты.

Все искусственные спутники Земли независимо от высоты орбиты, на которой они расположены, находятся в состоянии баланса. То есть центробежная сила, возникающая в результате движения космического аппарата, равна силе гравитационного притяжения, благодаря чему спутники словно «висят» в воздухе на определенной высоте. Если спутник будет двигаться слишком быстро – его унесет в космос, если слишком медленно – гравитация притянет его обратно к Земле. Чем ближе к нашей планете расположен космический аппарат, тем сильнее на него действует гравитация, и тем больше должна быть скорость его движения. Для геостационарной орбиты, на которую выводится туркменский спутник связи, орбитальная скорость составляет около 3 километров в секунду. Эта скорость позволяет спутнику делать один облет в 24 часа. Поскольку Земля также делает один оборот вокруг своей орбиты за 24 часа, спутник на высоте геостационарной орбиты постоянно находится в фиксированной позиции относительно земной поверхности.

Таким образом, казалось бы, достаточно просто вывести космический аппарат на геостационарную орбиту, и дальше он будет просто «висеть» над нашей планетой. Однако на спутник воздействуют также тяготение Луны и Солнца, магнитное поле Земли и т.п.

В результате влияния этих факторов спутник не может постоянно лететь по идеальной математической орбите. Смещение ИСЗ со среднего положения на орбите называется дрейфом. Именно для удержания спутника на необходимой позиции и нужны двигатели коррекции.

Такой дрейф космического аппарата отслеживается бортовой и наземной аппаратурой, и в необходимый момент операторы Центра управления, подавая с Земли команду и включая двигатели коррекции на борту спутника, возвращают его в нужное положение на геостационарной орбите.

Сферы применения

После выхода туркменского спутника на свою орбитальную позицию и начала полноценного функционирования системы спутниковой связи, перед отечественными специалистами стоит задача задействовать весь ее потенциал для получения максимально эффективной отдачи от проекта. В этих целях в соответствии с Постановлением Президента Туркменистана Гурбангулы Бердымухамедова было создано закрытое акционерное общество «Türkmen hemrasy», на которое возложены задачи по оказанию услуг спутниковой связи.

Возможности спутника позволят использовать его для трансляции теле- и радиоканалов, передачи данных между наземными станциями, расположенными друг от друга на расстоянии в тысячи километров, предоставления услуг широкополосного интернета, организации дистанционного обучения, дистанционной медицины, в том числе проведения различных видеоконференций, а также для других видов коммуникационных услуг. По сути, спутник представляет собой мощную ретрансляционную стацию, вынесенную на большую высоту, и может использоваться в разных ситуациях, когда нужно оперативно передать большие массивы информации на дальние расстояния.

Как уже говорилось, в распоряжении Туркменистана 26 спутниковых транспондеров. Наиболее известная область применения спутниковых систем – спутниковое телевидение, для которого предназначены 10 радиочастотных каналов «BSS». Их пропускная способность позволяет транслировать десятки телевизионных каналов, как стандартного, так и высокого разрешения. На каждом из радиочастотных каналов «BSS» в зависимости от их разрешающей способности можно разместить 7 телевизионных каналов формата SD-TV (стандартного разрешения), 4 телевизионных канала формата HD-TV (высокого разрешения), 2 телевизионных канала формата 3D-TV («трехмерный формат»). Таким образом, на 10 радиочастотных каналах «BSS» можно будет разместить в зависимости от формата от 20 до 70 телевизионных каналов.

Учитывая, что сегодня это значительно превышает потребности национального телевидения, большую часть спутниковых каналов связи можно будет сдавать в аренду для трансляции зарубежных телеканалов. Положение спутника «TürkmenÄlem 52ºE», охватывающего значительные территории, позволит Туркменистану выступать в качестве транзитной страны в вещании каналов Европы и Азии.

Помимо развития национальной сети телерадиовещания, наличие собственного спутника связи даст возможность активно использовать в нашей стране систему VSAT (Very Small Aperture Terminal), которая может найти самое широкое применение практически во всех сферах народного хозяйства. Сеть спутниковой связи на базе VSAT включает четыре основных элемента: непосредственно сам спутник-ретранслятор, FSS-телепорт и абонентские терминалы VSAT. Абонентский терминал VSAT – это небольшая станция спутниковой связи, предназначенная для обмена данными по спутниковым каналам. Она состоит из антенны диаметром от 0,9 до 2,4 метров, внешнего радиочастотного блока и внутреннего блока.

Принцип работы системы состоит в том, что имея, к примеру, два терминала VSAT на удалении друг от друга в тысячи километров (главное, чтобы они находились в зоне покрытия спутника) можно быстро передавать между ними большие объемы информации, используя спутник, как ретранслятор. Преимущества сети спутниковой связи на базе VSAT: быстрое развертывание сети, высокое качество связи, простота конфигурации, надежность, простое перемещение абонентских терминалов, которые могут быть установлены даже на легковом автомобиле. Одно из основных преимуществ этого вида коммуникационных технологий – возможность обеспечить качественной связью объекты, расположенные вдали от населенных пунктов – в пустынной, горной местности, на море.

Таким образом, эта система находит применение в работе банковских и финансовых организаций, сетей розничной и оптовой торговли, промышленных предприятий и частных лиц, в сферах здравоохранения и образования и т.д. На основе оборудования системы VSAT можно построить полноценные мультисервисные сети для предоставления таких услуг, как доступ в интернет, телефонная связь, объединение локальных сетей территориально разделенных пользователей, резервирование существующих каналов связи, организация аудио- и видеоконференций. Сеть спутниковой связи на базе VSAT также активно используется для диспетчерского управления и удаленного мониторинга производственных процессов (системы SCADA). SCADA-системы используются во всех отраслях хозяйства, где требуется обеспечивать операторский контроль за технологическими процессами в реальном времени. А использование технологий VSAT позволяет осуществлять контроль на промышленных объектах, находящихся на большом удалении от диспетчерского центра и несоединенных с ним наземными линиями связи.

Еще одно направление, где активно применяются возможности сети спутниковой связи VSAT – видеоконференции – технология, позволяет двум или более удаленным пользователям общаться между собой, видеть и слышать других участников встречи и совместно работать на компьютере. Назначение видеоконференций – передать людям, находящимся в разных местах, в одно и то же время одно и то же сообщение. Техника видеоконференций или спутниковых телемостов сегодня широко востребована, так как это дешевле, чем сбор и организация пребывания множества участников в одном месте. Видеоконференция ускоряет рабочий процесс, повышает эффективность использования времени и ресурсов. Широкое применение эта технология находит в организации дистанционного обучения, а также в телемедицине.

Дистанционное обучение сегодня приобретает всё большее значение в модернизации образования и применяется как для освоения отдельных курсов повышения квалификации пользователей, так и для получения профессионального образования. Дистанционные образовательные технологии обладают рядом существенных преимуществ. Это гибкость – слушатели могут получать образование в подходящее им время и в удобном месте, дальнодействие – обучающиеся не ограничены расстоянием и могут учиться в независимости от места проживания, экономичность – сокращаются расходы на дальние поездки к месту обучения.

Обучение с двунаправленной земной спутниковой станцией связи является полноценным и интерактивным, то есть обучаемый может в реальном времени задать вопрос преподавателю и получить ответ. Преподаватель, в свою очередь, может проверить качество усвоения знаний слушателями.

Спутниковые системы связи открывают новые возможности и в области здравоохранения. В небольших населенных пунктах, как правило, работают врачи-специалисты широкого профиля. В сложных случаях, чтобы проконсультироваться у врача узкой специализации, больного нужно везти в медицинские центры в крупных населенных пунктах, что не всегда бывает возможным. В таких ситуациях передвижная станция спутниковой связи VSAT дает возможность дистанционно диагностировать больных и консультировать местный медперсонал. При этом скоростной спутниковый канал связи позволяет передавать через спутник данные диагностических аппаратов. Данная технология также может применяться во время операций, когда консультирующий врач, находясь в другом городе или даже другой стране, контролирует и направляет действия оперирующего хирурга. При этом во всех случаях обеспечивается полноценная двустороння аудио- и видеосвязь.

Создание совершенной телекоммуникационной системы связи, отвечающей высокому уровню международных стандартов и обеспечивающей качество информационного общения, будет способствовать укреплению имиджа нашей страны, как важного информационно-коммуникационного моста на континенте.

Перспективы развития отечественной космической отрасли

Итак, благодаря прогрессивной политике лидера нации Гурбангулы Бердымухамедова Туркменистан открыл в своей истории новую эру – эру космических технологий. В ближайшее время перед туркменскими специалистами, работниками Национального космического агентства при Президенте Туркменистана стоит задача на высоком квалификационном уровне и в полном объеме освоить данный вид деятельности и обеспечить слаженную работу всей системы спутниковой связи Туркменистана.

Однако уже сегодня можно предположить, какие перспективы развития ожидают отечественную космическую отрасль. В этой связи необходимо упомянуть и другие типы искусственных спутников Земли.

К примеру, метеорологические спутники дают возможность синоптикам прогнозировать погоду и наблюдать, что происходит с ней в данный момент. Хороший тому пример – геостационарный экологический спутник GOES. Метеорологические спутники обычно имеют специальные камеры, которые в графическом виде отображают различные процессы в атмосфере. Спутниковая метеорология сегодня является основным инструментом исследования атмосферных процессов планетарного масштаба.

Навигационные спутники помогают ориентироваться на земной поверхности самолетам, кораблям, автомобилям и прочим видам транспорта и даже пешеходам. Наиболее известные представители – системы GPS и ГЛОНАСС.

Неотъемлемой частью современной мировой науки являются научные спутники, которые выполняют всевозможные виды исследований в космосе – от наблюдения за солнечными пятнами до фиксации излучений различных небесных светил. К примеру, существенному прогрессу в астрономии и астрофизике способствовали космические телескопы «Хаббл» и «Чандра».

Одним из наиболее полезных и результативных видов спутниковых систем, которые перспективе могут быть созданы в нашей стране, являются спутники дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ). Дистанционное зондирование – это научное направление, основанное на сборе информации о поверхности Земли без непосредственного физического контакта с ней.

Методы изучения Земли из космоса относятся к высокотехнологичным. Это связано не только с использованием ракетной техники, сложных оптико-электронных приборов, компьютеров, скоростных информационных сетей, но и с новым подходом к получению и интерпретации результатов измерений. Спутниковые исследования дают возможность оперативно обобщать данные по огромным пространствам и даже по всему Земному шару.

Дистанционное спутниковое зондирование сегодня нашло самое широко применение в геоинформационных технологиях. Эффективную работу современных геоинформацоинных систем трудно представить без спутниковых методов исследования территорий нашей планеты. Это обусловлено быстрым развитием и совершенствованием космической техники, что приводит к постепенному свертыванию авиационных и наземных методов мониторинга.

Процесс получения данных о поверхности включает в себя зондирование и запись информации об отраженной или испускаемой объектами энергии с целью последующей обработки, анализа и практического применения. Сегодня выделяется несколько основных направлений использования систем ДЗЗ: получение информации о состоянии окружающей среды и землепользовании, оценка урожайности сельхозугодий, изучение флоры и фауны, оценка экологического состояния участков суши и водоемов.

Данные дистанционного зондирования служат основным источником информации при подготовке карт землепользования и топографических карт. Данные ДЗЗ с искусственных спутников сегодня во все более широких масштабах используются для наблюдения за природными пастбищами. Графическая информация, выдаваемая спутниками дистанционного зондирования, очень эффективна в лесоводстве благодаря достигаемому высокому разрешению, а также точному измерению растительного покрова и его изменения со временем.

При этом наиболее широкое применение дистанционное зондирование Земли получило в геологических науках. Данные спутников ДЗЗ используются при составлении геологических карт с указанием типов пород, а также структурных, тектонических и сейсмологических особенностей местности. Дистанционное зондирование служит ценным и весьма эффективным инструментом поиска месторождений различных полезных ископаемых, в том числе нефти и газа.

Инженерная геология пользуется данными дистанционного зондирования для выбора мест строительства, отвечающих заданным требованиям, определения мест залегания ресурсов для производства строительных материалов, контроля за проведением горных работ и за рекультивацией земель, а также для проведения инженерных работ в приморской зоне. Кроме того, эти данные используются при оценках сейсмической, вулканической и других потенциальных опасностей геологического происхождения.

Необходимо отметить, что именно спутники дистанционного зондирования, выведенные на околоземные орбиты, впервые предоставили ученым мира возможность наблюдать, отслеживать и изучать нашу планету как целостную систему, включая ее динамичную атмосферу и облик суши, изменяющийся под влиянием как природных, так и техногенных факторов.

Дистанционное зондирование Земли осуществляется США и Россией с 60-х годов прошлого века. Сегодня перечень стран, участвующих в этой работе общемирового значения, продолжает расти. Большое число спутников, предназначенных для исследования суши, морей и атмосферы Земли, планируют запустить Японское и Европейское космические агентства. В перспективе свой достойный вклад в эту значимую для человечества деятельность может внести и Туркменистан, созидательный потенциал которого, благодаря дальновидной и научно обоснованной политике Президента Гурбангулы Бердымухамедова, набирает все большее ускорение и размах, о чем ярко свидетельствует и нынешний вывод первого отечественного спутника на космическую орбиту.

 
 

Copyright 2012-2019 Государственное информационное агентство Туркменистана (TDH) - Туркменистан сегодня


Flag Counter