Тема 1 Космічні літальні апарати (кла)

Класифікація КЛА. Космічні літальні апарати, виведені на навколоземну орбіту чи у відкритий космічний простір поділяють на штучні супутники Землі, космічні кораблі та орбітальні космічні станції і комплекси.

Космічні кораблі (КК) мають герметичну кабіну з усіма системами життєзабезпечення, можуть здійснювати маневри на орбіті і посадку своєї спускової частини.

Орбітальні станції (ОС) – це складні космічні системи, які можуть значний час перебувати на орбіті, стикуватися з іншими КЛА. Мають системи для зміни орбіти. Екіпажі КК доставляють на орбітальні станції за допомогою ракет-носіїв, серед яких відомі російські ракети «Союз». А нещодавно вперше в історії освоєння космосу двухстепенева ракета-носій приватної компанії SpaceX Ілона Маска (США) - Falcon 9 успішно вивела на навколоземну орбіту 30.05.2020 р. багаторазовий космічний корабель Crew Dragon Demo-2 з двома американськими астронавтами на борту - Дугласом Герлі і Робертом Бенкен, які успішно пристикувались 31.05.2020 р. до міжнародної орбітальної космічної станції (МКС). Ця міжнародна космічна станція працює в космосі вже близько 20 років з 2000 р. (нахил орбіти МКС – 51,6°, апогей 410 км, перигей – 408 км, період оберту – 92,68 хв.). 1 серпня після 62 денного перебування на станції космічний корабель з астронавтами відстикувався від МКС і 2 серпня 2020 р. Д. Герлі і Р. Бенкен успішно повернулись на Землю. Місце посадки (приводнення) капсули з астронавтами – Мексиканська затока поблизу Флориди.

Космічні комплекси (КК) об’єднують в один вузол орбітальні станції, транспортні космічні кораблі, спеціальні модулі, на які встановлюють різноманітну знімальну апаратуру і системи для передавання інформації на Землю. Таким комплексом і є МКС, який на початку складався з двох великих модулів – російського «Звєзда» і американського «Destiny» («Доля»). Сьогодні МКС налічує 15 модулів: 7 американських, 6 російських, 1 європейський і 1 японський. Загальна маса Станції – 420 тон, довжина - 109 м, ширина - 75 м. За 20 років на МКС побувало 50 міжнародних екіпажів, проведено сотні наукових експериментів. Станція й надалі буде нарощувати кількість модулів. Сьогодні у міжнародних наукових експериментах приймає участь 103 країни Світу.

Штучні супутники Землі (ШСЗ) поділяють на дві великі групи – технічні і дослідницькі. До технічних відносять супутники зв’язку і навігаційні.

Супутники зв’язку, безперервно ретранслюючи сигнали, забезпечують радіотелефонний, телеграфний, телевізійний і комп’ютерний зв'язок між наземними станціями Землі, які знаходяться на різних континентах. Ресурс їх роботи від 5 до 10 років.

Навігаційні супутники призначені для визначення положення кораблів, літаків, наземного транспорту і фізичних осіб у одній з просторових систем координат (американська GPS-NAVSTAR, європейська Galileo і російська ГЛОНАСС). Вони мають достатньо велику масу (близько 900 кг) і літають на висоті приблизно 20200 км. Система GPS-NAVSTAR налічує 31 супутник, які працюють у єдиній мережі і обертаються на 6 різних кругових орбітах, розташованих під кутом 60° одна до одної. На кожній орбіті розміщено по 4-5 супутників, період обертання яких навколо Землі дорівнює 12 годин. Таким чином, із будь-якої точки Землі одночасно видно від 4 до 12 супутників. Передача сигналу з супутника відбувається на частоті 1575,42 Мгц. Система використовує час UTC і систему геодезичних координат WGS84. Робота супутників контролюється з 5 станцій, які розміщені у м. Колорадо-Спрінгз (США), на атолі Дієго-Гарсія в Індійському океані, на острові Вознесіння у Атлантичному океані між Пд. Америкою і Африкою, атолі Кваджелейн і на Гавайских островах у Тихому океані. Вся інформація, що проходить через ці станції записується ними і передається на головну станцію на військовій базі Falcon (штат Колорадо). GPS-приймач обчислює власне місцезнаходження (просторові координати X, Y, Z чи географічні – широту φ, і довготу λ) з застосуванням методу трилатерації, вимірюючи час проходження сигналу від GPS-супутників, (тобто час затримки сигналу) і визначаючи відстань до супутників. Точність визначення просторових координат сучасними багаточастотними GPS-приймачами сягає декілька міліметрів.

Дослідницькі супутники поділяються на геофізичні, астрономічні, метеорологічні та ресурсні.

Геофізичні супутники застосовують для вивчення верхніх шарів атмосфери і найближчого до Землі космічного простору. До них належать російські супутники серії «Космос», американські GOES, SeaSat, NOAA та інші.

А строномічні супутники Землі є літаючими обсерваторіями, винесеними за межі земної атмосфери і обладнаними астрономічними приладами для спостереження за зірками, планетами і Сонцем. Серед найбільш успішних проектів – запуск у 1990 р. на навколоземну орбіту американського оптичного телескопу «Габбл» (Hubble Space Telescope) (рис.1). Телескоп успішно працює і може використовуватися до 2030-2040 років. На березень 2021 р. заплановано вивести на орбіту його наступника James Webb Space Telescop (JWST).

Рис. 1. Телескоп «Габбл» на орбіті

Метеорологічні супутники (МС) ведуть безперервне знімання денної і нічної сторін Землі сканерами у видимій, інфрачервоній та мікрохвильовій ділянках спектра. Вони забезпечують моніторинг хмарного покриву Землі та дають різноманітну інформацію про стан погоди, зокрема:

• вертикальний профіль температури атмосфери;

• швидкість і напрям приповерхневого вітру;

• температуру поверхні морів та іншу.

Крім того МС збирають інформацію з платформ геофізичного моніторингу, приймають і ретранслюють сигнали надзвичайних ситуацій у межах систем пошуку і порятунку Коспас, Sarsat, а також визначають місцезнаходження джерел тих сигналів.

До метеорологічних належать американські супутники серій TIRUS, Nimbus, ECCA, NOAA, GOES, колишні радянські серії «Метеор» і сучасні російські «Електро», європейські Meteosat, японські GMS, індійські INSAT, китайські FY-2 та інші.