Международный сервис сбора данных Statista подсчитал, что в 2021 году пользователи смартфонов проводят за ними по 155 минут в день. Это на 8,3% больше, чем годом ранее, и в 4,8 раза больше, нежели 10 лет назад.
И это совсем не удивительно: в смартфонах десятки, а то и сотни приложений для решения любых задач.
К примеру, чтобы найти ресторан, клинику или станцию метро в новом городе, больше не нужно просить рекомендации в социальных сетях или спрашивать у прохожих. Вся информация об объектах инфраструктуры есть на Google-картах. На них нанесены отметки объектов с полным описанием, контактами, фотографиями, оценками и отзывами пользователей.
Все эти отметки в поисковой системе Google ранжируются по рейтингу и месторасположению.
Чтобы отсортировать объекты инфраструктуры по локации, нужен сигнал GPS, который обеспечивают спутники. Они с точностью до 6-8 м определяют местонахождение владельца смартфона. Эти данные передаются поисковой системе, после чего объекты сортируются так, чтобы пользователь увидел все неподалеку и выбрал подходящие варианты. GPS — одна из сотен задач, которые решают спутники на околоземной орбите.
Эта статья рассказывает историю создания спутников, о материалах, из которых они произведены, и об их пользе для человечества.
Как все начиналось
О полетах в космос ученые, философы и писатели говорили не одну тысячу лет.
Жюль Верн, французский писатель-фантаст XIX века, наиболее подробно рассказал о полете в космос в произведении De la Terre à la Lune, Trajet direct en 97 heures 20 minutes (“С Земли на Луну прямым путем за 97 часов 20 минут”). В романе автор детально описал прототип ракеты, назвав ее “вагоном-снарядом”, изготовленным из алюминия.
Материал, упомянутый писателем, стал основой для спутников спустя почти 100 лет, когда в 1950-х началась космическая гонка — соревнование между США и СССР в освоении околоземного пространства.
Советский Союз первым вывел свое устройство на орбиту, назвав его “Спутник-1”. 4 октября 1957 года ракета-носитель “Спутник”, созданная на базе баллистической ракеты 8К71 (Р-7), на огромной скорости оторвалась от поверхности Земли, пролетела сквозь слои атмосферы и достигла околоземной орбиты, чтобы доставить первый искусственный спутник в космос.
“Спутник-1” напоминал шар диаметром 58 см, с четырьмя антеннами длиной до 3,9 м и аккумулятором для двухнедельной бесперебойной работы на орбите. Сателлит, находясь в околоземном пространстве, выполнял научную миссию — проводил ионосферные исследования прохождения радиоволн, излучаемых передатчиками, исследовал условия работы аппаратуры, занимался экспериментальным определением плотности верхних слоев атмосферы по торможению спутника.
США вывели в космос свое первое устройство, “Эксплорер-1”, почти четыре месяца спустя, 1 февраля 1958 года. Внешний вид американского сателлита существенно отличался от “Спутник-1”. Если советское устройство напоминало шар, то “Эксплорер-1” был похож на ракету с четырьмя антеннами и аккумулятором, общим весом в 13,9 кг.
Так же, как и советское устройство, этот спутник собирал научные данные. Наиболее ценные из них — открытие радиационного пояса Ван Аллена, области магнитосфер планеты, в которой накапливаются и удерживаются проникшие в нее высокоэнергичные заряженные частицы, в основном протоны и электроны.
Позднее к космической гонке присоединились Франция, Япония и Китай. Последний вывел на орбиту “Дунфан Хун-1”, который формой напоминал ракету весом 173 кг, что в 12,4 раза больше американского устройства. Задачей “Дунфан Хун-1” было испытание спутниковой технологии и сбор некоторых показателей атмосферы и ионосферы.
Первые спутники отличались по форме, размеру и весу, но выполняли схожие задачи — собирали данные об атмосфере и условиях в космосе, важные для ученых.
Еще одно сходство — материалы, из которых сделаны устройства. В основном их изготавливали из алюминия, который в сплаве с другими материалами выдерживал нагрузки в околоземном пространстве. Со временем ученые начали использовать и другие материалы, чтобы обеспечить долговечность и работу космических аппаратов в течение 10-15 лет.
О материалах спутников
Современные космические устройства изготавливают из самых прочных материалов, ведь во время запуска и эксплуатации комплектующим нужно выдерживать воздействие радиации, производить электроэнергию, а также сохранять целостность в случае столкновения с орбитальным мусором.
Алюминий, легкий металл серебристо-белого цвета, используется в сплавах с полиамидами, высокоэффективными пластмассами.
Из алюминия изготовлены ставни окон на Международной космической станции, необходимые для защиты от ударов.
Кевлар, синтетический материал высокой прочности, используется как укрепляющее волокно в многослойных изделиях, бронежилетах и спутниках ввиду прочности и устойчивости к перепадам температур. Свойства этого материала помогают выдерживать перепады температур и столкновения с орбитальным мусором.
Графит и тефлон — смазочные материалы, предотвращающие трение движущихся частей друг о друга.
Арсенид галлия — материал, из которого изготавливаются элементы на солнечных панелях. Элементы на основе арсенида галлия лучше подходят для работы в околоземном пространстве из-за более высокого коэффициента полезного действия. К тому же в среде космического излучения они разлагаются медленнее, чем кремний.
Какие функции выполняют современные спутники
Современные сателлиты выполняют десятки функций: наблюдают за состоянием Земли, обеспечивают связь, интернет и телевидение, определяют местоположение объектов и решают другие задачи.
Устройства в околоземном пространстве классифицируют следующим образом:
- Исследовательские — собирают информацию о Земле, околоземном пространстве или далеком космосе.
Телескоп Hubble собирает данные о свойствах Вселенной, исследует магнитные поля, космические лучи, характеристики небесных тел, которые невозможно или сложно получить с поверхности Земли.
- Коммуникационные — поставляют интернет, связь, телевидение.
Один спутник Telstar 1, запущенный в 1962 году, обеспечивал двустороннюю телефонную связь по 60 каналам или трансляцию одной телевизионной программы.
- Метеорологические — собирают данные об атмосфере, осадках и природных явлениях.
Система GOES собирает данные об изменениях температуры, движении ветра, оценивает вероятность стихийных бедствий.
- Навигационные — отслеживают местоположение объектов.
GPS позволяет определить место расположения при любой погоде в той или иной точке Земли с точностью до 6-8 м.
В околоземном пространстве работают более 3000 спутников. Большая часть сателлитов принадлежит США.
В 2030 году количество устройств в околоземном пространстве может достигнуть цифры в 100 000 единиц. Starlink и OneWeb будут обеспечивать высокоскоростной спутниковый интернет, EOSDA — предоставлять снимки, необходимые как для сельскохозяйственного и лесного секторов экономики, так и для других критически важных индустрий.
