Міжнародний сервіс збору даних Statista підрахував, що у 2021 році користувачі смартфонів проводять за ними по 155 хвилин на день. Це на 8,3% більше, аніж минулого року, і у 4,8 разу більше, ніж 10 років тому.

І це зовсім не дивно: у смартфонах десятки, а то й сотні додатків для вирішення будь-яких завдань.

Наприклад, щоб знайти ресторан, клініку або станцію метро у новому місті, більше не потрібно просити рекомендації у соціальних мережах або запитувати у перехожих. Вся інформація щодо об’єктів інфраструктури є на Google-картах. На них позначені об’єкти із повним описом, контактами, фотографіями, оцінками та відгуками користувачів.

Усі ці позначки у пошуковій системі Google ранжуються за рейтингом та місцезнаходженням.

Щоб упорядкувати об’єкти інфраструктури за локацією, потрібен сигнал GPS, який забезпечують супутники. Вони із точністю до 6-8 м визначають місце перебування власника смартфону. Ці дані передаються пошуковій системі, після чого відмітки впорядковуються так, щоб користувач побачив усі потрібні йому об’єкти неподалік і вибрав зручні варіанти. GPS — одне із сотень завдань супутників на навколоземній орбіті.

Ця стаття розповідає історію створення супутників, про матеріали, з яких вони зроблені, і яка від них користь для людства.

Як усе починалося

Про польоти в космос вчені, філософи і письменники говорили не одну тисячу років.

Жюль Верн, французький письменник-фантаст XIX століття, найбільш докладно розповів про політ у космос у творі De la Terre à la Lune, Trajet direct en 97 heures 20 minutes (“Із Землі на Місяць прямим шляхом за 97 годин 20 хвилин”). У романі автор детально описав прототип ракети, назвавши її “вагоном-снарядом”, виготовленим із алюмінію.

Матеріал, про який згадував письменник, став основою для супутників через майже 100 років, коли у 1950-х розпочалися космічні перегони — змагання між США та СРСР з освоєння навколоземного простору.

Радянський Союз першим вивів свій пристрій на орбіту, назвавши його “Супутник-1”. 4 жовтня 1957 року ракета-носій “Супутник”, створена на базі балістичної ракети 8К71 (Р-7), на величезній швидкості відірвалася від поверхні Землі, пролетіла крізь шари атмосфери і досягла навколоземної орбіти, щоб доставити перший штучний супутник у космос.

“Супутник-1” нагадував кулю діаметром 58 см, з чотирма антенами довжиною до 3,9 м і акумулятором для двотижневої безперебійної роботи на орбіті. Сателіт, перебуваючи у навколоземному просторі, здійснював наукову місію — проводив іоносферні дослідження проходження радіохвиль, випромінюваних передавачами, досліджував умови роботи апаратури, експериментально визначав щільність верхніх шарів атмосфери щодо гальмування супутника.

США вивели у космос свій перший пристрій, “Експлорер-1”, майже на чотири місяці пізніше, 1 лютого 1958 року. Зовні американський сателіт значно відрізнявся від “Супутник-1”. Якщо радянський пристрій нагадував кулю, то “Експлорер-1” скидався на ракету з чотирма антенами і акумулятором, загальною вагою лише 13,9 кг.

Як і радянський пристрій, цей супутник збирав наукові дані. Найцінніші із них — відкриття радіаційного поясу Ван Аллена, області магнітосфер планети, в якій накопичуються й утримуються високоенергійні заряджені частинки, частіше це протони й електрони.

Згодом до космічних перегонів долучилися Франція, Японія і Китай. Останній вивів на орбіту “Дунфан Хун-1”, який нагадував за формою ракету вагою 173 кг, що у 12,4 разу більше за американський пристрій. Завданням “Дунфан Хун-1” було випробування супутникової технології та збір деяких показників атмосфери й іоносфери.

Перші супутники відрізнялися за формою, розміром і вагою, але виконували схожі завдання — збирали важливі для вчених дані щодо атмосфери та умов у космосі.

Ще одна схожість — матеріали, з яких вироблялися пристрої. Здебільшого їх виготовляли із алюмінію, що у сплаві з іншими матеріалами витримував навантаження у навколоземному просторі. Згодом вчені почали використовувати й інші матеріали, аби забезпечити довговічність та роботу космічних апаратів протягом 10-15 років.

Про матеріали супутників

Сучасні космічні пристрої виготовляють із найміцніших матеріалів, адже під час запуску та експлуатації деталі мають витримувати вплив радіації, виробляти електроенергію, а також зберігати цілісність у разі зіткнення з орбітальним сміттям і виконувати інші завдання.

Алюміній, легкий метал сріблясто-білого кольору, використовується у сплавах із поліамідами, високоефективними пластмасами.

З алюмінію виготовлені віконниці на вікнах Міжнародної космічної станції для захисту від ударів.

Кевлар, синтетичний матеріал високої міцності, використовується для зміцнення у багатошарових виробах, бронежилетах та супутниках завдяки своїй міцності та стійкості до перепадів температур. Властивості цього матеріалу допомагають витримувати перепади температур і зіткнення з орбітальним сміттям.

Графіт і тефлон — мастильні матеріали, які запобігають тертю рухомих частин.

Арсенід галію — матеріал, з якого виготовляються елементи на сонячних панелях. Елементи на основі арсеніду галію якнайкраще підходять для роботи у навколоземному просторі через більший коефіцієнт корисної дії. До того ж у середовищі космічного випромінювання вони розкладаються повільніше за кремній.

Які функції виконують сучасні супутники

Сучасні сателіти виконують десятки функцій: спостерігають за станом Землі, забезпечують зв’язок, інтернет і телебачення, визначають місце розташування об’єктів тощо.

Пристрої у навколоземному просторі класифікують так:

  • Дослідницькі — збирають інформацію про Землю, навколоземний простір і далекий космос.

Телескоп Hubble збирає дані про властивості Всесвіту, досліджує магнітні поля, космічні промені, характеристики небесних тіл, які неможливо або важко отримати з поверхні Землі.

  • Комунікаційні — постачають інтернет, зв’язок, телебачення.

Супутник Telstar 1, який було запущено іще в 1962 році, забезпечував двосторонній телефонний зв’язок по 60 каналах або трансляцію однієї телевізійної програми.

  • Метеорологічні — збирають дані про атмосферу, опади і природні явища.

Система GOES збирає дані щодо змін температури, руху вітру, оцінює ймовірність стихійних лих.

  • Навігаційні — відстежують розташування об’єктів.

GPS допомагає визначити місцезнаходження за будь-якої погоди у тій або іншій точці на Землі із точністю до 6-8 м.

В навколоземному просторі працюють понад 3000 супутників. Більшість сателітів належать США.

У 2030 році кількість пристроїв у навколоземному просторі може зрости до 100 000 одиниць. Starlink і OneWeb забезпечуватимуть високошвидкісний супутниковий інтернет, EOSDA — надаватиме знімки, необхідні як для сільськогосподарського та лісового секторів економіки, так і для інших критично важливих індустрій.