Навколо Землі обертаються понад три тисячі супутників, які допомагають людству. Вони дають просунутий зв’язок, системи навігації, а також збирають точні дані про проблеми планети — від рівня забруднення до ймовірності стихійних лих, щоб досягати цілей “сталого розвитку” ООН.
Редакція сайту MaxPolyakov.Space пояснює, що таке навколоземна орбіта і яку користь принесло її дослідження людству
Вночі без телескопа можна побачити тільки невелику ділянку всесвіту. Найдальший об’єкт, який здатні вловити очі людини — це ледве помітна пляма, Туманність Андромеди, галактики на відстані близько 2,5 млн світлових років від Землі.
Набагато ближче, всього у декількох сотнях кілометрів від поверхні Землі знаходиться навколоземна орбіта.
Завдяки її дослідженням стали доступними супутникове телебачення, бездротовий інтернет, точні прогнози погоди, GPS — супутникова система навігації, що визначає місце розташування людини зі смартфоном практично в будь-якій точці Землі з точністю до 6-8 метрів.
Наука і технології активно освоюють навколоземний простір, але, на жаль, для багатьох людей ця сфера залишається вкрай недооціненою. Наприклад, в США лише 5% громадян можуть назвати себе добре поінформованими про дослідження космосу, а в Європейському союзі трохи більше третини опитаних здатні пояснити, чим займається аерокосмічне агентство.
Багато людей навіть не здогадуються, наскільки часто використовують космічні технології для найбільш рутинних завдань.
Наприклад, в середньому люди проводять зі смартфоном в руках більше двох годин в день, в тому числі, використовуючи навігатор, робота якого не була б можливою без супутникової підтримки. Ще 10 років тому без такого пристрою в смартфонах було легко заблукати в новому місті.
Всі ці можливості обслуговують штучні супутники, яких нараховується більше трьох тисяч, найбільше угруповання належить США — 1,8 тис. апаратів.
Що таке навколоземна орбіта
Орбіта — це траєкторія обертання одного небесного тіла навколо іншого, що володіє значно більшою масою. Наприклад, Землі навколо Сонця чи Місяця навколо Землі.
Орбіта навколо Землі називається низькою навколоземною орбітою. Це умовна сфера навколо планети від поверхні до висоти 2 тис. км над рівнем моря. Найчастіше використовується для позначення орбіти космічного апарату навколо Землі, має висоту в межах 160 км (з орбітальним періодом близько 88 хвилин) до 2 тис. км (приблизно 127 хвилин).
Для порівняння, максимальна висота, на яку здатний піднятися цивільний літак, не досягає і 20 км. Пасажирський літак Boeing 737 з Києва до Берліна, у якого висота польоту в середньому 7 км, для виходу на орбіту повинен був би піднятися більш ніж в 20 разів. На низькій навколоземній орбіті перебувають штучні супутники і Міжнародна космічна станція, там здійснювалися всі пілотовані космічні польоти (за винятком програми польотів на Місяць).
Сучасне уявлення про орбіту прозвучало з вуст польського астронома Миколая Коперника в XVI столітті, який зазначив, що Земля — така ж планета, як і Венера або Сатурн, і всі вони по орбітах обертаються навколо Сонця. У наступне століття вчені активно розвивали цю теорію, вираховували періоди обертання планет і знаходили супутники на орбітах деяких з них, поки нарешті антична ідея про Землю як центрі Всесвіту не стала в історією.
Наука пояснила, що небесні тіла тримаються разом, створюючи стійку систему з зірки в центрі і планет, які обертаються навколо неї. А в кінці XVII століття англієць Ісаак Ньютон дав ім’я силі, що рухає матерією, відкривши гравітацію.
Якщо вчені тих часів тільки прагнули до пізнання природи, то у XIX сторіччі дослідники бажали потрапити за межі звичного світу. Тоді знаменитий письменник-фантаст Жюль Верн вперше науково описав політ з Землі на Місяць. У той же час вчені висували теорії ракетних польотів для виходу в космос, і після Другої світової війни, США, СРСР та інші країни світу почали активно розвивати цю технологію, зокрема для військових цілей.
Наприклад, перший штучний супутник Землі — радянський “Спутник-1” в 1957 році — був доставлений на орбіту саме міжконтинентальною балістичною ракетою. Цей апарат мав проривне наукове значення: завдяки пристрою вчені змогли аналізувати верхні шари атмосфери, що було неможливим раніше. Наступні супутники продовжили приносити користь науці — так, завдяки американському “Експлорер-1”, запущеному вже в 1958 році, був відкритий радіаційний пояс.
Як влаштована орбіта
Орбіта навколо Землі — явище неоднорідне, і астрономія розділяє її по висоті.
На відстані 35 тис. км знаходиться геостаціонарна орбіта, на якій апарати обертаються одночасно із Землею, “зависаючи” на одній довготі.
Ця орбіта критично важлива для моніторингу погоди, оскільки супутники на ній здатні з великої висоти завжди стежити за однією ділянкою планети.
Як це працює? Користувач заходить на сайт, щоб перевірити прогноз погоди і дивиться на супутникові зображення свого населеного пункту. На сайт дані потрапили з геостаціонарної орбіти, на якій знаходяться спеціальні супутники. Вони щокілька хвилин оновлюють і відправляють інформацію про хмари, водяну пару, вітер, щоб спрогнозувати погоду в населеному пункті.
Існують ще кілька видів орбіт. Наприклад, “Молнія”, що має витягнуту еліптичну форму, де один кінець ближче до Землі, ніж інший. Вся сукупність орбіт добре викладена в каталозі NASA.
Найбільш близька до поверхні — низька навколоземна орбіта, розташована на висоті від 160 до 2 тис. км. На ній знаходилися всі космічні станції, а також велика частина супутників — майже 2000.
На цій орбіті людина не може вижити без системи життєзабезпечення, що використовують космонавти для виходу у відкритий космос.
Простір на низькій навколоземній орбіті не порожній — туди проникають атмосферні гази, що впливають на орбітальні об’єкти так само, як потік повітря на кулю, випущену з гвинтівки, хіба що в рази слабкіше.
Температура в цьому просторі в середньому становить близько 10 градусів Цельсія. Низька навколоземна орбіта— це в принципі не дуже далеко від поверхні планети, так що деяка схожість умов не має викликати здивування.
На орбітах знаходяться супутники, що працюють на користь людства. Деякі супутники працюють протягом 15 років.
Непрацюючі об’єкти — це космічне сміття. Його усуненням займаються космічні компанії по всьому світу, тому що вони становлять небезпеку для працюючих супутників: можуть наносити ушкодження, які потім необхідно усувати, або впливати на точність даних із супутників.
У чому користь орбіти для людства
Зараз, коли навколо Землі вже обертаються тисячі рукотворних об’єктів, освоєння космосу йде рука об руку з економічним розвитком людства. За даними NASA, освоєння космосу приносить не тільки технологічну і культурну користь, але і регулярно дає нові погляди на рішення старих земних проблем.
Вдосконалені сонячні панелі, що перетворюють енергію сонця в електрику, медичні технології, надлегкі сплави металів, системи очищення води, просунута електроніка і багато іншого. Без всього цього неможливо уявити сучасне життя, які людство отримало завдяки виходу цивілізації в космос.
Перерахуємо основні досягнення виходу на орбіту:
- Супутникове телебачення. Супутники відправляють сигнали прямо в будинок, де їх приймають антени. Також космічні пристрої дають можливість вести пряму трансляцію з якісним зображенням і звуком.
- Телефонний зв’язок. Телефони в літаках, супутникові телефони у віддалених регіонах, де немає вишок мобільного зв’язку або в місцях, постраждалих від катаклізмів.
- Навігація. Супутникова навігаційна система Navstar Global Positioning Systems (відома в побуті, як GPS) з точністю до 6-8 метрів визначає місце розташування. Це допомагає в поїздках в нові міста і країни, а також для пошуку людей в лісі. Наприклад, заблукала людина відправляє дані про своє місцезнаходження в одному з месенджерів: Telegram і інших, з точністю до 10 метрів свого друга, який шукаємо його. Той прокладає маршрут, щоб знайти його за геолокацією першого.
- Інтернет. Компанія SpaceX почала випуск супутників для проекту глобального безпровідного інтернету Starlink. До кінця року компанія планує запустити 1,5 тис. одиниць.
- Метеорологія. Супутники дають можливість оцінити погодні умови і скласти прогнози в глобальному масштабі, а також швидко відстежити такі небезпечні катаклізми, як виверження вулканів, лісові пожежі та інше. Наприклад, супутники Національного управління океанічних і атмосферних досліджень США (NOAA) з 1982 року провели 48 тис. рятувальних операцій.
- Землекористування. Супутники можуть виявляти підземні запаси води і корисних копалин, фіксувати переміщення поживних і токсичних речовин із землі в водойми, зростання водоростей в морях, ерозію земель. У тому числі супутники наглядають за масштабною інфраструктурою на зразок газо- і нафтопроводів. Розвитком таких технологій займається, наприклад, компанія EOSDA Макса Полякова.
- Наука. Завдяки виведенню астрономічного обладнання на орбіту стало можливим досліджувати глибини космосу без земних обмежень. Космічний телескоп Hubble дозволяє фіксувати набагато більше, ніж земні прилади, яким заважає атмосфера.
Використання навколоземної орбіти розкриває нові можливості і для бізнесу – наприклад, в NASA вважають, що комерційні програми можуть в перспективі створити самостійну, стійку і швидку орбітальну економіку, де провідна роль буде відведена приватним підприємствам.
Польоти з приватним фінансуванням дозволять проводити на орбіті комерційні дослідження, наприклад в галузі фармацевтики, і навіть залучати туристів. Крім цього велика частка відведена контрактам на доставку вантажів на Міжнародну космічну станцію. Для порівняння, з 2006 по 2018 роки капіталізація глобального “космічного ринку” виросла з $176 млрд до $345 млрд. Тільки за один 2017 рік комерційні космічні компанії отримали $3,9 млрд вкладень від приватних осіб.
За прогнозами NSR, в найближчі десять років на орбіту виведуть ще понад 12 тис. супутників. Один лише запуск принесе доходу більш ніж на $130 млрд. Як вважають в провідній фінансовій компанії світу, Morgan Stanley, до 2040 року капіталізація всієї орбітальної економіки складе один трильйон доларів. До цього часу половина і більше супутників будуть обслуговувати швидкісний інтернет, а його вартість складе менше 1% від сьогоднішньої.
Тим часом вже сьогодні витрати на запуск одного супутника на орбіту скоротилися майже вчетверо. Не складно уявити, скільки можливостей для економіки і науки в недалекому майбутньому принесе навколоземна орбіта. Компанії почнуть змагатися за право відправити у космос ракету. У людства є все необхідне, щоб реалізувати цей потенціал. Головне — продовжувати йти наміченим шляхом і досягати нових цілей, щоб покращувати життя на Землі.
