Расскажите о космических аппаратах различного назначения. Укажите страны-разработчики КА. Перечислите характеристики орбит.

По способу управления космические аппараты подразделяются на автоматические, пилотируемые (обитаемые) и комбинированные (посещаемые). Последние 2 типа называют также космическими кораблями (КК) или космическими станциями (КС). Автоматический космический аппарат имеет комплекс бортового оборудования, не требующего экипажа на борту и обеспечивающего выполнение заданной автономной программы. Пилотируемый космический аппарат предназначается для выполнения задач при участии человека (экипажа). Комбинированный космический аппарат — разновидность автоматического, конструкция которого предусматривает в процессе функционирования периодическое посещение его космонавтами для проведения научных, ремонтных, проверочных, специальных и других работ.

Научно-исследовательские космические аппараты ввиду широкого круга решаемых вопросов разнообразны по массе, размерам, конструкции, типу используемых орбит, характеру оборудования и приборного оснащения. Масса их колеблется от нескольких килограмм до 10 тонн и более, высота орбит — от 150 до 400 000 километров. К автоматическим научно-исследовательским космическим аппаратам относятся советские искусственные спутники Земли серий «Космос», «Электрон», «Протон»; американские космические аппараты серий спутников-обсерваторий «Эксплорер», «OGO», «OSO», «ОАО» и др., а также автоматические межпланетные станции. Отдельные типы автоматических исследовательских космических аппаратов или средства их оснащения разработаны в CССР, Австрии, Великобритании, Канаде, Франции,США, Японии и других странах.

Специализированные космические аппараты народно-хозяйственного (коммерческого) назначения служат для метеорологических наблюдений, связи и исследования природных ресурсов.

Метеорологические космические аппараты используются для получения в глобальном масштабе информации, с помощью которой составляются надёжные долгосрочные прогнозы.

Связные космические аппараты осуществляют ретрансляцию радиосигналов земных станций, расположенных за пределами прямой видимости.

Космические аппараты для исследования природных ресурсов Земли позволяют получать информацию о природных условиях материков и океанов, флоре и фауне Земли, результатах деятельности человека Информация используется в интересах решения задач лесного и сельского хозяйства, геологии, гидрологии, геодезии, картографии, океанологии и т.п.

Многоцелевые космические аппараты военного назначения служат для раннего предупреждения о ракетном нападении, обнаружения ядерных взрывов и решения других задач.

17.Покажите особенности геостационарных спутников (ГСС). Перечислите миссии. Приведите примеры ГСС.

Геостационарная орбита (ГСС) — круговая орбита, расположенная над экватором Земли (0° широты), находясь на которой, искусственный спутник обращается вокруг планеты с угловой скоростью, равной угловой скорости вращения Земли вокруг оси. В горизонтальной системе координат направление на спутник не изменяется ни по азимуту, ни по высоте над горизонтом, спутник «висит» в небе неподвижно.

Геостационарная орбита является разновидностью геосинхронной орбиты и используется для размещения искусственных спутников (коммуникационных, телетрансляционных и т. п.)

Преимущества геостационарных спутников:

• Отсутствие перерывов связи из-за взаимного перемещения КА и пользовательского терминала во время сеанса связи

• Охват связью 95% поверхности Земли системой, состоящей всего из 3 геостационарных спутников

• Отсутствие необходимости в организации межспутниковой связи (в отличие, например, от низкоорбитальных систем)

• Не требуется перенаправления антенн

Недостатки:

• Высокая стоимость космического сегмента и наземной инфраструктуры

• Большие задержки в распространении сигнала.

Миссия геостационарных спутников это обеспечение связи и радио- телевещания по всему миру.

Большинство существующих спутниковых систем связи используют наиболее выгодную для размещения спутников геостационарную орбиту, основными достоинствами которой являются возможность непрерывной круглосуточной связи в глобальной зоне обслуживания и практически полное отсутствие сдвига частоты, обусловленного доплеровским эффектом.

Спутники на геостационарных орбитах оптимальны для систем радио- и телевизионного вещания, где задержки в 250 мс (в каждом направлении) не сказываются на качественных характеристиках сигналов.

Орбитальная позиция геостационарных спутников:

Поскольку спутник, находящийся на геостационарной орбите, обращается вокруг Земли в плоскости экватора, с заданной угловой скоростью и всегда находится над одной точкой земной поверхности, то для описания параметров его орбиты достаточно указать только одну величину: долготу.Долгота равна географической долготе точки земного экватора для которой спутник находится в зените и это называется точкой стояния или орбитальной позицией.

Для каждой местности точки стояния геостационарных спутников являются постоянными, их положение не меняется со временем дня и в течение года, совокупность этих точек образует так называемый «Пояс Кларка» для данной местности.

18.Покажите особенности низкоорбитальных космических аппаратов (НО). Перечислите миссии НО. Приведите примеры НО.

Одним из новых направлений развития спутниковой связи с начала 90-х годов стали системы связи на базе низкоорбитальных КА. К низкоорбитальным спутникам LEO (Low Earth Orbit) относятся КА, высота орбит которых находится в пределах 700— 1500км. Низкоорбитальная группировка может содержать от одного до нескольких десятков малых спутников массой до 500 кг. Для охвата связью большой территории Земли применяют орбиты (на которых могут находиться несколько КА, лежащие в различных плоскостях.

Повышенный интерес к низкоорбитальным системам спутниковой связи объясняется возможностью предоставления услуг персональной связи, включая радиотелефонный обмен, при использовании сравнительно дешевых малогабаритных спутниковых терминалов. Низкоорбитальные системы позволяют обеспечить бесперебойную связь с терминалами, размещенными в любой точке Земли, и практически не имеют альтернативы при организации связи в регионах со слаборазвитой инфраструктурой связи и низкой плотностью населения.

Одним из главных преимуществ, способствующих развитию низкоорбитальных систем спутниковой связи, является биологической фактор. Так, для обеспечения требований биологической защиты человека от излучения СВЧ, рекомендуемый уровень мощности непрерывного излучения радиотелефона должен составлять не более 50 Мвт. Эффективный прием сигнала такой мощности, например, геостационарным спутником сопряжен со значительным усложнением КА, развертыванием больших антенн и точным их позиционированием. Для низкоорбитальных спутниковых систем длина радиолиний во много раз меньше, и проблема создания многолучевых антенн менее остра. К этим системам относятся, прежде всего, системы Iridium и Globalslar, создаваемые зарубежными консорциумами при ведущей роли таких крупных компаний-производителей, как Motorola/Lockheed и Oualcomm/Loral соответственно.

За последнее десятилетие было создано несколько низкоорбитальных систем, но для ограниченного применения, связанного, главным образом, с передачей коротких и относительно редких сообщений (примером может служить первый проект российской систем «Гонец-Д». И лишь заманчивая идея глобальной персональной связи, основанной на современной технологии, возродила интерес к низкоорбитальным спутниковым системам.

В проекте системы Iridium космический сегмент должен содержать в составе 66 спутников-ретрансляторов, размещенных на орбитах высотой 780 км. В системе Globalstar предусматривается 48 спутников-ретрансляторов находящихся на орбитах высотой около 1000 км. Такое число спутников необходимо для поддержания непрерывной связи, предоставляемой любому абоненту на территории земного шара, ибо каждый из низкоорбитальных спутников-ретрансляторов находится в зоне видимости абонента всего несколько минут. Благодаря следованию спутнике в одного за другим и расположению их орбит в разных плоскостях, обеспечивается полное покрытие земной поверхности зонами обзора и непрерывная видимость спутников с наземных станций. При этом переключен не с одного спутника на другой является делом техники, а увеличение их числа компенсируется снижением затрат на их выведение (несколько спутников за один раз) на заданную орбиту.

19.Покажите особенности навигационных космических аппаратов (НКА). Перечислите миссии НКА. Приведите примеры НКА.

Навигационные КА – это КА , которая предназначенная для определения местоположения (географических координат) наземных, водных и воздушных объектов.

Применение систем навигации

Кроме навигации, координаты, получаемые благодаря спутниковым системам, используются в следующих отраслях:

• Геодезия: с помощью систем навигации определяются точные координаты точек

• Навигация: с применением систем навигации осуществляется как морская, так и дорожная навигация

• Спутниковый мониторинг транспорта: с помощью систем навигации ведётся мониторинг за положением, скоростью автомобилей, контроль за их движением.

• Сотовая связь: первые мобильные телефоны с GPS появились в 90-х годах. В некоторых странах (например, США) это используется для оперативного определения местонахождения человека, звонящего 911. В России в 2010 году начата реализация аналогичного проекта — Эра-ГЛОНАСС.

• Тектоника, тектоника плит: с помощью систем навигации ведутся наблюдения движений и колебаний плит

• Активный отдых: существуют различные игры, где применяются системы навигации, например, Геокэшинг и др.

• Геотегинг: информация, например фотографии «привязываются» к координатам благодаря встроенным или внешним GPS-приёмникам