Воздушный шар-спутник

Спутник -воздушный шар , иногда называемый « спутником », представляет собой спутник, наполняемый газом после вывода его на орбиту .

Спутники-воздушные шары «Эхо-1» и «Эхо-2»

Первым летающим аппаратом этого типа был «Эхо-1» высотой 1600 километров (990 миль) , который был выведен на высокую орбиту 12 августа 1960 года Соединенными Штатами. Первоначально он имел сферическую форму размером 30 метров (98 футов) с тонкой пластиковой оболочкой с металлическим покрытием из майлара . Он служил для испытаний в качестве «пассивного» спутника связи и геодезии .

Один из первых радиоконтактов с использованием спутника оказался успешным на расстоянии почти 4000 километров (2500 миль) (между восточным побережьем США и Калифорнией). К тому времени, когда «Эхо-1» сгорело в 1968 году, измерения его орбиты несколькими десятками земных станций улучшили наши знания о точной форме планеты почти в десять раз. ^{[ нужна ссылка ]}

аналогичной конструкции Его преемником стал Echo 2 (с 1964 по 1970 год). Этот спутник облетел Землю примерно на 400 километров (250 миль) ниже, не под углом 47 °, как у «Эха-1», а по полярной орбите со средним углом 81 °. Это позволило осуществлять радиосвязь и измерения в более высоких широтах. В проверках орбиты «Эха» для анализа возмущений на его орбите и в гравитационном поле Земли приняли участие от тридцати до пятидесяти профессиональных земных станций, а также около двухсот астрономов-любителей по всей планете на станциях «Лунного дозора»; на их долю пришлось около половины всех наблюдений.

Диапазон радиоволн, видимость

Теорема Пифагора позволяет нам легко вычислить, насколько далеко виден спутник на такой большой высоте. Можно определить, что спутник на орбите длиной 1500 километров (930 миль) поднимается и заходит, когда горизонтальное расстояние составляет 4600 километров (2900 миль). Однако атмосфера приводит к незначительному изменению этой цифры. Таким образом, если две радиостанции находятся на расстоянии 9000 километров (5600 миль) друг от друга и орбита спутника проходит между ними, они смогут принимать отраженные радиосигналы друг друга, если сигналы достаточно сильные.

Однако оптическая видимость ниже, чем у радиоволн, поскольку

спутник должен быть освещен солнцем
наблюдателю нужно темное небо (то есть он должен находиться в собственной тени Земли на сумеречной или ночной стороне планеты)
яркость сферы зависит от угла между падающим светом и наблюдателем (см. фазы Луны )
яркость сферы сильно уменьшается по мере приближения к горизонту, поскольку атмосферное затухание поглощает до 90% света

Несмотря на это, нет проблем наблюдать летающее тело, такое как «Эхо-1», для точных целей спутниковой геодезии на высоте до 20 °, что соответствует расстоянию в 2900 километров (1800 миль). Теоретически это означает, что расстояния до 5000 километров (3100 миль) между точками измерения могут быть «перекрыты», а на практике это может быть достигнуто на расстоянии до 3000–4000 километров (1900–2500 миль).

Для визуального и фотографического наблюдения за яркими спутниками и воздушными шарами, а также относительно их геодезического использования см. Echo 1 и Pageos для получения дополнительной информации.

Другие спутники-воздушные шары

Для специальных целей испытаний два или три спутника серии «Эксплорер» были построены в виде аэростатов (возможно, «Эксплорер 19» и «38»). ^{[ указать ]}

«Эхо-1» стало признанным успехом радиотехники, но пассивный принцип телекоммуникаций (отражение радиоволн от поверхности шара) вскоре был заменен активными системами. Telstar 1 (1962) и Early Bird (1965) могли одновременно передавать несколько сотен аудиоканалов в дополнение к телевизионным программам, которыми обменивались между континентами.

Спутниковая геодезия с помощью Echo 1 и Echo 2 смогла оправдать все ожидания не только на запланированные 2–3 года, но и почти на 10 лет. По этой причине НАСА вскоре запланировало запуск еще большего 40-метрового (130 футов) воздушного шара «Пейджо». Название происходит от «пассивного геодезического спутника» и похоже на «Геос», успешный активный электронный спутник 1965 года.

Pageos и глобальная сеть

Pageos был специально запущен для «глобальной сети спутниковой геодезии », которая до 1973 года занимала около 20 штатных наблюдательных групп по всему миру. Всего они зафиксировали 3000 годных к использованию фотопластинок с 46 станций слежения с калиброванными полностью электронными БК-4. камеры (1:3 / фокусное расстояние 30 и 45 см (12 и 18 дюймов)). По этим изображениям они смогли рассчитать положение станций в трехмерном виде с точностью около 4 метров (13 футов). Координатором этого проекта был профессор Хельмут Шмид из ETH Цюриха .

Три станции глобальной сети были расположены в Европе: Катания на Сицилии , Хоэнпейсенберг в Баварии и Тромсё на севере Норвегии. Для завершения навигационной сети были необходимы точные измерения расстояний; они были сняты на четырех континентах и по всей Европе с точностью 0,5 миллиметра (0,020 дюйма) на километр.

Глобальная сеть позволила рассчитать «геодезическую дату» (геоцентрическое положение измерительной системы) на разных континентах с точностью до нескольких метров. К началу 1970-х годов удалось рассчитать надежные значения почти 100 коэффициентов гравитационного поля Земли.

1965–1975: Успех проблесковых маяков.

Яркие спутники-шары хорошо видны и поддаются измерению на мелкозернистых (менее чувствительных) фотопластинках даже в начале космических путешествий, но были проблемы с точной хронометрией пути спутника. В те времена это можно было определить лишь за несколько миллисекунд.

Поскольку спутники вращаются вокруг Земли со скоростью около 7–8 километров в секунду (4,3–5,0 миль/с), временная ошибка в 0,002 секунды приводит к отклонению примерно на 15 метров (49 футов). Чтобы достичь новой цели по точному измерению станций слежения в течение нескольких лет, примерно в 1960 году был принят метод мигающих световых маяков.

Чтобы построить трехмерную измерительную сеть, геодезии нужны точно определенные целевые точки, а не точное время. Такой точности легко достичь, если две станции слежения записывают одну и ту же серию вспышек с одного спутника.

Технология флэш-маяков уже достигла зрелости в 1965 году, когда в ноябре 1965 года был запущен небольшой электронный спутник Geos (позже названный Geos 1) . Вместе со своим спутником Geos 2 , который был запущен в январе 1968 года, система GEOS позволила значительно повысить точность измерений. .

Примерно с 1975 года почти все оптические методы измерения потеряли свое значение, поскольку их вытеснил быстрый прогресс электронного измерения расстояний. Только недавно разработанные методы наблюдения с использованием ПЗС-матрицы и высокоточные положения звезд астрометрического спутника Hipparcos сделали возможным дальнейшее улучшение измерения расстояний.

Список спутников-воздушных шаров

Список спутников-зондов (отсортировано по дате запуска)
Спутник	Дата запуска (UTC)	Разлагаться	Масса (кг)	Диаметр (м)	Идентификатор НССДК	Нация	Использование
Маяк 1	1958-10-24 03:21	24 октября 1958 г. (неудачный запуск)	4.2	3.66	1958-Ф18	НАС	украшение
Маяк 2	1959-08-15 00:31:00	15 августа 1959 г. (неудачный запуск)	4.2	3.66	1959-F07	НАС	украшение
Эхо 1	1960-08-12 09:36:00	1968-05-24	180	30.48	1960-009А	НАС	ПЦР, АДО, СПЦ, три
Эксплорер 9	1961-02-16 13:12:00	1964-04-09	36	3.66	1961-004А	НАС	украшение
Эксплорер 19 (AD-A)	1963-12-19 18:43:00	1981-10-05	7.7	3.66	1963-053А	НАС	украшение
Эхо 2	1964-01-25 13:55:00	1969-06-07	256	41	1964-004А	НАС	ПЦР, три
Эксплорер 24 (AD-B)	1964-11-21 17:17:00	1968-10-18	8.6	3.6	1964-076А	НАС	украшение
СТРАНИЦЫ 1	1966-06-24 00:14:00	1975-07-12	56.7	30.48	1966-056А	НАС	три
ПасКомСат (ОВ1-8)	1966-07-14 02:10:02	1978-01-04	3.2	9.1	1966-063А	НАС	ПЦР
Эксплорер 39 (AD-C)	1968-08-08 20:12:00	1981-06-22	9.4	3.6	1968-066А	НАС	украшение
Майларовый воздушный шар	1971-08-07 00:11:00	1981-09-01	0.8	2.13	1971-067F	НАС	украшение
Ци Цю Вэйсин 1	1990-09-03 00:53:00	1991-03-11	4	3	1990-081Б	КНР	украшение
Ци Цю Вэйсин 2	1990-09-03 00:53:00	1991-07-24	4	2.5	1990-081C	КНР	украшение
Naduvaniy gazovoy balloon	1991-03-30 (?)				1986-017ФДЖ	RU
Орбитальный отражатель	2018-12-03					НАС	скульптура

сокращения:

ado = наблюдения за плотностью атмосферы
pcr = отражатель пассивной связи, спутник отражает микроволновые сигналы.
spc = расчеты солнечного давления, оценка воздействия солнечного ветра на орбиту .
tri = спутниковая триангуляция, измерение поверхности Земли.

См. также

Источники