Uma nave espacial não tripulada que orbita a Terra (pelo menos um círculo) no espaço, conhecida como satélite artificial. Os satélites artificiais são as espaçonaves com maior número de lançamentos, as mais versáteis e de crescimento mais rápido.
O número de lançamentos de satélites artificiais é responsável por mais de 90% do número total de lançamentos de espaçonaves. Um sistema completo de engenharia de satélite geralmente consiste em satélites artificiais, veículos, locais de lançamento de espaçonaves, controle aeroespacial e redes de aquisição de dados e estações de usuários (estações, redes).
Satélites artificiais e estações de usuário (estações, redes) formam sistemas de aplicativos de satélite, como sistemas de comunicação por satélite, sistemas de navegação por satélite e sistemas de detecção de espaço por satélite.
Visão geral do desenvolvimento Em 4 de outubro de 19557, a União Soviética lançou o primeiro satélite terrestre artificial do mundo. Do final da década de 1950 ao início da década de 1960, satélites artificiais lançados por vários países foram usados principalmente para detectar o ambiente espacial da Terra e conduzir vários experimentos de tecnologia de satélite.
Em meados da década de 1960, os satélites artificiais começaram a entrar na fase de aplicação e vários satélites de aplicação foram colocados em uso um após o outro.
Desde a década de 1970, vários novos satélites para fins especiais surgiram um após o outro e seu desempenho tem sido continuamente aprimorado. No final de 1984, um total de 3.022 satélites artificiais foram lançados por países ao redor do mundo.
Os Estados Unidos lançaram pela primeira vez um satélite terrestre artificial (“Explorer” 1) em 1o de fevereiro de 1958, e a França e o Japão também lançaram seus próprios satélites nas décadas de 1960 e 70.
A China lançou o satélite artificial de terra “Dongfanghong” 1 em 24 de abril de 1970 e lançou um total de 16 tipos diferentes de satélites artificiais de terra em setembro de 1984 (ver China Aerospace).
Tipos de satélite satélites artificiais são divididos em satélites de órbita baixa, satélites de órbita média-alta, satélites geoestacionários, satélites geoestacionários, satélites síncronos do sol, grandes satélites de órbita elíptica e satélites de órbita polar de acordo com suas órbitas (consulte Orbitas de Satélites Terrestres Artificiais).
As pessoas costumam dividir os satélites artificiais em satélites científicos, satélites de aplicativos e satélites de teste de tecnologia de acordo com sua finalidade.
Os satélites científicos são satélites usados para exploração e pesquisa científica, incluindo principalmente satélites de exploração física espacial e satélites astronômicos. Os instrumentos usados por satélites científicos incluem telescópios, espectrômetros, contadores Geiger, medidores de ionização, medidores de pressão e magnetômetros.
Com a ajuda desses instrumentos, é possível estudar a alta atmosfera, o cinturão de radiação terrestre, a magnetosfera terrestre, os raios cósmicos, a radiação solar e a aurora, além de observar o sol e outros corpos celestes.
Satélite de teste tecnológico ”Um satélite que realiza testes de novas tecnologias ou testes de satélites de aplicação. Novos princípios, novas tecnologias, novos programas, novos instrumentos e equipamentos e novos materiais na tecnologia aeroespacial geralmente precisam ser testados em órbita e, em seguida, colocados em uso prático somente após o teste ser bem-sucedido.
O número de tais satélites é pequeno, mas o conteúdo do teste é extenso, como teste de estabilidade de gradiente de gravidade, teste de foguete elétrico, teste de adaptabilidade biológica ao ambiente espacial, teste de verificação do sistema de suporte de vida de nave espacial tripulada e sistema de retorno, teste de encontro e ancoragem, novo teste de transmissão de banda de frequência de rádio, teste de vôo de novo sensor remoto e teste de interceptação em órbita, etc.
Os satélites de aplicativos são satélites que atendem diretamente à economia nacional e militar. Entre todos os satélites terrestres feitos pelo homem, é o que possui a maior variedade e o maior número de lançamentos.
Os satélites de aplicação podem ser divididos em satélites de comunicação, satélites meteorológicos, satélites de reconhecimento, satélites de navegação, satélites geodésicos, satélites de recursos terrestres, satélites de interceptação e satélites multiuso.
Conforme sejam utilizados exclusivamente para fins militares, podem ser divididos em satélites militares e satélites civis Muitos dos satélites de aplicação são militares e civis. Os satélites de aplicativos têm três objetivos principais:
① Retransmissão de sinais de rádio: Este tipo de satélite desenvolveu-se rapidamente, incluindo “satélites de comunicações internacionais”, satélites de comunicações domésticos, satélites de comunicações militares, satélites marítimos, satélites de radiodifusão, satélites de retransmissão de dados e rastreamento e satélites de busca e salvamento.
Estes satélites estão equipados com transponders e antenas que funcionam em várias bandas de frequência, retransmitindo sinais de rádio terrestre, marítimo, aéreo e de baixa órbita para a transmissão de programas telefónicos, telegráficos e televisivos e de comunicações de dados.
A maioria desses satélites opera em órbita geoestacionária. Outros usam grandes órbitas elípticas, como o satélite de comunicações “Relâmpago” da União Soviética.
②Plataforma de observação terrestre: Este tipo de satélite inclui satélites meteorológicos, satélites de recursos terrestres e satélites de reconhecimento, que são chamados de satélites de observação terrestre.
Esses satélites são equipados com instrumentos de sensoriamento remoto ou outros instrumentos de detecção de vários comprimentos de onda de luz ultravioleta a luz infravermelha distante para observação da Terra, coleta de ondas eletromagnéticas de várias bandas de frequência de terra, oceano e atmosfera e extração de informações úteis delas, analisando , julgando e Identificar a natureza e o estado do objeto que está sendo medido.
Esses satélites podem servir diretamente aos campos de meteorologia, agricultura, silvicultura, geologia, conservação da água, levantamento e mapeamento, oceano, poluição ambiental e reconhecimento militar. Muitos desses satélites usam órbitas sincronizadas com o sol, e alguns usam órbitas geoestacionárias e outras órbitas.
③ Dados de navegação e posicionamento: Este tipo de satélites inclui satélites de navegação e satélites geodésicos. Esses satélites são equipados com faróis ópticos, refletores de laser, faróis sem fio e transponders.
A posição espacial deste tipo de satélite, a distância ao solo e a velocidade de operação podem ser determinadas com antecedência, para que possam ser utilizadas como referência para posicionamento, navegação e medição geodésica.
Objetos fixos ou móveis no solo, aviões e embarcações navais podem usar esses satélites para determinar suas próprias coordenadas. As órbitas desses satélites são em sua maioria órbitas polares.
Os satélites artificiais da Terra basicamente se movem ao redor da Terra de acordo com as leis da mecânica celeste.
No entanto, a situação real do movimento é muito mais complicada. O principal motivo é que ele é afetado pelo campo gravitacional da Terra não esférica, enquanto os satélites de órbita baixa também são afetados pela resistência atmosférica; satélites de órbita alta, especialmente satélites de órbita geoestacionária, também são afetados pela gravidade e luz solar e da Lua.
A influência da pressão (veja perturbação da órbita da nave espacial). A órbita do movimento do satélite é determinada pela missão do satélite. A forma e a altura da órbita dependem da velocidade e direção dada ao satélite pelo veículo.
Composição O satélite artificial é composto por uma série de sistemas contendo diversos instrumentos e equipamentos, que podem ser divididos em dois tipos: sistemas dedicados e sistemas de segurança.
Os sistemas dedicados referem-se a sistemas diretamente relacionados às tarefas realizadas por satélites, que podem ser divididos em três categorias: instrumentos de detecção, instrumentos de sensoriamento remoto e transponders.
Os satélites científicos usam vários instrumentos de detecção (como telescópios astronômicos infravermelhos, detectores de raios cósmicos e magnetômetros) para detectar o ambiente espacial e observar corpos celestes; satélites de comunicação transmitem vários sinais de rádio por meio de transponders de comunicação e antenas de comunicação; satélites de observação da Terra usam vários sensores remotos Dispositivos (como câmera de luz visível, radar de visão lateral, câmera multiespectral, etc.) para obter várias informações sobre a Terra.
O sistema de suporte inclui principalmente sistema estrutural, sistema de controle térmico, sistema de alimentação, medição de rádio e sistema de controle, sistema de controle de atitude e sistema de controle de pista.
Alguns satélites também são equipados com sistemas de computador para processar, coordenar e gerenciar o trabalho de vários subsistemas. O satélite do tipo retorno também possui um sistema de pouso de retorno, que consiste em um foguete de freio, um paraquedas e um farol.
Aplicações de satélite A observação artificial de corpos celestes por satélite não é bloqueada pela atmosfera, podendo receber toda a radiação eletromagnética de corpos celestes e realizar observações astronômicas de banda completa.
A velocidade de vôo dos satélites artificiais é alta, orbitando a Terra algumas a dez vezes por dia, e pode obter rapidamente uma grande quantidade de informações sobre a Terra, o que é incomparável por levantamento terrestre e fotografia aérea.
Os satélites feitos pelo homem voam em altitudes acima de várias centenas de quilômetros e não são restritos por condições territoriais, de espaço aéreo, geográficas e climáticas e têm um amplo campo de visão.
Uma foto de satélite de recursos terrestres ocupa uma área de dezenas de milhares de quilômetros quadrados, e o satélite pode “ver” 40% da superfície da Terra em uma órbita geoestacionária. Isso é muito benéfico para a comunicação e pode realizar a transmissão e troca de informações globais .
Os satélites artificiais podem voar sobre qualquer área da terra, especialmente florestas virgens inacessíveis, desertos, montanhas profundas, oceanos e pólos norte e sul, e observar depósitos minerais subterrâneos, recursos marinhos e zonas de fratura de estrato.
Portanto, os satélites artificiais podem ser usados para observação astronômica, exploração física do espaço, comunicações globais, transmissão de televisão, reconhecimento militar, observação meteorológica, levantamento de recursos, monitoramento ambiental, levantamento geodésico, busca e resgate, etc.