általános

Hogyan működnek a műholdak?

"Az embernek fel kell emelkednie a Föld fölött - a légkörbe és azon túl - mert csak így teljes mértékben meg fogja érteni a világot, amelyben él."

Sokrates ezt a megfigyelést évszázadokkal korábban tetteaz emberek sikeresen eljuttatják a tárgyat a Föld körüli pályára. És mégis, úgy tűnik, az ókori görög filozófus rájött, mennyire értékes lehet a világűrből származó nézet, bár egyáltalán nem tudta, hogyan lehet ezt elérni.

Ez a koncepció arról szól, hogyan lehet egy tárgyat elhoznilégkör és azon túl ”- várnia kellett, amíg Isaac Newton 1729-ben közzétette egy híres ágyúgömbös gondolatkísérletet. Valami így néz ki:

- Képzelje el, hogy fegyvert tett a tetejénhegyek, és vízszintesen lőtt. Az ágyúgolyó egy ideig a Föld felületével párhuzamosan halad, de végül a gravitációhoz jut és földre esik. Képzelje el, hogy továbbra is fegyverport ad hozzá a fegyverhez. További robbanásokkal a mag egyre távolabb és távolabb esik, amíg esik. Adjon hozzá megfelelő mennyiségű fegyvert és adjon a magnak a megfelelő gyorsulást. Ez folyamatosan repül a bolygó körül, mindig a gravitációs mezőbe esik, de soha nem érheti el a földet. ”

1957 októberében a Szovjetunió végülmegerősítette Newton feltételezését azáltal, hogy elindította a Sputnik-1-et, az első műholdat a Föld pályáján. Ez űrversenyt indított és számos olyan tárgy indítását indította el, amelyeket a Föld és a Naprendszer többi bolygója körül kellett repülni. A Sputnik elindítása óta néhány ország, az Egyesült Államok nagy része, Oroszország és Kína több mint 3000 műholdat bocsátott az űrbe. Ezek közül az emberi alkotta tárgyak közül néhány, például az ISS, nagy. Mások tökéletesen illeszkednek egy kis mellkasba. A műholdaknak köszönhetően időjárás-előrejelzéseket kapunk, tévét nézünk, szörfözhetünk az interneten és telefonhívásokat kezdeményezhetünk. Még azok a műholdak is, akiknek munkáját nem érezzük és nem látjuk, tökéletesen támogatják a katonaságot.

Természetesen a műholdak elindítása és működtetése vezetetta problémákhoz. Ma, mivel a Föld körüli pályán több mint 1000 működő műhold van, a legközelebbi űrrégió élénkebbé vált, mint a csúcsforgalomban egy nagyváros. Adja hozzá ehhez a nem működő berendezéshez az elhagyott műholdakat, a hardverelemeket és a robbanások vagy ütközésekből származó fragmentumokat, amelyek hasznos felszereléssel töltik meg az eget. Ez az orbitális törmelék, amelyről részletesen írtunk, az évek során felhalmozódott, és súlyos fenyegetést jelent a Föld körül jelenleg körbejáró műholdak számára, valamint a jövőbeni személyzet nélküli és pilóta nélküli indulásokra.

Ebben a cikkben egy közönség belekébe kerülünkműholdas nézegetéssel, és a szemébe nézzen, hogy megnézze a bolygónk kilátásait, amelyről Sokrates és Newton még csak nem is tudott álmodni. De először nézzük meg közelebbről azt, hogy valójában miként különbözik a műholdak a többi égi tárgyaktól.

A tartalom

  • 1 mi a műhold?
  • 2 Mikor találták fel a műholdakat?
  • 3 Mi a különbség a műholdas és az űrhajók között?
  • 4 Mi van egy közönséges műholdas belsejében?
  • 5 Hogyan kerülnek a műholdak pályájára?
  • 6 Orbitális sebesség és magasság
  • 7 műholdak típusai
  • 8 híres műhold
  • 9 Mennyi a műholdak?
  • 10 A műholdak jövője

Mi az a műhold?


műhold Bármely objektum, amely egy görbe mentén mozoga bolygó körül. A Hold a Föld természetes műholdja, és a Föld mellett sok műhold van, amelyeket emberi kéz készít, mondjuk mesterségesen. A műholdak által követett pálya pálya, néha kör alakú.

Annak megértése, hogy a műholdak miért mozognak ígyÚgy kell meglátogatnunk barátunkat, Newtonot. Azt javasolta, hogy a gravitáció létezzen az univerzum bármely két tárgya között. Ha ez az erő nem lenne, a bolygó közelében repülő műholdak egy sebességgel és egy irányban - egyenes vonalban - folytatnák a mozgásukat. Ez a vonal a műhold tehetetlen útja, amelyet azonban kiegyenlít egy erős gravitációs vonzerő, amely a bolygó központja felé irányul.

A műholdas pálya néha ellipszisnek tűnik,Lapos kör, amely két varázslatos trükkönek nevezett pont körül fut. Ebben az esetben ugyanazok a mozgási törvények működnek, azzal a különbséggel, hogy a bolygók az egyik trükköben találhatók. Ennek eredményeként a műholdra kifejtett nettó erő nem halad egyenletesen a teljes útvonalon, és a műhold sebessége folyamatosan változik. Gyorsan mozog, amikor a bolygóhoz legközelebb van - a perigee pontján (nem szabad összetéveszteni a perihelionnal), és lassabban, ha távolabb van a bolygótól - apogee pontján.

A műholdak különböző formájú és méretűek, és sokféle feladatot végeznek.

  • A meteorológiai műholdak segítenek a meteorológusoknakJósolja meg az időjárást, vagy nézze meg, mi történik vele jelenleg. A geostacionárius működési környezeti műholdas (GOES) jó példát mutat. Ezek a műholdak általában olyan fényképezőgépeket tartalmaznak, amelyek megmutatják a Föld időjárását.
  • A kommunikációs műholdak lehetővé teszik a telefonhívásokatRelé műholdon keresztül. A kommunikációs műholdak legfontosabb jellemzője egy transzponder - egy rádió, amely egy frekvencián veszi a beszélgetést, majd felerősíti azt, és más frekvencián továbbítja a Földre. A műholdak általában száz vagy több ezer transzpondert tartalmaznak. A kommunikációs műholdak általában geoszinkronok (erről bővebben később).
  • A televíziós műholdak televíziós jeleket továbbítanak egyik pontról a másikra (hasonlóan a kommunikációs műholdakhoz).
  • A tudományos műholdak, mint például a Hubble Űrtávcső, mindenféle tudományos küldetést hajtanak végre. Mindent figyelnek, a napfénytől a gamma-sugarakig.
  • A navigációs műholdak segítik a repülőgépek repülését és a vitorlázást. A GPS NAVSTAR és a GLONASS műholdak kiemelkedő képviselői.
  • A mentő műholdak reagálnak a vészjelzésekre.
  • A földfigyelő műholdak megfigyelik a változásokat - hőmérséklettől jégsapkákig. A leghíresebb a Landsat sorozat.

A katonai műholdak szintén pályán vannak, demunkájuk nagy része rejtély marad. Titkosított üzeneteket továbbíthatnak, megfigyelhetik a nukleáris fegyvereket, az ellenséges mozgalmakat, figyelmeztethetnek a rakétaindításra, hallgathatnak szárazföldi rádiót, végezhetnek radarmérést és térképezést.

Mikor találták fel a műholdakat?


Talán Newton fantáziáiban kezdődöttműholdak, de mielőtt valóban megvalósítottuk ezt a feat, sok idő telt el. Az egyik első látnok Arthur Clark tudományos fantasztikus író volt. 1945-ben Clark javasolta, hogy a műholdat pályára lehessen helyezni úgy, hogy az ugyanabba az irányba és ugyanolyan sebességgel mozogjon, mint a Föld. Az úgynevezett geostacionárius műholdak felhasználhatók a kommunikációra.

A tudósok nem értették meg Clarkot - 1957. október 4-igévben. Aztán a Szovjetunió elindította a Sputnik-1-et, az első műholdat, a Föld pályájára. A Sputnik átmérője 58 centiméter volt, súlya 83 kilogramm volt és gömb alakú. Bár ez figyelemre méltó eredmény volt, a Sputnik tartalma a mai szabványok szerint csekély volt:

  • hőmérő
  • akkumulátor
  • rádió adó
  • nitrogéngáz, amely nyomás alatt volt a műholdas belsejében

A "Sputnik" négy tűs oldalánaz antennák rövidhullámú frekvencián továbbíthatók a jelenlegi szabvány (27 MHz) felett és alatt. A földi nyomkövető állomások megkapták a rádiójelet és megerősítették, hogy az apró műholdas túlélte a startot és sikeresen indult a bolygónk körüli pályán. Egy hónappal később a Szovjetunió pályára bocsátotta a Sputnik-2-t. A kapszula belsejében Laika kutya volt.

1957 decemberében kétségbeesetten lépést tartania hidegháború ellenségeivel az amerikai tudósok megpróbáltak műholdat elindítani a pályára a Vanguard bolygóval. Sajnos a rakéta összeomlott és kiégett a felszállási szakaszban. Röviddel ez után, 1958. január 31-én, az Egyesült Államok megismételte a Szovjetunió sikerét, elfogadva Werner von Braun tervét, melynek célja az Explorer-1 műhold elindítása az Egyesült Államokkal. Redstone. Az Explorer-1 eszközöket hordozott a kozmikus sugarak detektálására, és James Van Allen, az Iowai Egyetem kísérlete során felfedezte, hogy a kozmikus sugarak sokkal kisebbek, mint amire számítottak. Ez két toroid zóna felfedezéséhez vezetett (a végső soron Van Allennek nevezték el), amelyek töltött részecskékkel vannak feltöltve a Föld mágneses mezőjében.

Néhány vállalat ösztönzi ezeket a sikereketa 60-as években kezdte műholdak fejlesztését és indítását. Az egyik a Hughes Aircraft volt, Harold Rosen csillagmérnökkel. Rosen vezette a Clark ötletét megvalósító csoportot - a Föld körüli pályára helyezett kommunikációs műholdat oly módon, hogy az tükrözze a rádióhullámokat az egyik helyről a másikra. 1961-ben a NASA szerződést írt alá Hughes-szal a Syncom műholdak (szinkron kommunikáció) sorozatának felépítésére. 1963 júliusában Rosen és kollégái látta, hogy a Syncom-2 felszállt az űrbe, és egy durva geoszinkron pályára lépett. Kennedy elnök az új rendszerrel beszélt Nigéria miniszterelnökével Afrikában. Hamarosan a Syncom-3 is felszállt, amely valójában televíziós jelet sugározhatott.

Megkezdődött a műholdak kora.

Mi a különbség a műholdas és az űrhajók között?


Technikai szempontból a műholdas bármely olyan tárgy, amelyikegy bolygó vagy egy kisebb égi test körül forog. A csillagászok a holdokat természetes műholdakká sorolják be, és az évek során összeállítottak egy listát több száz ilyen objektumról, amelyek a Naprendszerünk bolygóin és törpe bolygóin keringnek. Például 67 hold Jupitort számoltak. És továbbra is új holdakat talál.

Az ember alkotta tárgyak, például a Sputnik és az Explorer,műholdakká is besorolhatók, mivel ők, mint a holdak, a bolygó körül forognak. Sajnos az emberi tevékenység hatalmas mennyiségű hulladékhoz vezetett a Föld pályáján. Ezek a darabok és törmelékek úgy viselkednek, mint a nagy rakéták - nagy sebességgel kör- vagy ellipszis alakban forognak a bolygón. A meghatározás szigorú értelmezése szerint minden ilyen objektum műholdnak tekinthető. A csillagászok azonban általában műholdaknak tekintik azokat az objektumokat, amelyek hasznos funkciót látnak el. A törmelék és egyéb szemét az orbitális törmelék kategóriájába tartozik.

Az orbitális törmelék számos forrásból származik:

  • A rakétarobbanás okozza a legtöbb szemetet.
  • Az űrhajós megnyugtatta a kezét - ha az űrhajósjavít valamit az űrben, és hiányzik egy csavarkulcs, amely örökre elveszik. A kulcs pályára kerül és körülbelül 10 km / s sebességgel repül. Ha eléri egy embert vagy műholdat, az eredmények katasztrofálisak lehetnek. A nagy tárgyak, mint például az ISS, nagy célt jelentenek az űrhajók számára.
  • Leselejtezett tárgyak. Indítóedények alkatrészei, kameralencsék kupakjai és így tovább.

A NASA elindított egy speciális műholdat, az úgynevezettLDEF az űrhajókkal való ütközés hosszú távú hatásainak tanulmányozására. Hat év alatt a műholdas műszerek mintegy 20 000 ütközést rögzítettek, amelyek egy részét mikrometeoritok, másokat pedig orbitális törmelék okozta. A NASA tudósai továbbra is elemzik az LDEF adatait. Japánban azonban már tervezik egy hatalmas hálózat kiépítését az űrhajók fogására.

Mi van a szokásos műholdas belsejében?


A műholdak különböző formájú, méretű és méretűeksok különböző funkciót hajt végre, de elvileg minden hasonló. Mindegyiknek van fém- vagy kompozit váz és karosszéria, amelyet az angolul beszélő mérnökök busznak hívnak, az oroszok pedig az űrplatformnak. Az űrplatform mindent összehoz, és elegendő intézkedést biztosít az eszközök számára, hogy túléljék a dobást.

Minden műholdnak van áramforrása (általábannapelemek) és akkumulátorok. A napelemek tömbjei lehetővé teszik az elemek töltését. Az újabb műholdak tartalmazzák az üzemanyagcellákat. A műholdas energia nagyon drága és rendkívül korlátozott. A nukleáris akkumulátorokat általában űrszondák küldésére más bolygókra.

Minden műhold rendelkezik fedélzeti számítógéppelkülönféle rendszerek vezérlése és felügyelete. Mindenkinek van rádiója és antennája. A legtöbb műholdon legalább egy rádióadó és egy rádióvevő van, tehát a földi személyzet legénysége információt kérhet a műhold állapotáról, és megfigyelheti azt. Számos műhold sok különféle dolgot tesz lehetővé: a pálya megváltoztatásától a számítógépes rendszer átprogramozásáig.

Ahogy az várható volt, szerelje össze ezeket a rendszereketösszerakása nem könnyű feladat. Évekbe telik. Az egész a küldetés céljának meghatározásával kezdődik. A paraméterek meghatározása lehetővé teszi a mérnökök számára a szükséges szerszámok összeszerelését és a megfelelő sorrendben történő telepítését. Amint a specifikációt jóváhagyják (és a költségvetést), megkezdődik a műholdas összeszerelés. Ez egy tiszta helyiségben, egy steril környezetben zajlik, amely lehetővé teszi a kívánt hőmérséklet és páratartalom fenntartását, valamint a műhold védelmét a fejlesztés és összeszerelés során.

Mesterséges műholdakat általában állítanak előmegrendelni. Egyes vállalatok moduláris műholdakat fejlesztettek ki, vagyis olyan terveket, amelyek összeszerelése lehetővé teszi további elemek telepítését a specifikációnak megfelelően. Például a Boeing 601 műholdaknak két alapmoduluk volt - alváz a motor alrendszerének, az elektronika és az akkumulátorok szállításához; és egy cellás polc készlet a berendezések tárolására. Ez a modularitás lehetővé teszi a mérnökök számára, hogy a műholdakat nem a semmiből, hanem a munkadarabból állítsák össze.

Hogyan kerülnek a műholdak pályára?


Manapság az összes műholdat egy rakéta útján pályára bocsátják. Sokan szállítják őket a rakományosztályon.

A legtöbb műholdas indításnál rakéta indulha egyenesen felmegyünk, ez lehetővé teszi, hogy gyorsan átjuthassuk egy vastag atmoszférarétegen, és minimalizáljuk az üzemanyag-fogyasztást. A rakéta felszállása után a rakétavezérlő mechanizmus tehetetlenségi irányítórendszert használ a rakéta fúvóka szükséges beállításának kiszámításához a kívánt dőlés eléréséhez.

Miután a rakéta ritkán megy193 kilométer magasságban a navigációs rendszer kis ütőket hoz létre, amelyek elégek ahhoz, hogy a rakétát vízszintes helyzetbe fordítsák. Ezt követően egy műholdat engednek fel. A kis rakétákat ismét elindítják, és különbséget tesznek a rakéta és a műholdas távolsága között.

Orbitális sebesség és magasság

A rakéta sebességének 40,320-ig kell felvenniekilométer / óra sebességgel, hogy teljes mértékben elkerülje a Föld gravitációját és repüljön az űrbe. A térbeli sebesség sokkal nagyobb, mint amire egy műholdasnak szüksége van a pályára. Nem kerülik el a Föld gravitációját, hanem egyensúlyi állapotban vannak. Az orbitális sebesség az a sebesség, amely szükséges a gravitációs vonzerő és a műhold tehetetlenségi mozgása közötti egyensúly fenntartásához. Ez körülbelül 27 359 kilométer / óra, 242 kilométer magasságban. Gravitáció nélkül a tehetetlenség a műholdat eljuttatta volna az űrbe. Még a gravitáció esetén is, ha a műhold túl gyorsan mozog, elviszi az űrbe. Ha a műhold túl lassan mozog, a gravitáció visszahúzza a Földre.

A műhold keringési sebessége attól függmagasságok a Föld felett. Minél közelebb van a Földhez, annál gyorsabb a sebesség. 200 kilométer tengerszint feletti magasságban a pálya sebessége 27 400 kilométer / óra. A pálya 35 786 kilométer magasságban tartásához a műholdnak 11 300 kilométer / óra sebességgel kell keringnie. Ez a keringési sebesség lehetővé teszi a műholdas számára, hogy egy repülést készítsen 24 órán belül. Mivel a Föld 24 órán keresztül forog, a műholdas 35 786 kilométer magasságban rögzített helyzetben van a Föld felületéhez viszonyítva. Ezt a helyzetet geostacionáriusnak hívják. A geostacionárius pálya ideális meteorológiai és kommunikációs műholdak számára.

Általában véve: minél magasabb a pálya, annál hosszabb a műholdmaradhat rajta. Alacsony tengerszint feletti magasságban a műholdas a Föld légkörében található, ami ellenállást teremt. Magas tengerszint feletti gyakorlatban nincs ellenállás, és a műholdak, mint a hold, évszázadok óta keringhetnek pályán.

A műholdak típusai


A földön az összes műhold fényesnek tűniknapelemek szárnyaival díszített dobozok vagy hengerek. De az űrben ezek az ügyetlen gépek nagyon eltérően viselkednek, a repülési útvonaltól, a magasságtól és a tájolástól függően. Ennek eredményeként a műholdak osztályozása bonyolult kérdéssé válik. Az egyik megközelítés egy készülék keringésének meghatározása egy bolygó (általában a Föld) viszonylatában. Emlékezzünk vissza, hogy két fő pályája van: kör és ellipszis. Egyes műholdak ellipszisben indulnak, majd körkörös pályára lépnek. Mások egy villámpálya néven ismert elliptikus úton haladnak. Ezek a tárgyak általában északról délre köröznek a Föld pólusaion keresztül, és 12 órán belül elkészítik a teljes repülést.

A poláris keringő műholdak szintén áthaladnakpólusok mindegyik fordulattal, bár pályájuk kevésbé elliptikus. A poláris pályák rögzítve maradnak az űrben, amíg a Föld forog. Ennek eredményeként a Föld nagy része egy műholda alatt halad át a poláris pályán. Mivel a poláris pályák kiválóan lefedik a bolygót, ezeket feltérképezésre és fényképezésre használják. Az előrejelzők a poláris műholdak globális hálózatára támaszkodnak, amelyek 12 órán belül repülnek a föld körül.

A műholdakat a földfelszín feletti magasság szerint is osztályozhatja. Ennek a rendszernek a alapján három kategória van:

  • Alacsony földi pálya (DOE) - DOE műholdaka Föld fölött 180 és 2000 kilométer közötti helyet foglalnak el. A Föld felszíne közelében mozgó műholdak ideálisak megfigyelésre, katonai célokra és időjárási információk gyűjtésére.
  • Középföld pályája (COO) - ezek a műholdak 2000 és 36 000 km között repülnek a Föld felett. A GPS navigációs műholdak jól működnek ezen a magasságon. Körülbelül körüli sebesség - 13 900 km / h.
  • Geostacionárius (geoszinkron) pálya -a geostacionárius műholdak a Föld körül 36 000 km-t meghaladó tengerszint feletti magasságban mozognak, ugyanolyan fordulatszámmal, mint a bolygó. Ezért ezen a pályán a műholdak mindig ugyanazon a helyen vannak a Földön. Számos geostacionárius műhold repül az Egyenlítő körül, ami számos „forgalmi dugót” okozott ebben a térségi térségben. Több száz televíziós, kommunikációs és időjárási műhold használ geostacionáris pályát.

És végül, akkor gondolkodhat a műholdakról isérzékelni, hogy hol néznek ki. Az elmúlt évtizedekben az űrbe küldött tárgyak többsége a Földet nézi. Ezeknek a műholdaknak olyan kamerái és felszerelései vannak, amelyek különböző hullámhosszon láthatják világunkat, ami lehetővé teszi, hogy látványos látványt élvezhessen bolygónk ultraibolya és infravörös színében. Kevesebb műhold fordítja a szemét egy olyan helyre, ahol csillagokat, bolygót és galaxisokat figyel, és olyan tárgyakat is szkennel, mint például aszteroidák és üstökösök, amelyek ütközhetnek a Földdel.

Híres műholdak


A közelmúltig műholdak maradtakegzotikus és szigorúan titkos eszközök, amelyeket főként katonai célokra használtak navigációhoz és kémkedéshez. Most mindennapi életünk szerves részévé váltak. Nekik köszönhetően megtudjuk az időjárás-előrejelzést (bár az időjárás-előrejelzők ó, milyen gyakran tévednek). TV-t nézünk és az interneten dolgozunk a műholdaknak is köszönhetően. Autóinkban és okostelefonjainkban a GPS lehetővé teszi a megfelelő helyre jutást. Érdemes-e beszélni a Hubble-távcső felbecsülhetetlen hozzájárulásáról és az űrhajósok ISS-n végzett munkájáról?

Vannak valódi hősök a pályára. Ismerjük meg őket.

  • A Landsat műholdak már a kezdetektől képeket készítenek a FöldrőlAz 1970-es évek, és a Föld felületének megfigyelése szempontjából bajnokok. A Landsat-1, amely egy időben ERTS (Earth Resources Technology Satellite) néven ismert, 1972. július 23-án indult. Két fő műszerét hordozta: egy kamerát és egy multispektrális szkennert, amelyeket a Hughes Aircraft Company készített, és amelyek képesek az adatok rögzítésére zöld, piros és két infravörös spektrumban. A műholdas annyira gyönyörű képeket készített, és olyan sikeresnek tekintette, hogy egész sorozatot követett. A NASA 2013. februárjában indította el az utolsó Landsat-8-at. Ezen a készüléken két, a Földet megfigyelő érzékelő, az operatív földi képalkotó és a termikus infravörös érzékelő repült, és a part menti régiók, a sarki jég, a szigetek és a kontinensek multispektrális képeit gyűjtötte.
  • Geostacionárius működési környezetműholdak (GOES), amelyek a Föld felett geostacionárius pályán keringnek, mindegyik felelős a föld egy rögzített részéért. Ez lehetővé teszi a műholdak számára a légkör szoros megfigyelését és az időjárási viszonyok észlelését, amelyek tornádókhoz, hurrikánokhoz, árvizekhez és zivatarhoz vezethetnek. A műholdakat arra is használják, hogy becsüljék meg a csapadék mennyiségét és a hó felhalmozódását, meghatározzuk a hótakarás mértékét, és nyomon lehessen követni a tenger és a tó jégének mozgását. 1974 óta 15 GOES műholdat helyeztek pályára, de csak két GOES „West” és GOES „East” műhold figyeli az időjárást.
  • A Jason-1 és a Jason-2 kulcsszerepet játszottak aa Föld óceánjainak hosszú távú elemzése. A NASA 2001. decemberében indította el a Jason-1-et a NASA / CNES Topex / Poseidon műhold helyett, amely 1992 óta működik a Földön. Közel tizenhárom éve a Jason-1 a jégmentes földi óceánok több mint 95% -án mérte a tenger szintjét, a szélsebességet és a hullámmagasságot. A NASA 2013. július 3-án hivatalosan visszavonult a Jason-1-re. 2008-ban a Jason-2 lépett pályára. Nagy pontosságú műszereket hordott a műholdas és az óceán felszíne közötti távolság mérésére, néhány centiméter pontossággal. Ezek az adatok az óceánológusok számára nyújtott értéken túlmenően átfogó képet adnak a globális éghajlati viselkedés viselkedéséről.
  • Mennyi a műholdak?


    A Műhold és az Explorer után a műholdak váltaknagyobb és nehezebb. Vegyük például a TerreStar-1-t, egy kereskedelmi műholdat, amelynek állítólag mobil adatátvitelt kellett volna biztosítania Észak-Amerikában okostelefonok és hasonló eszközök számára. A 2009-ben elindított TerreStar-1 súlya 6910 kilogramm volt. Mivel teljesen üzembe helyezte, egy 18 méteres antennát és hatalmas napelemeket mutatott fel, amelyek szárnyának hossza 32 méter volt.

    Egy ilyen összetett gép felépítése tömeget igényelerőforrások, tehát történelmileg csak a kormányzati szervek és a mély zsebekkel rendelkező vállalatok léphetnek be a műholdas üzletbe. A műholdas költségek nagy részét a felszerelések fedezik - transzponderek, számítógépek és kamerák. Egy rendes meteorológiai műhold körülbelül 290 millió dollárt fizet. A kém műhold több mint 100 millió dollárba kerül. Ehhez adjuk hozzá a műholdak karbantartásának és javításának költségeit. A társaságoknak ugyanúgy kell fizetniük a műholdas sávszélességet, mint a telefontulajdonosok a mobil kommunikációért. Időnként több mint 1,5 millió dollárba kerül.

    Egy másik fontos tényező az indítási költség. Egy műholdas űrbe juttatása 10–400 millió dollárba kerül, a készüléktől függően. A Pegasus XL rakéta 443 kilogrammot képes felvonultatni az alacsony földi pályára 13,5 millió dollárért. Egy nehéz műhold elindításához több emelést igényel. Az Ariane 5G rakéta 165 000 dollárért képes egy alacsony pályán futó 18 000 kilogrammos műholdat elindítani.

    A kapcsolódó költségek és kockázatok ellenéreMűholdak építésével, indításával és üzemeltetésével néhány vállalatnak sikerült erre egy egész üzletet felépíteni. Például a Boeing. 2012-ben a cég mintegy 10 műholdat szállított az űrbe, és több mint hét évre megrendeléseket kapott, ami majdnem 32 milliárd dolláros bevételt hozott.

    A műholdak jövője


    Majdnem ötven évvel a dobás utánA Sputnik, a műholdak, akárcsak a költségvetések, növekszenek és egyre növekszenek. Például az Egyesült Államok közel 200 milliárd dollárt költött el a katonai műholdas program kezdete óta, és ennek ellenére jelenleg öregedő járműparkja van, amely cserére vár. Sok szakértő attól tart, hogy a nagy műholdak építése és telepítése egyszerűen nem létezhet adófizetők pénzével. Azok a magánvállalatok, mint a SpaceX, a Virgin Galactic és mások, amelyek nyilvánvalóan nem tartoznak a NASA, a NRO és a NOAA bürokratikus stagnálásához, olyan megoldást hagynak, amely mindent fejjel lefelé fordíthat.

    Egy másik megoldás a méret és az összetettség csökkentése.műholdak. 1999 óta a Caltech és a Stanford University kutatói új típusú CubeSat műholdakon dolgoznak, amelyek 10 centiméter vastagságú építőelemeken alapulnak. Minden kocka előre gyártott elemeket tartalmaz és kombinálható más kockákkal a hatékonyság növelése és a terhelés csökkentése érdekében. A tervezés szabványosításával és az egyes műholdak nulláról történő létrehozásának költségeinek csökkentésével egy CubeSat 100.000 dollárba kerülhet.

    2013 áprilisában a NASA úgy döntött, hogy teszteli eztegy egyszerű elv, és elindított három CubeSat-alapú kereskedelmi okostelefonot. A cél az volt, hogy a mikroszatelliteket rövid ideig pályára állítsák és néhány felvételt készítsenek telefonokról. Most az ügynökség egy ilyen műholdak széles körű hálózatának telepítését tervezi.

    Nagy vagy kicsi a jövő társaiképesnek kell lennie arra, hogy hatékonyan kommunikáljon a földi állomásokkal. A NASA történelmileg a rádiófrekvenciás kommunikációra támaszkodott, de az RF elérte a korlátját, mivel felmerült a nagyobb teljesítmény iránti igény. Ennek az akadálynak a leküzdésére a NASA tudósai kétirányú kommunikációs rendszert fejlesztenek ki, amely rádióhullámok helyett lézereken alapul. 2013. október 18-án a tudósok először lézernyalábot indítottak, hogy továbbítsák az adatokat a Holdról a Földre (384 633 kilométer távolságra), és másodpercenként 622 megabites adatátviteli sebességet kaptak.