Искусственный спутник земли

Третий вид источника питания, с которым будем сравнивать первые два, — это атомный генератор. Он устроен аналогично термоэлектрогенератору, но в качестве источников тепла для него применяется радиоактивный изотоп стронция с атомным весом 90 (стронций 90), период полураспада которого более 25 лет. В этом случае в тепло превращается кинетическая энергия бета-частиц. В настоящее время такая установка еще не осуществлена из-за трудности получения этого изотопа в большом количестве. Подсчитано, что для получения мощности тока в 100 вт потребовалось бы 18–20 кг стронция 90. При использовании изотопов приборы, чувствительные к радиоактивным излучениям (например, счетчики Гейгера-Мюллера), необходимо тщательно экранировать, что приводит к увеличению веса спутника.

Весовые характеристики искусственных спутников с различными источниками энергии мощностью в 100 вт приводятся в табл 5.

Таблица 5

Весовые характеристики ИСЗ с различными источниками энергии
Элементы ИСЗ и его оборудование	Фотоэлементы (солнечная батарея), кг	Батарея термоэлементов, кг	Изотопы с батареей термоэлементов, кг
Корпус	22,7	22,7	22,7
Зеркало	—	72,6	—
Масляный радиатор	—	—	45,4
Термоэлементы	—	27,2	9,1
Источники тепла	—	—	22,7
Экранировка	—	—	45,4
Фотоэлектрический генератор	54,4	—	—
Аппаратура с регистрирующими приборами	27,2	27,2	27,2
Передатчики	13,6	13,6	13,6
Маховички	27,2	27,2	27,2
Аккумуляторная батарея	13,6	13,6	9,1
Общий вес	158,8	204,1	208,7

Так как спутник с батареей фотоэлементов, как видно из таблицы, будет легче, чем с другими источниками энергии, то надо признать, что наиболее перспективными будут как раз такие спутники.

4. Стабилизация и астроориентировка ИСЗ

Наиболее совершенными будут стабилизированные автоматизированные ИСЗ, которые должны занимать строго определенное, известное положение в пространстве.

Стабилизация угловых положений ИСЗ на орбите необходима, во-первых, для удержания поверхности солнечной батареи в направлении на Солнце и, во-вторых, для придания определенного положения ИСЗ относительно Земли с целью автоматического фотографирования определенных участков земной поверхности, более надежной связи с Землей, наблюдения за движением льдов, масс облаков, спасения кассет с результатами научных наблюдений и т. д.

Выполнение научных наблюдений и фотографирование поверхности Земли должно осуществляться в определенной системе координат, связанной с Землей.

Некоторые задачи, выполняемые ИСЗ, могут потребовать постоянного определения его местонахождения относительно Земли. В этом случае ИСЗ в любой момент полета по орбите должен определять свои географические координаты и высоту над поверхностью Земли.

Эта задача является весьма сложной, и ее решение будет одним из основных факторов, отличающих автоматизированный ИСЗ от неавтоматизированного. Она осуществляется путем системы астроориентировки и стабилизации.

Как только спутник отделится от ракеты-носителя и начнет совершать по орбите самостоятельный полет, эта система должна вступить в действие. Для того чтобы понять физический принцип этой системы, необходимо вспомнить некоторые астрономические и географические понятия.

5. Определение широты и долготы ИСЗ

Как известно, положение любой точки на земной поверхности может быть определено двумя ее координатами — долготой λ и широтой φ.

Через ось вращения Земли можно провести сколько угодно плоскостей, пересечение которых с земной поверхностью образует воображаемые линии, называемые меридианами. Перпендикулярно к этим плоскостям также можно расположить сколько угодно плоскостей, пересечение которых с земной поверхностью образует воображаемые линии, называемые параллелями. Одна из таких параллелей, проходящая через центр Земли, называется экватором.

Угол между линией, проходящей через центр Земли и через любую точку, находящуюся на поверхности Земли, скажем, точку А (указанную на рис. 46), и плоскостью экватора называется широтой места данной точки (на нашем рисунке угол АОВ). Его можно заменить также дугой АВ и измерять в градусах, минутах или секундах дуги.

Рис. 46. Географические координаты:

N и S — полюса земли; λ — долгота (дуга АВ); φ — широта (дуга СВ); О — центр Земли