Главная » Hi-Tech » Почему первый «Спутник» упал на Землю всего через три месяца?

Почему первый «Спутник» упал на Землю всего через три месяца?

В условиях чистого неба мира тех времен, это был единственный в своем роде объект: искусственный, техногенный спутник. 4 октября 1957 года Советский Союз запустил «Спутник-1», который поднялся выше земной атмосферы и вышел на орбиту нашей планеты, совершая полный оборот вокруг нее за 90 минут. Неофициально это означало начало космической гонки, военной и политической деятельности, которая на десятки лет увлекла международную политику.

По сути, он пробыл там так недолго, что к моменту запуска Explorer 1, первого американского спутника в космосе, вокруг Земли уже довольно долго летал «Спутник-2» с первым животным в космосе. Но «Спутника» на орбите Земли уже нет. Но оригинальный Спутник, завершив 1400 орбит, упал на Землю.

Фактически, это происходит с большинством спутников, если вы запускаете их на околоземную орбиту и предоставляете самим себе. То, что случилось со «Спутником», было вполне ожидаемым. Для низкой околоземной орбиты это по сути означает, что спутники находятся в нескольких сотнях километров над поверхностью Земли. С каждой пройденной орбитой спутник сперва достигает апогея, максимального расстояния от поверхности Земли, а затем перигея, ближайшего приближения к Земля. Учитывая, что линия, отделяющая атмосферу Земли и внешний космос, проходит на высоте всего 100 километров, на первый взгляд может показаться, что спутники должны навечно оставаться в космосе.

Но в реальности ситуация намного сложнее. У атмосферы нет внезапного конца или границы. Газообразное состояние не имеет тенденции обретать форму по некоторым причинам кроме следующих: по мере того, как вы поднимаетесь выше, плотность частиц будет продолжать падать, но разные частицы, которые нагреваются столкновениями, будут двигаться с разной скоростью: некоторые быстрее, некоторые медленнее, но с четко определенной средней скоростью.

Плотность таких частиц на большой высоте будет, конечно, низкой, но никогда не упадет до нуля. Чем выше вы поднимаетесь, тем вероятнее вы найдете частицы, которые обладают большей энергией, потому что для подъема на большую высоту нужно больше энергии.

Единственная причина, по которой мы не стали идти дальше, за пределы этих 10 000 километров, в том, что на такой высоте атмосфера Земли становится неотличимой от солнечного ветра: обе состоят из горячих атомов и ионизированных частиц. Мы нашли атомы и молекулы, которые остаются гравитационно привязанными к Земле на высотах до 10 000 километров.

Но следующий слой, термосфера, невероятно рассеян. Подавляющая часть нашей атмосферы (по массе) содержится в самых низких слоях, на тропосферу приходится 75%, на стратосферу еще 20%, на мезосферу — почти  5%.

В то время как атмосферная частица на уровне моря должна переместиться на микроскопическое расстояние, чтобы столкнуться с другой молекулой, термосфера настолько диффузна, что обычный атом или молекула может преодолеть километр и ни с чем не столкнуться.

Но поднявшись на эту высоту из атмосферы Земли, вы задерживаетесь в этой обратной бездне низкой плотности, находясь на пике вашей параболической орбиты, а затем медленно возвращаетесь на родную планету под действием силы тяжести. Термосфера может показаться пустым пространством, ведь вы даже атома не встретите.

Причины следующие: Но если вы космический аппарат, вы испытаете нечто совершенно другое.

  • Вы не поднимаетесь с Земли, а огибаете ее по орбите, то есть движетесь в противоположном направлении к горячим атмосферным частицам.
  • Поскольку вы находитесь на стабильной орбите, вы должны двигаться быстро: минимум 7 километров в секунду, чтобы оставаться в космосе.
  • Вы обладаете размерами далеко не атома, но космического аппарата.
  • Эти три пункта в совокупности приводят к катастрофе для любого спутника на орбите.

Любой спутник на низкой околоземной орбите будет иметь продолжительность жизни от нескольких месяцев до нескольких десятилетий, но не более того. Такая катастрофа неизбежна из-за сопротивления, с которым сталкивается спутник, которое определяет, сколько скорости спутник теряет со временем из-за атмосферных частиц, попадающих в него на относительно высокой скорости. Вы можете сразиться с этим, поднявшись повыше, но это не сильно поможет.

Чем горячее частицы, тем выше скорость, а более высокие скорости их движения будут означать, что они поднимаются выше, увеличивая плотность атмосферы даже в космосе. Каждый раз, когда на Солнце происходит какая-либо активность, вроде пятен на солнце, солнечных вспышек, коронарных выбросов массы или других взрывоопасных событий, атмосфера Земли нагревается. Магнитные бури также могут увеличивать плотность воздуха на чрезвычайно больших широтах. Когда это происходит, даже спутники, которые были практически за пределами гравитационного притяжения, начинают падать на Землю.

Теперь, на этих более низких высотах, сила сопротивления увеличивается еще сильнее, и это приводит к тому, что вы теряете свою кинетическую энергию, которая удерживает вас на орбите, еще быстрее. И этот процесс является кумулятивным, в том смысле, что поскольку спутник испытывает притяжение, его перигей падает до более низких и низких высот. Конечная спираль смерти может занимать тысячи, десятки тысяч или даже сотни тысяч орбит, но поскольку орбита завершается за 90 минут, любой спутник на низкой околоземной орбите будет жить несколько десятилетий в лучшем случае.

95% всех созданных людьми спутников находятся на околоземной орбите, включая Международную космическую станцию и космический телескоп Хаббла. Эта проблема падения назад на Землю была проблемой не только для первых спутников 1950-х годов, но осталась проблемой почти для всех спутников, которые мы когда-либо запускали. Если бы мы периодически не разгоняли эти аппараты, многие из них уже свалились бы на Землю.

И в то время как большие спутники так и умирают, они делают это за счет неконтролируемого вхождения в атмосферу. У «Хаббла» и МКС было бы меньше 10 лет на их текущих орбитах, если бы мы просто позволили им умереть. В идеале они должны сгорать в атмосфере или падать в океан, но если их обломки упадут на людей, будет катастрофа.

Его орбита будет понижаться. И телескоп «Хаббл» тоже должен будет упасть на Землю. Сам телескоп будет в порядке, но с каждой орбитой он будет все ближе и ближе к Земле.

Любая оснащенная должным образом сможет безопасно доставить телескоп домой. Заключительная миссия телескопа включает механизм стыковки, который был установлен на телескоп: Soft Capture and Rendezvous System.

Атмосфера Земли опустит их ниже линии Кармана, ниже границы с космосом, которую мы начертили. Но если говорить про 25 000 других спутников на низкой околоземной орбите, осуществить контролируемый вход в атмосферу будет невозможно. Если прекратить запуск спутников сегодня, через сто лет не останется никаких следов присутствия человечества на околоземной орбите.

Частицы нашей атмосферы поднимаются намного выше любой искусственной линии, которую мы нарисовали, затрагивая все наши спутники. «Спутник-1» был запущен в 1957 году и всего через три месяца он спонтанно сошел с орбиты и упал на Землю. Пока у нас нет технологии, которая позволит поддерживать спутники на орбите без топлива, атмосфера Земли будет оставаться самой разрушительной силой, мешающей присутствию человека в космосе. Чем дальше перигей, тем дольше вы будете оставаться на орбите.

Расскажите в нашем чате в Телеграме. Хорошо это или плохо?


Оставить комментарий

Ваш email нигде не будет показан
Обязательные для заполнения поля помечены *

*

x

Ещё Hi-Tech Интересное!

«Яндекс.Маркет» занялся разработкой сервиса для сравнения цен в офлайн-магазинах

«Яндекс.Маркет» занялся разработкой сервиса для сравнения цен в офлайн-магазинах — Торговля на vc.ru Свежее Вакансии Написать Уведомлений пока нет Пишите хорошие статьи, комментируйте,и здесь станет не так пусто Войти Детали нового проекта в компании пока не раскрывают. В закладки Об ...

Путешествия по деревням и мастерская для женщин в декрете: примеры социального бизнеса в России

Путешествия по деревням и мастерская для женщин в декрете: примеры социального бизнеса в России — Офлайн на vc.ru Свежее Вакансии Написать Уведомлений пока нет Пишите хорошие статьи, комментируйте,и здесь станет не так пусто Войти Опыт шести основателей из Москвы, Санкт-Петербурга ...