Hoe Satellieten Werken - #2

{h1}

Duizenden satellieten vliegen dagelijks over de vloer en helpen met dingen zoals weersvoorspellingen en tv-uitzendingen. Ontdek hoe satellieten werken op WordsSideKick.com.

Opmerkelijke satellieten

In de interpretatie van deze kunstenaar controleert Landsat de opvallende weergave hieronder.

In de interpretatie van deze kunstenaar controleert Landsat de opvallende weergave hieronder.

Nog niet zo lang geleden waren satellieten exotische, uiterst geheime apparaten die voornamelijk worden gebruikt in een militaire hoedanigheid, voor activiteiten zoals navigatie en spionage. Nu zijn ze een essentieel onderdeel van ons dagelijks leven. We zien en herkennen het gebruik ervan in weerberichten. We kijken televisiesignalen uitgezonden door DIRECTV en het DISH Network. We hebben GPS-ontvangers in onze auto's en smartphones om ons te helpen onze weg naar elke bestemming te vinden. En we verbazen ons over beelden die zijn vastgelegd door de Hubble-ruimtetelescoop en over capriolen van astronauten die op het internationale ruimtestation wonen.

Nog steeds ontsnappen veel satellieten aan onze aandacht. Laten we een paar van deze onbezongen, in een baan omlopende helden ontmoeten.

Landsat Sinds het begin van de jaren zeventig maken satellieten foto's van de aarde en bieden daarmee het langste continue wereldwijde record van het oppervlak van onze planeet. Landsat 1, destijds bekend als de Earth Resources Technology Satellite (ERTS), werd op 23 juli 1972 gelanceerd. Het droeg twee primaire instrumenten - een camera gebouwd door RCA en een multispectrale scanner, met dank aan Hughes Aircraft Company, in staat tot opname van gegevens in groene, rode en twee infraroodbanden.De satelliet produceerde zulke geweldige beelden en werd als zo succesvol beschouwd dat deze werd gevolgd door een reeks metgezellen. NASA lanceerde de meest recente toevoeging, Landsat 8, op 11 februari 2013. Het apparaat bevat twee aardobservatiesensoren, de Operational Land Imager (OLI) en de Thermal Infrared Sensor (TIRS), die multispectrale beelden van kustgebieden verzamelen, poolijs, eilanden en de continenten.

Geostationaire operationele milieusatellieten (GOES) omcirkelen de aarde in geosynchrone banen, elk zwevend boven een vast gebied van de aarde. Hierdoor kunnen de satellieten de atmosfeer in het oog houden en veranderende weersomstandigheden detecteren die kunnen leiden tot tornado's, orkanen, overstromingen en onweersbuien. Meteorologen gebruiken de informatie om horloges en waarschuwingen uit te geven voor zwaar weer. Ze kunnen ook GOES-beelden gebruiken om regenvalbedragen en sneeuwvoorkomens te schatten, de mate van sneeuwbedekking te meten en de bewegingen van zee- en meerijs te volgen. Sinds 1974 zijn 15 GOES-satellieten in een baan om de aarde geplaatst, maar op elk willekeurig moment zijn er twee apparaten nodig - GOES East en GOES West - om het weer van de aarde te zien.

Jason-1 en Jason-2 hebben belangrijke rollen gespeeld bij de langetermijnanalyse van de oceanen op aarde. NASA lanceerde Jason-1 op 7 december 2001 om taken over te nemen die werden geleverd door de NASA / CNES Topex / Poseidon-satelliet, die sinds 1992 om de aarde cirkelde. Gedurende bijna 12 jaar bracht Jason-1 zeespiegel, windsnelheid en golfhoogte voor meer dan 95 procent van de ijsvrije oceanen op aarde. De missie bracht een revolutie teweeg in de studie van de oceaancirculatie en verstrekte gegevens om aan te geven dat de zeespiegel over de planeet toenam. De NASA heeft Jason-1 op 3 juli 2013 officieel buiten dienst gesteld, maar dat heeft de operaties die naar de oceaan kijken niet stopgezet. In 2008 lanceerde het ruimteagentschap een opvolger van Jason-1 van Vandenberg Air Force Base in Californië. Jason-2 heeft uiterst nauwkeurige instrumenten om de afstand tussen de satelliet en het oceaanoppervlak tot op enkele centimeters te meten. Deze metingen van wetenschappers uit de oceanografie van de topografie van de oceaan met informatie over hoe snel oceaanstromingen bewegen en hoeveel warmte wordt opgeslagen in de oceaan. Deze gegevens bieden op hun beurt inzicht in de wereldwijde klimaatpatronen.

Meer satelliet-supersterren

Artist's conceptie van de James Webb Space Telescope

Artist's conceptie van de James Webb Space Telescope

De 66 Iridium-communicatiesatellieten in een baan rond 500 mijl (800 kilometer) boven het aardoppervlak hebben op veel fronten opschudding veroorzaakt. Iridium LLC, de oorspronkelijke eigenaar van de satellieten, gaf $ 5 miljard uit om de machines te bouwen en in te zetten en verkocht ze toen voor $ 25 miljoen in 1999 toen het bedrijf failliet ging. Toen, in 2009, botste Iridium 33 tegen een buiten gebruik gestelde Russische satelliet boven Siberië, waardoor een groot gebied van ruimteafval en puin werd gecreëerd dat nog vele jaren in de ruimte zal blijven. Tegenwoordig bezit en beheert Iridium Communications Inc. de satellieten, waarmee abonnees satelliettelefoons kunnen gebruiken om vanaf elk punt van de wereld te communiceren. Sterrenkijkers genieten ook van Iridium omdat de satellieten in het "sterrenbeeld" gemakkelijk te herkennen zijn, vooral wanneer hun antennestralen zonlicht opvangen en helder oplichten in de nachtelijke hemel.

De OSCAR (Orbiting Satellite Carrying Amateur Radio) -series van satellieten vergemakkelijken de communicatie tussen amateurradiostations. Ze worden gebouwd en beheerd door een non-profitorganisatie van ham-radio-operators wereldwijd bekend als AMSAT. De door AMSAT gebouwde satellieten "liften" een raketlancering op basis van "payload-space-available". Om deze reden zijn de apparaten meestal vrij klein en hebben ze geen voortstuwingssystemen die de primaire lading van de raket kunnen verstoren. AMSAT-satellieten kunnen vaak worden gehoord met behulp van een kortegolfontvanger of aradio-scanner. Ham-operators maken gebruik van de satellieten tijdens natuurrampen wanneer aardse verbindingen en mobiele telefoonsystemen mogelijk niet beschikbaar zijn of overbelast raken.

Ruimtetelescopen zijn satellieten die weg van de aarde kijken. Vanuit hun banen hoog boven onze atmosfeer, kunnen ze het universum bekijken zonder vervormingen of interferentie. Je hebt ongetwijfeld een aantal van de spectaculaire beelden gezien die vanaf de Hubble-ruimtetelescoop (HST) werden afgestraald, die zijn baan binnenkwam, 570 kilometer boven de aarde in 1990. HST heeft een zeer uitgebreid besturingssysteem zodat de telescoop kan wijzen op dezelfde positie in de ruimte voor uren of dagen tegelijkertijd (ondanks het feit dat de telescoop met 17.000 mph / 27.359 km / h reist!). Het systeem bevat gyroscopen, versnellingsmeters, een reactiewielstabilisatiesysteem, stuwraketten en een reeks sensoren die de geleidersterren in de gaten houden om de positie te bepalen. In 2018 is NASA van plan om een ​​metgezel te lanceren op Hubble - de James Webb Space Telescope (JWST). JWST zal infrarood licht waarnemen van zeer verre objecten en zal het doen vanuit een speciale elliptische baan, bekend als L2, op 932.000 (1,5 miljoen kilometer) afstand van de aarde!

Hoeveel kosten satellieten?

In de jaren na Sputnik en Explorer 1 werden satellieten groter en gecompliceerder. Overweeg TerreStar-1, een commerciële satelliet die is ontworpen om mobiele spraak- en datacommunicatie in Noord-Amerika te leveren aan handsets die geschikt zijn voor smartphones. Gelanceerd in 2009, woog TerreStar-1 op 15.233 pond (6.910 kilogram). En toen het volledig werd ingezet, ontplooide het een S-bandantenne van 18 meter lang en enorme zonnepanelen waardoor het laatste apparaat een spanwijdte van 106 voet (32 meter) kreeg [bron: de Selding].

Het bouwen van een dergelijke complexe machine vergt veel middelen. Daarom zijn historisch gezien alleen overheidsinstanties en bedrijven met diepe zakken in de satelliethandel terechtgekomen. Een groot deel van de kosten zit vervat in de apparatuur die wordt vervoerd door een satelliet: transponders, computers en camera's.Een typische weersatelliet heeft een prijskaartje van $ 290 miljoen; een spionsatelliet kost misschien een extra $ 100 miljoen [bron: GlobalCom]. Dan zijn er de kosten van het onderhouden en repareren van satellieten. Bedrijven moeten betalen voor satellietbandbreedte, net zoals eigenaars van mobiele telefoons moeten betalen om spraak en gegevens te verzenden. Die bandbreedtekosten zouden $ 1,5 miljoen per jaar kunnen bedragen [bron: GlobalCom]!

Een andere belangrijke factor bij satellieten zijn de kosten van de lancering. Het lanceren van een enkele satelliet in de ruimte kost tussen de $ 10 miljoen en $ 400 miljoen, afhankelijk van het gebruikte voertuig. Een klein lanceervoertuig zoals de Pegasus XL-raket kan 976 pond (443 kilogram) omhoog tillen in een lage baan om de aarde voor ongeveer $ 13,5 miljoen. Dat komt neer op bijna $ 14.000 per pond. Een zwaar draagraket daarentegen kost meer om te lanceren, maar biedt ook een grotere hefkracht. De Ariane 5G-raket kan bijvoorbeeld 39.648 pond (18.000 kilogram) in een lage baan om de aarde tillen voor een bedrag van $ 165 miljoen. Dat komt neer op $ 4,162 per pond, waardoor het kosteneffectiever is per pond [bron: Futron Corporation]. (Houd er rekening mee dat alle geldcijfers in 2000 Amerikaanse dollars zijn.)

Ondanks de kosten en risico's die gepaard gaan met het bouwen, lanceren en bedienen van satellieten, zijn sommige bedrijven erin geslaagd hun ruimtetechnologiebedrijf te laten groeien. Boeing is een van die bedrijven. De divisie Defensie, Ruimte en Veiligheid slaagde er in 2012 in om 10 satellieten te leveren en verwierf orders voor nog eens zeven satellieten, wat bijdroeg aan de bijna $ 32 miljard aan inkomsten van de business unit [bron: The Boeing Company].

Hoe kan ik een bovengrondse satelliet zien?

Daar gaat het internationale ruimtestation als het over Bow Lake gaat in Banff, Alberta, Canada, op 20 augustus 2011. Deze foto is een mozaïek van vijf 40 seconden durende belichtingen met gaten in het pad veroorzaakt door intervallen van een seconde tussen frames. Een iridiumflare doorboorde ook het pad van het ISS.

Daar gaat het internationale ruimtestation als het over Bow Lake gaat in Banff, Alberta, Canada, op 20 augustus 2011. Deze foto is een mozaïek van vijf 40 seconden durende belichtingen met gaten in het pad veroorzaakt door intervallen van een seconde tussen frames. Een iridiumflare doorboorde ook het pad van het ISS.

Als je denkt aan sterren kijken, stel je je waarschijnlijk voor dat iemand achter een telescoop staat, de kraters op de maan bestudeert, de vlekken en strepen van het roestige Marsoppervlak, de ringen van Saturnus of de sterrenstelsels van de Lokale Groep. Maar veel amateurastronomen, zelfs degenen zonder dure optica, nemen met veel plezier satellieten in een baan rond de aarde waar. Als je mee wilt doen aan de actie, volgen hier een paar tips:

  • Ten eerste kun je satellieten zonder enig instrument zien, maar het helpt om een ​​goede verrekijker te hebben. Daarna gaat het erom op het juiste moment uit te gaan - net na zonsondergang of vlak voor zonsopgang, wanneer het donker is op de grond, maar de zonnestralen nog steeds de verheven hoogten bereiken waar satellieten verblijven.
  • Kies een stoel waarmee u comfortabel kunt leunen en richten zodat u een wijde lucht kunt zien. Het maakt niet uit in welke richting je staat.
  • Veeg langzaam door de lucht en onderbreek zo nu en dan om op één gebied scherp te stellen. Als je geduldig bent, kun je al snel een helder punt van licht zien dat langzaam tegen de achtergrond van sterren in beweegt. Je kunt satellieten niet echt verwarren met meteoren of vliegtuigen omdat de eerste snel door de lucht schieten voordat ze worden verbrand en de laatste meestal gepaard gaan met knipperende lichten en motorgeluid. Satellieten bewegen gestaag en aandachtig, vaak duurt het drie tot vijf minuten om van de ene horizon naar de andere te reizen.
  • Je kunt 10 tot 20 satellieten verwachten in het uur na de schemering. Ze reizen vaak van het westen naar het oosten, maar een paar gaan van noord naar zuid of van zuid naar noord. Dit kunnen surveillancesatellieten zijn die worden gebruikt om andere landen te bespioneren.

Als je serieuzer wilt worden, kun je proberen te voorspellen wanneer een specifieke satelliet over de kop gaat. Speciale satellietsoftware, beschikbaar voor personal computers, voorspelt satellietbanen. De software gebruikt Kepler data om elke baan te voorspellen en laat zien wanneer een satelliet boven het hoofd hangt. De nieuwste "Keps" zijn beschikbaar op het internet voor een aantal populaire satellieten. Satellieten gebruiken verschillende lichtgevoelige sensoren om hun positie te bepalen. De satelliet verstuurt zijn positie naar het grondstation.

Natuurlijk zou geen enkele "sat-seeing" -expeditie compleet zijn zonder een glimp van enkele speciale satellieten. Tumbling ruimtevaartuigen zijn een dergelijke traktatie. Dit zijn meestal dode satellieten die in een baan om de aarde blijven maar nu rond een of meer assen draaien. Terwijl ze roteren, reflecteren hun oppervlakken zonlicht, waardoor de objecten lijken te flitsen terwijl ze door de lucht bewegen. Satellieten in de sterrenbeeld Iridium kunnen ook een vergelijkbare ervaring bieden. De zogenaamde Iridium-fakkels treden op omdat elke satelliet een ongebruikelijke zeszijdige vorm heeft die gemakkelijk licht naar de op aarde gebaseerde waarnemers stuitert. Een enkele flare kan gloeien met een schijnbare magnitude die veel groter is dan Venus.

Het International Space Station (ISS), vanwege zijn enorme omvang, gloeit ook zo helder als Venus of Jupiter. Maar het kan een uitdaging zijn om te zien omdat het dicht bij de horizon blijft en door "spreuken van zichtbaarheid" gaat - tijden waarop het gemakkelijker te herkennen is dan andere. Bronnen als Heavens Above kunnen je vertellen wanneer en waar je moet kijken om een ​​glimp op te vangen van het ISS. U hebt uw coördinaten nodig voor lengte- en breedtegraad, verkrijgbaar bij de VS Geological Survey en een nauwkeurige meting van de tijd.

De toekomst van satellieten

Deze illustratie laat zien hoe CubeSat1 zijn radar en laser-cross-track sensor kon gebruiken om de afstand en de relatieve beweging van de andere satelliet te meten (CubeSat2 aan de linkerkant).

Deze illustratie laat zien hoe CubeSat1 zijn radar en laser-cross-track sensor kon gebruiken om de afstand en de relatieve beweging van de andere satelliet te meten (CubeSat2 aan de linkerkant).

In de meer dan vijf decennia na de lancering van Sputnik zijn satellieten, net als hun budgetten, meestal groter geworden.De Verenigde Staten hebben bijvoorbeeld sinds het begin 200 miljard dollar uitgegeven aan haar militaire satellietprogramma en hebben nu, ondanks de investering, een vloot oude apparaten zonder veel vervangingen die in de coulissen wachten [bron: The New Atlantis]. Veel deskundigen vrezen dat het bouwen en inzetten van grote satellieten gewoon niet duurzaam is, althans niet door overheidsinstellingen die door de belastingbetaler worden betaald. Een oplossing is om satellietprogramma's om te zetten in privé-belangen, zoals SpaceX, Virgin Galactic of andere ruimtevaartbedrijven, die vaak niet dezelfde bureaucratische inefficiënties ondergaan als NASA, het National Reconnaissance Office en de National Oceanic and Atmospheric Administration.

Een andere oplossing is het verkleinen van de omvang en complexiteit van satellieten. Wetenschappers van de California Polytechnic State University en Stanford University werken sinds 1999 aan een nieuw type satelliet, CubeSat genaamd, dat op bouwstenen van slechts 10 centimeter aan één kant vertrouwt. Elke kubus ontvangt standaardcomponenten en kan worden gecombineerd met andere kubussen, meestal van verschillende teams, om een ​​meer complexe nuttige lading te maken. Door het ontwerp te standaardiseren en de ontwikkelingskosten naar meerdere partijen te spreiden, escaleren de kosten van de satelliet niet zo sterk. Een enkel CubeSat-ruimtevaartuig kost misschien minder dan $ 100.000 om te ontwikkelen, te lanceren en te bedienen [source: Pang].

In april 2013 stelde NASA dit basisprincipe op de proef bij het lanceren van drie CubeSats rond commerciële smartphones. Het doel was om de microsatellieten korte tijd in een baan om de aarde te houden en enkele foto's en systeemgegevens van de telefoons te verzamelen. NASA lanceerde de satellieten op 21 april en ze kwamen zes dagen later opnieuw in de atmosfeer van de aarde. Nu bekijkt het bureau hoe ze een uitgebreid netwerk van CubeSats kunnen inzetten voor een gecoördineerde, langdurige missie.

Grote of kleine toekomstige satellieten moeten efficiënt kunnen communiceren met op de aarde gebaseerde stations. Historisch gezien heeft NASA vertrouwd op radiofrequentie (RF) communicatie, maar RF bereikt zijn limiet naarmate de vraag naar meer capaciteit toeneemt. Om dit obstakel te overwinnen, hebben NASA-wetenschappers een tweerichtingscommunicatiesysteem ontwikkeld op basis van lasers in plaats van radiogolven. De uitrusting om de test uit te voeren, speelde een rol in NASA's Lunar Atmosphere en Dust Environment Explorer, die in september 2013 van start gingen en op weg waren naar de maan, waar het begon te cirkelen en informatie verzamelde over de maanatmosfeer. Op 18 oktober 2013 maakten onderzoekers geschiedenis toen ze een gepulseerde laserstraal gebruikten om gegevens over de 239.000 mijl (384.633 kilometer) tussen de maan en de aarde te verzenden met een verbluffende downloadsnelheid van 622 megabits per seconde [bron: Buck].

Raadpleeg de links op de volgende pagina voor meer informatie over satellieten en aanverwante onderwerpen.

Notitie van de auteur: Hoe satellieten werken

Begrijp me niet verkeerd, het is geweldig om een ​​begunstigde te zijn van satelliettechnologie. Maar ik kan het niet helpen dat ik me een beetje verdrietig voel als ik kijk naar beelden die de honderden satellieten laten zien die zoemen rond de prachtige blauwe schijf van de aarde. In sommige van die beelden ziet onze planeet eruit als een Chia Pet, een kiemende, door mensen gemaakte haar. - William Harris


Video Supplement: Satellieten..




WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com