Спутники делятся на искусственные и естественные. Впервые данный термин был использован Иоганном Кеплером в 1611 году. На протяжении более 400 лет было открыто множество естественных и создано руками человека искусственных спутников.
Естественный спутник небесного тела — другое небесное тело, которое вращается вокруг первого по определенной орбите. Искусственный спутник — объект, построенный людьми с определенной целью: GPS, ГЛОНАСС, обеспечение связи, наблюдение за космосом и Землей и так далее. На борту Земли кружится огромное количество спутников разных размеров, принадлежащих разным странам. Альтернативы такому применению орбиты и как следствие замусориванию внешнего пространства пока нет.
Самая распространенная горная порода во Вселенной – это лед. Он есть на Сатурне, Марсе, Юпитере и Уране, а некоторые спутники практически из него состоят. Наша планета тоже не исключение: более одной десятой доли суши покрыто «вечным» льдом, а пятая часть поверхности находится под снегом. Более того, ледники – самые крупные хранилища пресной воды. Когда они начинают таять, талая вода питает реки и оказывает огромное влияние на климат Земли, который, как вы вероятно знаете, активно меняется. Лед также играет центральную роль в климате, геологии и жизни. Недавно исследователи из NASA опубликовали спутниковые снимки, на которых отображается состояние самого крупного шельфового ледника Антарктиды. В сравнении со снимками, сделанными несколько десятилетий назад, протяженность морского льда сократилась на 26%. Но почему льды стремительно таят и чем это грозит?
В 1960-е годы США и Канада запустили Проект высотных исследований, в рамках которого разрабатывали методы вывода искусственных спутников Земли на низкие орбиты при помощи «космических пушек». Ими была собрана 406-миллиметровая пушка с длиной ствола 40 метров, способная выстреливать 180-килограммовыми снарядами со скоростью 3600 метров в секунду — этого хватало, чтобы грузы отправлялись в суборбитальный полет. Но для вывода спутников на околоземную орбиту этой мощности мало, поэтому отправляемому снаряду был необходим ракетный двигатель. В 2014 году в Калифорнии была основана компания SpinLaunch, которая решила воплотить идею полувековой давности в реальность. Она хочет построить огромную центрифугу для раскрутки небольших ракет-носителей и «выкидывания» их в небо. Ожидается, что эта технология сократит наносимый природе обычными ракетами вред, а также снизит стоимость отправки грузов в космос. Недавно агентство NASA решило помочь компании SpinLaunch с проведением испытаний.
Автомобильные навигаторы, приложения для заказа такси, фитнес-трекеры и другие сервисы работают при помощи спутниковой системы навигации GPS. Прямо сейчас на орбите нашей планеты находятся 32 спутника, которые обмениваются данными с нашими устройствами и позволяют нам в любое время узнавать свое местоположение с высокой точностью. Обычным людям технология GPS позволяет ориентироваться на улицах незнакомых городов, заказывать такси не зная адреса ближайшего дома, узнавать данные о своих спортивных достижениях и так далее. Водители используют GPS для поиска наиболее короткого маршрута до места назначения, а военные полагаются на спутниковые данные для нанесения точных ударов по вражеской технике. Получается, что технология очень важная и играет большую роль в нашей повседневной жизни. Что же будет, если система навигации GPS внезапно исчезнет?
Арктика — это обледенелый район нашей планеты, который примыкает к Северному полюсу. Ее площадь составляет 27 миллионов километров, и почти вся эта территория покрыта льдом. Из-за того, что арктические земли очень холодные, там обитает очень ограниченное количество животных, в числе которых есть необычные овцебык, белый медведь, снежный баран и другие. Растений в Арктике тоже очень мало, но те, что есть, могут вырастать до 2-метровой длины. Также в арктических землях были найдены бактерии, которые обладают устойчивостью к антибиотикам — такое себе открытие, потому что это свойство микробов может стать причиной очередной пандемии. Недавно ученые изучили арктический лед при помощи спутниковых снимков и узнали , что из-за воздействия парниковых газов, они тают «с пугающей скоростью». Кажется, уже к середине XXI века наша планета будет выглядеть по-другому.
Некоторые искусственные спутники нашей планеты находятся на геостационарной орбите, которая располагается прямо над экватором. Летая по этой орбите, спутники обращаются вокруг Земли с такой же скоростью, с которой она вращается вокруг своей оси. Таким образом, для наблюдателя снизу спутники будто бы постоянно находятся на одном месте — максимум, они могут немного колебаться в стороны. Недавно частная американская компания ExoAnalytic Solution, которая следит за положением спутников при помощи глобальной сети оптических телескопов, заметила странное явление. В конце января китайский спутник SJ-21 сблизился со сломанным несколько лет назад аппаратом Compass-G2 и опустил его на высоту 300 километров. Тем самым аппарат уничтожил крупный космический мусор, который мог врезаться в космические корабли или исследовательские аппараты. Это похвально, только представители США считают это действие подозрительным.
Освоение космоса изначально имело сугубо военные цели и было тесно связано с распространением ядерного оружия. Да, армия во многом является двигателем прогресса. Системы спутниковой навигации, Интернет, и даже микроволновая печь — это тоже все военные технологии. Поэтому не удивительно, что одни из первых искусственных спутников Земли были военными. Правда, до ядерного оружия дело все же не дошло. В основном они использовались в разведывательных целях — осуществляли фотосъемку, и затем сбрасывали пленку на Землю. Но с тех пор технологии, в том числе и военные, ушли далеко вперед. Согласно данным из открытых источников, примерно пятая часть от всех спутников являются военными. Они могут не только собирать разведданные, но и выполнять многие другие задачи — отвечают за связь, навигационные системы, защиту от баллистических ракет и многое другое. Вообще, говорить о современных военных технологиях сложно, так как информация в основном находится под грифом строгой секретности. Однако кое-что о них все же известно.
В 2018 году компания SpaceX начала запускать космос спутники Starlink, которые должны обеспечить интернетом жителей даже самых отдаленных поселений нашей планеты. Считается, что для создания стабильной системы, на околоземной орбите должно находиться как минимум 12 000 интернет-спутников. Узнав об этой цифре, многие астрономы забили тревогу, потому что обилие светящихся спутников на небе может помешать изучению далеких планет, галактик и других космических объектов. До сих пор явных признаков того, что спутники Starlink мешают исследованиям, не было. Но недавно польские ученые изучили снимки, сделанные инструментом Zwicky Transient Facility (ZTF) в период между ноябрем 2019 и сентябрем 2021 года. Судя по ним, с каждым годом изучать космос действительно становится все сложнее, потому что на фотографиях космоса образуются оставленные спутниками светящиеся линии.
Площадь поверхности Земли составляет 510 миллионов квадратных километров и за всем этим пространством нужно регулярно следить. Наблюдения помогают ученым быстро узнавать о природных катастрофах, контролировать состояние ледников и лесов, планировать строительство городов и так далее. Для регулярного снятия поверхности Земли на фото в высоком разрешении используется самое разное оборудование, начиная от спутников и заканчивая небольшими дронами. Запуск космических аппаратов стоит очень дорого — каждый килограмм обходится в более 10 000 долларов. Самолеты и тем более дроны обходятся еще дешевле, однако в идеале ученые хотят свести расходы к минимуму, чтобы направить деньги на выполнение еще более важных задач. Недавно компания Urban Sky представила технологию, которая позволяет заметно снизить стоимость наблюдений за поверхностью Земли.
По данным Европейского космического агентства (ESA), с начала космической эры в 1957 году человечество запустило на околоземную орбиту 12 360 спутников. Примерно 7630 из них до сих пор наворачивают круги вокруг нашей планеты, однако только 4700 спутников находятся в рабочем состоянии. Само собой разумеется, это не предельно точные цифры — количество спутников на околоземной орбите увеличивается чуть ли не каждую неделю. Сильнее всего пространство вокруг Земли заполняет компания SpaceX, которая регулярно запускает спутники для расширения зоны покрытия своего интернет-провайдера Starlink. Обилие таких объектов создает большую опасность — если один из них столкнется с какой-либо космической станцией, астронавты могут пострадать. На днях один из спутников Starlink чуть не протаранил китайскую станцию «Тяньгун», из-за чего Китай обвинил в «не безопасном» поведении в космосе не столько компанию SpaceX, сколько США.
Прямо сейчас на орбите нашей планеты находятся миллионы фрагментов старых космических спутников, космических кораблей и ракет. Примерно 23 000 объектов размером с волейбольный мяч и больше постоянно отслеживаются учеными для того, чтобы они не повредили рабочую орбитальную технику. Но помимо них существует еще 130 миллионов объектов поменьше, за местоположением которых уследить невозможно. Несмотря на свои малые размеры, они все равно представляют большую опасность — недавно небольшой фрагмент космического мусора столкнулся с МКС и повредил ее роботизированную руку. Инженеры со всего мира пытаются разработать способ очистки околоземной орбиты от мусора, но эффективной технологии до сих пор не существует. Недавно большие надежды подала частная компания Astroscale, которая запустила на орбиту спутник ELSA-d, главная цель которого заключается в сборе космического мусора. Он очень хорошо показал себя на деле.