कृत्रिम उपग्रह: वे किस लिए हैं, कैसे काम करते हैं, प्रकार, महत्वपूर्ण - आर्टे - 2025

उपग्रहों वाहनों या विशेष रूप से बनाया चालक दल के बिना अंतरिक्ष के लिए जारी होने की उपकरणों, पृथ्वी या अन्य आकाशीय शरीर के चारों ओर कक्षा के लिए कर रहे हैं।

कृत्रिम उपग्रहों के निर्माण के बारे में पहला विचार विज्ञान कथा लेखकों से आया था, उदाहरण के लिए जूल्स वर्ने और आर्थर सी। क्लार्क। बाद वाला शाही वायु सेना में एक रडार अधिकारी था और द्वितीय विश्व युद्ध के अंत में, एक दूरसंचार नेटवर्क बनाए रखने के लिए पृथ्वी के चारों ओर कक्षा में तीन उपग्रहों का उपयोग करने के विचार की कल्पना की।

चित्र 1. पृथ्वी की परिक्रमा करने वाला कृत्रिम उपग्रह। स्रोत: विकिमीडिया कॉमन्स

उस समय, उपग्रह को कक्षा में स्थापित करने के लिए साधन उपलब्ध नहीं थे। 1950 के दशक की शुरुआत में संयुक्त राज्य अमेरिका की सेना को पहला उपग्रह संचार बनाने में कुछ और साल लग गए।

संयुक्त राज्य अमेरिका और सोवियत संघ के बीच अंतरिक्ष दौड़ ने कृत्रिम उपग्रह उद्योग को बढ़ावा दिया। पहली बार सफलतापूर्वक कक्षा में रखा गया था 1957 में सोवियत स्पुतनिक उपग्रह और यह 20-40 मेगाहर्ट्ज रेंज में सिग्नल उत्सर्जित करता था।

इसके बाद संचार उद्देश्यों के लिए संयुक्त राज्य अमेरिका द्वारा इको I का शुभारंभ किया गया। तब से, कक्षा में कई प्रक्षेपणों को दोनों शक्तियों द्वारा सफल किया गया और बाद में, कई देश नई तकनीक में शामिल हो गए।

कृत्रिम उपग्रह किस लिए हैं?

रेडियो, टेलीविजन और सेल फोन संदेशों के पुन: प्रसारण के लिए दूरसंचार में।

-विज्ञापन और खगोलीय टिप्पणियों सहित वैज्ञानिक और मौसम संबंधी अनुसंधान।

सैन्य खुफिया उद्देश्यों के लिए।

- नेविगेशन और स्थान का उपयोग करता है, जीपीएस (ग्लोबल पोजिशनिंग सिस्टम) सबसे अच्छा ज्ञात में से एक है।

-जमीन की सतह की निगरानी करें।

अंतरिक्ष स्टेशनों में, पृथ्वी के बाहर जीवन का अनुभव करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

वो कैसे काम करते है?

अपने प्रिंसिपिया में, आइजैक न्यूटन (1643-1727) ने एक उपग्रह को कक्षा में स्थापित करने के लिए जो आवश्यक था, स्थापित किया, हालांकि एक उपग्रह के बजाय, वह एक उदाहरण के रूप में इस्तेमाल किया गया था जो एक पहाड़ी की चोटी से निकाल दिया गया एक तोप का गोला था।

एक निश्चित क्षैतिज वेग के साथ फायर किया गया, गोली सामान्य परवलयिक प्रक्षेपवक्र का अनुसरण करती है। गति बढ़ाने से, क्षैतिज पहुंच अधिक से अधिक हो जाती है, कुछ ऐसा जो स्पष्ट था। लेकिन क्या एक निश्चित गति से गोली पृथ्वी के चारों ओर कक्षा में जाएगी?

पृथ्वी प्रत्येक 8 किमी के लिए 4.9 मीटर की दर से सतह पर स्पर्श रेखा से घटती है। बाकी से जारी कोई भी वस्तु पहले दूसरे के दौरान 4.9 मीटर गिर जाएगी। इसलिए, जब 8 किमी / सेकंड के वेग के साथ एक चोटी से क्षैतिज रूप से गोली फायरिंग होती है, तो यह पहले दूसरे के दौरान 4.9 मीटर गिर जाएगी।

लेकिन पृथ्वी भी उस समय 4.9 मीटर नीचे उतरी होगी, क्योंकि यह तोप के नीचे की ओर झुकती है। यह क्षैतिज रूप से आगे बढ़ना जारी है, 8 किमी को कवर करता है और उसी सेकंड के दौरान पृथ्वी के संबंध में समान ऊंचाई पर रहेगा।

स्वाभाविक रूप से, अगले सेकंड के बाद और सभी क्रमिक सेकंडों में, गोली को कृत्रिम उपग्रह में बदल दिया जाता है, बिना किसी अतिरिक्त प्रणोदन के, जब तक कोई घर्षण नहीं होता है, तब भी यही बात होती है।

हालांकि, वायु प्रतिरोध के कारण घर्षण अपरिहार्य है, यही कारण है कि एक बूस्टर रॉकेट आवश्यक है।

रॉकेट उपग्रह को काफी ऊंचाई तक ले जाता है, जहां पतला वातावरण कम प्रतिरोध प्रदान करता है और आवश्यक क्षैतिज गति प्रदान करता है।

ऐसी गति 8 किमी / से अधिक और 11 किमी / सेकंड से कम होनी चाहिए। बाद वाला भागने का वेग है। इस गति से प्रक्षेपित, उपग्रह अंतरिक्ष में जा रहा, पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण प्रभाव को छोड़ देगा।

कृत्रिम उपग्रह संरचना

कृत्रिम उपग्रहों में अपने कार्यों को करने के लिए विभिन्न जटिल तंत्र होते हैं, जिसमें विभिन्न प्रकार के संकेतों को प्राप्त करना, प्रसंस्करण करना और भेजना शामिल होता है। उन्हें भी हल्का होना चाहिए और ऑपरेशन की स्वायत्तता होनी चाहिए।

मुख्य संरचनाएं सभी कृत्रिम उपग्रहों के लिए सामान्य हैं, जो कि उद्देश्य के अनुसार कई उपप्रणाली हैं। वे धातु या अन्य हल्के यौगिकों से बने आवास में लगाए जाते हैं, जो एक समर्थन के रूप में कार्य करता है और इसे बस कहा जाता है।

बस में आप पा सकते हैं:

- केंद्रीय नियंत्रण मॉड्यूल, जिसमें कंप्यूटर होता है, जिसके साथ डेटा संसाधित होता है।

- रेडियो तरंगों, साथ ही दूरबीनों, कैमरों और राडार द्वारा संचार और डेटा संचरण के लिए एंटेना प्राप्त करना और प्रेषित करना।

- पंखों पर सौर पैनलों की एक प्रणाली, आवश्यक ऊर्जा प्राप्त करने के लिए और जब बैटरी छाया में होती है। कक्षा के आधार पर, उपग्रहों को अपनी बैटरी को रिचार्ज करने के लिए लगभग 60 मिनट की धूप की आवश्यकता होती है, अगर वे कम कक्षा में हों। अधिक दूर के उपग्रह सौर विकिरण के संपर्क में अधिक समय बिताते हैं।

चूंकि उपग्रह इस विकिरण के संपर्क में आने में लंबा समय लगाते हैं, इसलिए अन्य प्रणालियों को नुकसान से बचाने के लिए एक सुरक्षा प्रणाली की आवश्यकता होती है।

उजागर हिस्से बहुत गर्म हो जाते हैं, जबकि छाया में वे बेहद कम तापमान तक पहुंचते हैं, क्योंकि परिवर्तनों को विनियमित करने के लिए पर्याप्त वातावरण नहीं है। इस कारण से, जब आवश्यक हो तो गर्मी के संरक्षण के लिए गर्मी और एल्यूमीनियम कवर को खत्म करने के लिए रेडिएटर की आवश्यकता होती है।

कृत्रिम उपग्रहों के प्रकार

उनके प्रक्षेपवक्र के आधार पर, कृत्रिम उपग्रह अण्डाकार या गोलाकार हो सकते हैं। बेशक, प्रत्येक उपग्रह में एक निर्धारित कक्षा होती है, जो आम तौर पर उसी दिशा में होती है जिसे पृथ्वी घूमती है, अतुल्यकालिक कक्षा कहा जाता है। यदि किसी कारण से उपग्रह विपरीत दिशा में यात्रा करता है, तो उसकी एक प्रतिगामी कक्षा होती है।

गुरुत्वाकर्षण के तहत, ऑब्जेक्ट केप्लर के नियमों के अनुसार अण्डाकार पथों में चलते हैं। कृत्रिम उपग्रह इससे नहीं बचते हैं, हालांकि, कुछ अण्डाकार कक्षाओं में इतनी छोटी विलक्षणता होती है कि उन्हें गोलाकार माना जा सकता है।

पृथ्वी की भूमध्य रेखा के संबंध में भी कक्षाओं को झुकाया जा सकता है। 0º के झुकाव पर वे विषुवतीय कक्षाएँ हैं, यदि वे 90 are हैं तो वे ध्रुवीय कक्षाएँ हैं।

उपग्रह की ऊंचाई भी एक महत्वपूर्ण पैरामीटर है, क्योंकि 1500 से 3000 किमी की ऊँचाई वाला पहला वान एलेन बेल्ट है, जिसके विकिरण की उच्च दर के कारण इस क्षेत्र से बचा जा सकता है।

चित्रा 2. कक्षा, कृत्रिम उपग्रहों की ऊंचाई और गति। अक्षम उपग्रह कब्रिस्तान की कक्षा में प्रवेश करते हैं, हालांकि सभी कक्षाओं में अवशेष हैं। स्रोत: विकिमीडिया कॉमन्स

उपग्रह की कक्षाएँ

उपग्रह की कक्षा को उस मिशन के अनुसार चुना जाता है, क्योंकि विभिन्न कार्यों के लिए अधिक या कम अनुकूल ऊँचाई होती है। इस मानदंड के अनुसार, उपग्रहों को वर्गीकृत किया गया है:

- LEO (लो अर्थ ऑर्बिट), वे 500 से 900 किमी की ऊँचाई के बीच होते हैं और लगभग 1 घंटे की अवधि और 90º के झुकाव के साथ एक गोलाकार पथ का वर्णन करते हैं। उनका उपयोग सेल फोन, फैक्स, व्यक्तिगत पेजर, वाहनों के लिए और नावों के लिए किया जाता है।

- MEO (मध्यम पृथ्वी की कक्षा), वे 5000-12000 किमी, 50 of के झुकाव और लगभग 6 घंटे की अवधि के बीच की ऊंचाई पर हैं। वे सेल फोन में भी कार्यरत हैं।

- GEO (जियोसिंक्रोनस अर्थ ऑर्बिट), या जियोस्टेशनरी ऑर्बिट, हालांकि दोनों शर्तों में थोड़ा अंतर है। पूर्व परिवर्तनशील झुकाव का हो सकता है, जबकि उत्तरार्द्ध हमेशा 0 variable पर होता है।

किसी भी मामले में, वे कम या ज्यादा -36,000 किमी की ऊँचाई पर हैं। वे 1 दिन की अवधि में परिपत्र कक्षाओं की यात्रा करते हैं। उनके लिए धन्यवाद, फैक्स, लंबी दूरी की टेलीफोनी और उपग्रह टेलीविजन अन्य सेवाओं के बीच उपलब्ध हैं।

चित्रा 3. कृत्रिम उपग्रहों की कक्षाओं का आरेख। 1) पृथ्वी। 2) एल.ई.ओ. 3) MEO, 4) जियोसिंक्रोनस ऑर्बिट्स। स्रोत: विकिमीडिया कॉमन्स

भूस्थिर उपग्रहों

शुरुआत में संचार उपग्रहों में पृथ्वी के घूमने की तुलना में अलग-अलग अवधि थी, लेकिन इससे एंटेना को स्थिति में लाना मुश्किल हो गया और संचार खो गया। इसका समाधान यह था कि उपग्रह को इतनी ऊंचाई पर रखा जाए कि इसकी अवधि पृथ्वी के घूमने के साथ मेल खाए।

इस तरह से उपग्रह पृथ्वी के साथ एक साथ परिक्रमा करता है और इसके संबंध में निश्चित प्रतीत होता है। भू-समकालिक कक्षा में उपग्रह रखने के लिए आवश्यक ऊंचाई 35786.04 किमी है और इसे क्लार्क बेल्ट के रूप में जाना जाता है।

ऑर्बिट की ऊंचाई की गणना न्यूटन के लॉ ऑफ़ यूनिवर्सल ग्रैविटेशन और केपलर के कानूनों से प्राप्त निम्नलिखित अभिव्यक्ति का उपयोग करके, अवधि की स्थापना करके की जा सकती है:

जहां P की अवधि है, अण्डाकार कक्षा की अर्ध-प्रमुख धुरी की लंबाई है, G सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक है और M पृथ्वी का द्रव्यमान है।

चूंकि इस तरह से पृथ्वी के संबंध में उपग्रह का अभिविन्यास नहीं बदलता है, यह गारंटी देता है कि इसके साथ हमेशा संपर्क होगा।

पृथ्वी के सबसे महत्वपूर्ण कृत्रिम उपग्रह

कृत्रिम उपग्रह

चित्रा 4. स्पुतनिक की प्रतिकृति, इतिहास में कक्षा में पहला कृत्रिम उपग्रह। स्रोत: विकिमीडिया कॉमन्स

यह अक्टूबर 1957 में पूर्व सोवियत संघ द्वारा कक्षा में रखी गई मानव जाति के इतिहास में पहला कृत्रिम उपग्रह था। इस उपग्रह को स्पुतनिक कार्यक्रम के हिस्से के रूप में 3 और बाद में बनाया गया था।

पहला स्पुतनिक काफी छोटा और हल्का था: मुख्य रूप से 83 किलोग्राम एल्यूमीनियम। यह 20 से 40 मेगाहर्ट्ज के बीच आवृत्तियों को छोड़ने में सक्षम था। यह तीन सप्ताह तक कक्षा में था, जिसके बाद यह पृथ्वी पर गिर गया।

स्पुतनिक के प्रतिकृतियां आज रूसी संघ, यूरोप और यहां तक ​​कि अमेरिका के कई संग्रहालयों में देखी जा सकती हैं।

अंतरिक्ष यान

एक अन्य प्रसिद्ध मानवयुक्त मिशन स्पेस ट्रांसपोर्ट सिस्टम एसटीएस या स्पेस शटल था, जो 1981 से 2011 तक परिचालन में था और हबल स्पेस टेलीस्कॉप और इंटरनेशनल स्पेस स्टेशन के अभियानों के अलावा, अन्य महत्वपूर्ण मिशनों में भी भाग लिया। अन्य उपग्रहों की मरम्मत।

स्पेस शटल में एक अतुल्यकालिक कक्षा थी और पुन: प्रयोज्य थी, क्योंकि यह पृथ्वी पर आ और जा सकती थी। पांच घाटों में से, दो अपने चालक दल के साथ गलती से नष्ट हो गए थे: चैलेंजर और कोलंबिया।

जीपीएस उपग्रहों

ग्लोबल पोजिशनिंग सिस्टम व्यापक रूप से दुनिया भर में कहीं भी लोगों और वस्तुओं का सही पता लगाने के लिए जाना जाता है। जीपीएस नेटवर्क में कम से कम 24 उच्च ऊंचाई वाले उपग्रह होते हैं, जिनमें से हमेशा 4 उपग्रह पृथ्वी से दिखाई देते हैं।

वे 20,000 किमी की ऊंचाई पर कक्षा में हैं और उनकी अवधि 12 घंटे है। जीपीएस, वस्तुओं की स्थिति का आकलन करने के लिए त्रिकोणीय के समान एक गणितीय विधि का उपयोग करता है, जिसे त्रिपक्षीय कहा जाता है।

जीपीएस लोगों या वाहनों को खोजने तक सीमित नहीं है, यह अन्य महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों के अलावा, कार्टोग्राफी, सर्वेक्षण, जियोडेसी, बचाव कार्यों और खेल प्रथाओं के लिए भी उपयोगी है।

हबल स्पेस टेलीस्कोप

यह एक कृत्रिम उपग्रह है जो सौरमंडल, तारे, आकाशगंगाओं और दूर ब्रह्मांड की अतुलनीय कभी-पहले देखी गई छवियों को प्रस्तुत करता है, पृथ्वी के वायुमंडल या प्रकाश प्रदूषण के बिना या दूर के प्रकाश को अवरुद्ध किए बिना।

चित्रा 5. हबल स्पेस टेलीस्कोप का दृश्य। स्रोत: नासा विकिमीडिया कॉमन्स के माध्यम से।

इसलिए, हाल के दिनों में 1990 में इसका प्रक्षेपण खगोल विज्ञान में सबसे उल्लेखनीय अग्रिम था। हबल का विशाल 11-टन सिलेंडर 96 मिनट की अवधि के साथ, गोलाकार गति में 340 मील (548 किमी) की ऊँचाई पर बैठता है।

जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप द्वारा प्रतिस्थापित किए जाने के बाद इसे 2020 और 2025 के बीच निष्क्रिय किए जाने की उम्मीद है।

अंतरराष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन

आईएसएस (इंटरनेशनल स्पेस स्टेशन) के रूप में जाना जाता है, यह एक परिक्रमा अनुसंधान प्रयोगशाला है, जिसे दुनिया भर की पांच अंतरिक्ष एजेंसियों द्वारा प्रबंधित किया जाता है। अब तक यह अस्तित्व में सबसे बड़ा कृत्रिम उपग्रह है।

बाकी उपग्रहों के विपरीत, स्पेस स्टेशन में बोर्ड पर मनुष्य होते हैं। कम से कम दो अंतरिक्ष यात्रियों के निर्धारित चालक दल के अलावा, स्टेशन भी पर्यटकों द्वारा दौरा किया गया है।

स्टेशन का उद्देश्य मुख्य रूप से वैज्ञानिक है। इसमें 4 प्रयोगशालाएं हैं जिनमें शून्य गुरुत्वाकर्षण के प्रभावों की जांच की जाती है और खगोलीय, ब्रह्माण्ड संबंधी और जलवायु प्रेक्षण किए जाते हैं, साथ ही जीव विज्ञान, रसायन विज्ञान और विभिन्न प्रणालियों पर विकिरण के प्रभाव में विभिन्न प्रयोग किए जाते हैं।

चंद्रा

यह कृत्रिम उपग्रह एक्स-रे का पता लगाने के लिए एक वेधशाला है, जिसे पृथ्वी के वायुमंडल द्वारा अवशोषित किया जाता है और इसलिए इसका सतह से अध्ययन नहीं किया जा सकता है। नासा ने 1999 में स्पेस शटल कोलंबिया के माध्यम से इसे कक्षा में रखा।

इरिडियम संचार उपग्रह

वे LEO- प्रकार कक्षाओं में 780 किमी की ऊंचाई पर 100 मिनट की अवधि के साथ 66 उपग्रहों का एक नेटवर्क बनाते हैं। उन्हें मोटोरोला टेलीफोन कंपनी द्वारा दुर्गम स्थानों में टेलीफोन संचार प्रदान करने के लिए डिजाइन किया गया था। हालाँकि, यह बहुत ही उच्च लागत वाली सेवा है।

गैलीलियो उपग्रह प्रणाली

यह यूरोपीय संघ द्वारा विकसित स्थिति प्रणाली है, जो जीपीएस के समान है और नागरिक उपयोग के लिए है। वर्तमान में इसके 22 उपग्रह कार्यरत हैं, लेकिन यह अभी भी निर्माणाधीन है। यह खुले संस्करण में 1 मीटर की सटीकता के साथ किसी व्यक्ति या वस्तु का पता लगाने में सक्षम है और यह जीपीएस सिस्टम के उपग्रहों के साथ परस्पर जुड़ा हुआ है।

लैंडसैट श्रृंखला

वे विशेष रूप से पृथ्वी की सतह को देखने के लिए तैयार किए गए उपग्रह हैं। उन्होंने 1972 में अपना काम शुरू किया। अन्य चीजों के अलावा, वे इलाके की मैपिंग, ध्रुवों पर बर्फ की आवाजाही और जंगलों की सीमा के बारे में जानकारी दर्ज करने के साथ-साथ खनन पूर्वेक्षण के प्रभारी हैं।

ग्लोनस प्रणाली

यह रूसी संघ का जियोलोकेशन सिस्टम है, जो जीपीएस और गैलीलियो नेटवर्क के बराबर है।

कृत्रिम उपग्रहों का अवलोकन

कृत्रिम उपग्रहों को पृथ्वी से शौकीनों द्वारा देखा जा सकता है क्योंकि वे सूर्य के प्रकाश को प्रतिबिंबित करते हैं और उन्हें प्रकाश के बिंदुओं के रूप में देखा जा सकता है, भले ही सूर्य ने सेट किया हो।

उन्हें खोजने के लिए, फोन पर उपग्रह खोज अनुप्रयोगों में से एक को स्थापित करना या उपग्रहों को ट्रैक करने वाली इंटरनेट साइटों से परामर्श करना उचित है।

उदाहरण के लिए, हबल स्पेस टेलीस्कोप नग्न आंखों के साथ, या बेहतर अभी तक, अच्छे दूरबीन के साथ दिखाई दे सकता है, यदि आप जानते हैं कि कहां देखना है।

उपग्रहों के अवलोकन की तैयारी उल्का पिंडों के अवलोकन के लिए ही है। सबसे अच्छे परिणाम बहुत अंधेरे और स्पष्ट रातों पर, बिना बादलों के और बिना चंद्रमा के, या क्षितिज पर चंद्रमा के कम होने पर प्राप्त होते हैं। प्रकाश प्रदूषण से जितना दूर हो उतना बेहतर, आपको गर्म कपड़े और गर्म पेय भी लाने होंगे।

संदर्भ

1. यूरोपीय अंतरिक्ष एजेंसी। उपग्रहों। से पुनर्प्राप्त: esa.int।
2. जियानकोली, डी। 2006. भौतिकी: आवेदन के साथ सिद्धांत। 6। एड अप्रेंटिस हॉल।
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