Cần phân biệt với vệ tinh tự nhiên, ví dụ mọi vật thể thuộc Hệ Mặt Trời gồm cả Trái Đất, đều là vệ tinh tự nhiên của Mặt Trời ; hoặc vệ tinh tự nhiên của Trái Đất là Mặt Trăng.
Việc định nghĩa vật thể nào là vệ tinh không phải luôn đơn giản khi xét đến một cặp hai vật thể. Bởi vì mọi vật thể đều có sức hút của trọng lực, chuyển động của vật thể chính cũng bị ảnh hưởng bởi vệ tinh của nó. Nếu hai vật thể có khối lượng tương đương, thì chúng thường được coi là một hệ đôi và không một vật thể nào bị coi là vệ tinh; một ví dụ là tiểu hành tinh kép 90 Antiope. Tiêu chuẩn chung để một vật thể được coi là vệ tinh là trung tâm khối lượng của hệ nằm bên trong vật thể chính.
Trong cách nói thông thường, thuật ngữ "vệ tinh" thường để chỉ một vệ tinh nhân tạo, nó là một vật thể do con người chế tạo và bay quanh Trái Đất (hay một thiên thể khác). Tuy nhiên, các nhà khoa học cũng có thể sử dụng thuật ngữ đó để chỉ các vệ tinh thiên nhiên, hay các Mặt Trăng. Nói chung, trong cách dùng thông thường, "vệ tinh thiên nhiên" là thuật ngữ để chỉ các Mặt Trăng.
Các vệ tinh nhân tạo
Vệ tinh nhân tạo đầu tiên
Người đầu tiên đã nghĩ ra vệ tinh nhân tạo dùng cho truyền thông là nhà viết truyện khoa học giả tưởng Arthur C. Clarke vào năm 1945. Ông đã nghiên cứu về cách phóng các vệ tinh này, quỹ đạo của chúng và nhiều khía cạnh khác cho việc thành lập một hệ thống vệ tinh nhân tạo bao phủ thế giới. Ông cũng đề nghị 3 vệ tinh địa tĩnh (geostationary) sẽ đủ để bao phủ viễn thông cho toàn bộ Trái Đất.
Tuy nhiên, vệ tinh nhân tạo đầu tiên là Sputnik 1 được Liên bang Xô viết phóng lên ngày 4 tháng 10 năm 1957.
Vệ tinh nhân tạo đầu tiên Sputnik 1
Các loại vệ tinh
- Vệ tinh vũ trụ là các vệ tinh được dùng để quan sát các hành tinh xa xôi, các thiên hà và các vật thể ngoài vũ trụ khác.
- Vệ tinh thông tin là các vệ tinh nhân tạo nằm trong không gian dùng cho các mục đích viễn thông sử dụng sóng radio ở tần số vi ba. Đa số các vệ tinh truyền thông sử dụng các quỹ đạo đồng bộ hay các quỹ đạo địa tĩnh, mặc dù các hệ thống gần đây sử dụng các vệ tinh tại quỹ đạo Trái Đất tầm thấp.
- Vệ tinh quan sát Trái Đất là các vệ tinh được thiết kế đặc biệt để quan sát Trái Đất từ quỹ đạo, tương tự như các vệ tinh trinh sát nhưng được dùng cho các mục đích phi quân sự như kiểm tra môi trường, khí tượng học, lập bản đồ, vân vân.
- Vệ tinh hoa tiêu (navigation satellite) là các vệ tinh sử dụng các tín hiệu radio được truyền đi theo đúng chu kỳ cho phép các bộ thu sóng di động trên mặt đất xác định chính xác được vị trí của chúng. Sự quang đãng (không có vật cản) của đường truyền và thu tín hiệu giữa vệ tinh (nguồn phát) và máy thu trên mặt đất tích hợp với những cải tiến mới về điện tử học cho phép hệ thống vệ tinh hoa tiêu đo đạc khoảng cách với độ chính xác khoảng một vài mét.
- Vệ tinh tiêu diệt là các vệ tinh được thiết kế để tiêu diệt các vệ tinh "đối phương", các vũ khí và các mục tiêu bay trên quỹ đạo khác. Một số vệ tinh này được trang bị đạn động lực, một số khác sử dụng năng lượng hay các vũ khí hạt nhân để phá huỷ các vệ tinh, ICBMs, MIRVs. Cả Hoa Kỳ và Liên bang Xô viết đều có các vệ tinh này. Các đường dẫn bàn luận về các "Vệ tinh tiêu diệt", ASATS (Vệ tinh chống vệ tinh) gồm USSR Tests ASAT weapon và ASAT Test
- Vệ tinh trinh sát là những vệ tinh quan sát Trái Đất hay vệ tinh truyền thông được triển khai cho các ứng dụng quân sự hay tình báo. Chúng ta hiện không biết nhiều về năng lực thực sự của các vệ tinh này vì các chính phủ điều hành chúng thường giữ tuyệt đối bí mật về thông tin cho các vệ tinh loại này.
- Vệ tinh năng lượng Mặt trời là các vệ tinh được đề xuất là sẽ bay trên quỹ đạo Trái Đất tầm cao sử dụng cách truyền năng lượng viba để chiếu năng lượng mặt trời tới những antenna cực lớn trên mặt đất, nơi nó có thể được dùng để thay thế cho những nguồn năng lượng quy ước thông thường.
- Trạm vũ trụ là các cơ cấu do con người chế tạo, được thiết kế để con người sống được trong vũ trụ. Một trạm vũ trụ được phân biệt với những tàu vũ trụ ở điểm nó không có động cơ đầy chính hay các thiết bị hạ cánh — thay vào đó, người ta dùng các thiết bị khác để vận chuyển lên và xuống trạm. Các trạm vũ trụ được thiết kế để có thể duy trì sự sống trong một khoảng thời gian trung bình trên quỹ đạo, các khoảng thời gian có thể là tuần, tháng, hay thậm chí là năm.
- Vệ tinh thời tiết là các vệ tinh có mục đích chính là để quan sát thời tiết hay khí hậu của Trái Đất.
- Vệ tinh thu nhỏ là các vệ tinh có trọng lượng và kích thước nhỏ hơn thông thường. Những tiêu chí xếp hạng mới để đánh giá các vệ tinh đó: tiểu vệ tinh (500–200 kg), vệ tinh siêu nhỏ (dưới 200 kg), vệ tinh cỡ nano (dưới 10 kg), vệ tinh cỡ pico (dưới 1 kg) và vệ tinh cỡ femto (dưới 100 g).
- Vệ tinh sinh học là các vệ tinh có mang các tổ chức sinh vật sống, nói chung là cho mục đích thực nghiệm khoa học.
Các loại quỹ đạo
Đa số các vệ tinh thường được mô tả đặc điểm dựa theo quỹ đạo của chúng. Mặc dù một vệ tinh có thể bay trên một quỹ đạo ở bất kỳ độ cao nào, các vệ tinh thường được xếp theo độ cao của chúng.
- Quỹ đạo Trái Đất tầm thấp (LEO: 200 đến 1200 km bên trên bề mặt Trái Đất)
- Quỹ đạo Trái Đất tầm trung (ICO hay MEO: 1200 đến 35786 km)
- Quỹ đạo Trái Đất đồng bộ (GSO)
- Quỹ đạo địa tĩnh (GEO: quỹ đạo đồng bộ không nghiêng, cách xích đạo Trái Đất 35 786 km)
- Quỹ đạo Trái Đất tầm cao (HEO: trên 35786 km)
Các quỹ đạo sau là các quỹ đạo đặc biệt cũng thường được dùng để xác định đặc điểm của vệ tinh:
- Quỹ đạo Molniya
- Quỹ đạo đồng bộ Mặt Trời
- Quỹ đạo cực
- Quỹ đạo di chuyển Mặt Trăng
- Quỹ đạo di chuyển Hohmann Đối với kiểu quỹ đạo này thì vệ tinh thường là một tàu vũ trụ
- Quỹ đạo siêu đồng bộ hay quỹ đạo trôi dạt — quỹ đạo bên trên GEO. Các vệ tinh sẽ trôi dạt theo hướng tây - (GEO + 235 km + (1000 × CR × A/m) km), nếu CR là hệ số bức xạ áp suất của Mặt Trời (thường giữa 1.2 và 1.5) và A/m là vùng tương quan [m²] với tỷ lệ khối lượng [kg] khô
- Quỹ đạo dưới đồng bộ hay quỹ đạo trôi dạt - quỹ đạo gần nhưng bên dưới GEO. Được sử dụng cho các vệ tinh đang trải qua những thay đổi tình trạng ổn định theo hướng đông.
Vệ tinh nhân tạo của Việt Nam
Tháng 4 năm 2008 Việt Nam đã thuê Pháp phóng thành công vệ tinh VINASAT-1 (mua của Mỹ) lên quỹ đạo địa tĩnh, với việc phóng được vệ tinh nhân tạo Việt Nam đã tiết kiệm 10 triệu USD mỗi năm. Việt Nam là nước thứ 93 phóng vệ tinh nhân tạo và là nước thứ sáu tại Đông Nam Á. Theo các nguồn thông tin nước ngoài, tổng trị giá của dự án VINASAT-1 là 250 triệu USD, trong đó bao gồm chi phí mua vệ tinh và phí phóng vệ tinh, xây dựng trạm mặt đất, bảo hiểm... Dự tính vệ tinh hoạt động được từ 15 đến 20 năm và được khoảng 20 công ty phụ trách.
Năm 2007, sau khi được thành lập, Viện Công nghệ Vũ trụ Việt Nam đã tiến hành dự án chế tạo vệ tinh nhỏ pico (10x10x10cm, 1 kg)
Năm 2008, công ty FPT thành lập Phòng nghiên cứu không gian FSpace với mục tiêu thiết kế chế tạo vệ tinh nhỏ vệ tinh nano F-1 (10 x 10 x 20cm, 2 kg).
Ngày 16-5-2012, 5g13p, tên lửa Arian 5 mang theo vệ tinh Vinasat-2 rời bãi phóng Kouru của Guyana, Nam Mỹ. Sau 36 phút bay, lúc 5g49p, vệ tinh Vinasat-2 rời khỏi tên lửa Arian 5, vào quỹ đạo an toàn. Vinasat-2 với nhiệm vụ và thiết kế tương tự như Vinasat-1.
Ngo Thinh2021-06-30T22:42:49+07:00
(Last Updated On: 30/06/2021)
Tìm hiểu về vệ tinh nhân tạo, các loại vệ tinh nhân tạo: vệ tinh định vị, vệ tinh dự báo thời tiết, vệ tinh thông tin liên lạc và quan sát trái đất.
Vệ tinh nhân tạo là gì?
Vệ tinh nhân tạo là một vật thể mà con người đã chế tạo và phóng lên quỹ đạo bằng tên lửa. Hiện có hơn một nghìn vệ tinh đang hoạt động quay quanh Trái đất. Kích thước, độ cao và thiết kế của vệ tinh phụ thuộc vào mục đích của nó.
Kích thước và độ cao của vệ tinh
Các vệ tinh có kích thước khác nhau. Một số vệ tinh hình khối nhỏ đến 10 cm. Một số vệ tinh liên lạc dài khoảng 7 m và có các tấm pin mặt trời kéo dài thêm 50 m – Vệ tinh nhân tạo lớn nhất là Trạm vũ trụ quốc tế (ISS). Phần chính của vệ tinh này lớn bằng một ngôi nhà lớn 5 phòng ngủ, nếu bao gồm cả các tấm pin mặt trời, nó lớn như một sân bóng bầu dục.
Độ cao của các vệ tinh trên bề mặt Trái đất cũng khác nhau. Đây là ba quỹ đạo chung:
- Quỹ đạo Trái đất thấp (LEO) – từ 200 đến 2.000 km, ví dụ, ISS quay quanh quỹ đạo 400 km với tốc độ 28.000 km / giờ và thời gian cho một quỹ đạo là khoảng 90 phút.
- Quỹ đạo Trái đất Trung bình (MEO) – hầu hết các vệ tinh MEO đều ở độ cao 20.000 km và thời gian cho một quỹ đạo là 12 giờ.
- Quỹ đạo địa tĩnh (GEO) – 36.000 km trên Trái đất. Thời gian cho một quỹ đạo là 24 giờ. Điều này là để khớp với chuyển động quay của Trái đất để vệ tinh dường như ở trên cùng một điểm trên bề mặt Trái đất. Điều này được sử dụng cho nhiều vệ tinh thông tin liên lạc và thời tiết .
Độ cao được chọn cho vệ tinh phụ thuộc vào công việc mà nó được thiết kế.
Các loại vệ tinh nhân tạo
Vệ tinh định vị
Các GPS (hệ thống định vị toàn cầu) được tạo thành từ 24 vệ tinh mà quỹ đạo ở độ cao 20.000 km so với bề mặt Trái đất. Sự khác biệt về thời gian tín hiệu nhận được từ bốn vệ tinh được sử dụng để tính toán vị trí chính xác của máy thu GPS trên Trái đất.
Vệ tinh thông tin liên lạc
Được sử dụng cho truyền hình, điện thoại hoặc internet truyền đi.
Vệ tinh thời tiết hoạt động theo hai loại quỹ đạo. Chế độ GEO cho phép xem liên tục cùng một khu vực địa lý từ độ cao rất lớn. Với quỹ đạo địa cực LEO, hoàn toàn có thể bao phủ Trái đất.
Vệ tinh theo dõi thời tiết
Chúng được sử dụng để hình ảnh các đám mây và đo nhiệt độ và lượng mưa. Cả quỹ đạo địa tĩnh và quỹ đạo thấp của Trái đất đều được sử dụng tùy thuộc vào loại vệ tinh thời tiết. Vệ tinh thời tiết được sử dụng để giúp dự báo thời tiết chính xác hơn .
Vệ tinh quan sát Trái đất
Những vệ tinh này được sử dụng để chụp và hình ảnh Trái đất. Các quỹ đạo Trái đất thấp chủ yếu được sử dụng để có thể tạo ra hình ảnh chi tiết hơn.
Vệ tinh thiên văn
Chúng được sử dụng để giám sát và hình ảnh không gian. Một vệ tinh như Kính viễn vọng Không gian Hubble quay quanh ở độ cao 600 km và cung cấp hình ảnh rất sắc nét về các ngôi sao và các thiên hà xa xôi. Các kính viễn vọng không gian khác bao gồm Spitzer và Chandra.
Trạm vũ trụ quốc tế (ISS)
Đây là một phòng thí nghiệm không gian có thể sinh sống được. Ở độ cao 400 km, ISS di chuyển với tốc độ 28.000 km / h và quay quanh Trái đất 92 phút một lần. Các nhà khoa học bên trong ISS có thể thực hiện nhiều thí nghiệm có giá trị trong môi trường vi trọng lực.
Thiết kế cấu tạo vệ tinh nhân tạo
Mỗi vệ tinh đều có một số bộ phận cơ bản giống nhau:
- Bus – đây là khung và cấu trúc của vệ tinh mà tất cả các bộ phận khác được gắn vào.
- Một nguồn điện – hầu hết các vệ tinh đều có các tấm pin mặt trời để tạo ra điện . Pin dự trữ một phần năng lượng này trong thời gian vệ tinh ở trong bóng tối của Trái đất.
- Hệ thống kiểm soát nhiệt – vệ tinh chịu nhiệt độ cực cao do tiếp xúc với Mặt trời. Cần phải có một cách để phản xạ và sắp xếp lại nhiệt. Các thành phần điện của vệ tinh cũng có thể tạo ra nhiều nhiệt.
- Hệ thống máy tính – vệ tinh cần máy tính để kiểm soát cách chúng hoạt động và cũng để giám sát những thứ như độ cao, định hướng và nhiệt độ.
- Hệ thống thông tin liên lạc – tất cả các vệ tinh cần có khả năng gửi và nhận dữ liệu tới các trạm mặt đất trên Trái đất hoặc tới các vệ tinh khác. Đĩa vệ tinh cong được dùng làm râu
- Hệ thống kiểm soát thái độ – đây là hệ thống giữ cho vệ tinh luôn hướng đúng hướng. Con quay hồi chuyển và động cơ đẩy tên lửa thường được sử dụng để thay đổi hướng. Cảm biến ánh sáng thường được sử dụng để xác định hướng mà vệ tinh đang chỉ.
- Hệ thống đẩy – động cơ tên lửa trên vệ tinh có thể được sử dụng để giúp đưa vệ tinh vào quỹ đạo chính xác. Khi đã ở trên quỹ đạo, vệ tinh không cần bất kỳ tên lửa nào để giữ cho chúng di chuyển. Tuy nhiên, tên lửa nhỏ được gọi là tên lửa đẩy được sử dụng nếu một vệ tinh cần thay đổi quỹ đạo một chút.