Satelliitti
Satelliitti on taivaankappaletta kiertävän pienemmän kappaleen nimitys. Satelliitti voi olla joko luonnollinen satelliitti, esimerkiksi jonkin planeetan kuu, tai keinotekoinen satelliitti. Tässä artikkelissa käsitellään keinotekoisia satelliitteja. Vanhempi nimitys keinotekoiselle satelliitille on tekokuu. Satelliitin sanotaan olevan taivaankappaletta kiertävällä kiertoradalla.
Ensimmäiset satelliitit
Oman satelliitin laukaisu on monelle maalle avaruusvaltioksi tulon merkki. Seuraavat maat ovat laukaisseet oman satelliitin omalla kantoraketilla, joka on tiukempi ehto avaruusmaalle:
- lokakuu 1957, Sputnik 1 (84 kg), Neuvostoliitto
- tammikuu 1958, Explorer 1 (14 kg), Yhdysvallat
- marraskuu 1965, Astérix (satelliitti) (40 kg), Ranska
- helmikuu 1970, Ohsumi (38 kg), Japani
- huhtikuu 1970, Dong Fang Hong I (173 kg), Kiinan kansantasavalta
- lokakuu 1971, Prospero (satelliitti) (66 kg), Englanti
- heinäkuu 1980, Rohini 1B (35 kg), Intia
- syyskuu 1988, Offeq 1 (156 kg), Israel
Ensimmäinen ihmisen tekemä satelliitti oli Venäjän (silloin Neuvostoliitto) laukaisema Sputnik. Tämän jälkeen satelliitteja on laukaistu Maata kiertävälle radalle noin seitsemän tuhatta, joista suurin osa kiertää Maata edelleen avaruusromuna tai on palanut ilmakehässä. Toimivia satelliitteja avaruudessa on noin 800.
Satelliittien käyttö
Suurin osa keinotekoisista satelliiteista on Maata kiertäviä tietoliikennesatelliitteja. Muun muassa NASA (National Aeronautics and Space Administration) ja ESA (Euroopan avaruusjärjestö) ovat laukaisseet Maata kiertävien satelliittien lisäksi satelliitteja muiden kuin oman planeettamme kiertoradalle. Tällaisia satelliitteja nimitetään usein avaruusluotaimiksi.
Maan kiertoradalla on kaupalliseen, sotilaalliseen ja tieteelliseen käyttöön tarkoitettuja satelliitteja, esimerkiksi tietoliikennesatelliitteja, tiedustelusatelliitteja, kaukokartoitussatelliitteja, paikanninsatelliitteja (esim. GPS ja GLONASS) ja sääsatelliitteja.
Satelliitin laukaisu ja kiertoradat
Satelliitti saadaan Maata kiertävälle radalle laukaisemalla se maanpinnalta raketilla tai avaruussukkulalla.
Satelliiteilla on erilaisia kiertoratoja. Kiertorata valitaan käyttötarkoituksen mukaan. Joidenkin satelliittien on pysyttävä jatkuvasti Maasta katsottuna samalla paikalla. Tällöin satelliitin kiertonopeus on täsmälleen sama kuin Maan pyörähdysnopeus oman akselinsa ympäri. Tällaisia satelliitteja nimitetään geostationaarisiksi satelliiteiksi. Esimerkiksi televisio-ohjelmia koteihin välittävät satelliitit ovat geostationaarisia.
Satelliitin korkeus maanpinnasta saattaa olla hyvinkin suuri. Kun matalimmat radat ovat vain parin sadan kilometrin korkeudella, voivat etäämmällä kiertävät satelliitit olla jopa useiden tuhansien kilometrien etäisyydellä. Geostationaarisen satelliitin radan etäisyys Maasta on noin 35 800 km.
Satelliittien tekniikkaa
Satelliitti muodostuu satelliittirungosta (satellite bus) ja hyötykuormasta (payload).
Satelliittirungon alijärjestelmät
- runkorakenne on ottanut mallia lentokoneista kehittyen ristikkorakenteista kuorirakenteiksi, joiden perusmateriaalina alumiini on korvautunut hiilikuitukomposiitilla.
- lämmönsäätöjärjestelmä - satelliitin lämpötilaa säädellään säteilylämmönsiirtoa käyttäen, koska muuta lämmönsiirtotapaa ei tyhjiössä ole. Satelliitin sisällä lämpö siirtyy myös johtumalla rakenteita pitkin kuumasta kylmään päin. Miehitetyissä aluksissa lämpö siirtyy konvektiolla, muttei luonnollisella konvektiolla, koska aluksen sisällä toimitaan mikrogravitaatiossa, kuuman ilman jne. kaasun keveys ei aiheuta sen nousemista ylöspäin. Nk. lämpöputkissa (heatpipe) siirretään lämpöä nesteen avulla. Rakenteiden muodonmuutosten ehkäisemiseksi mm. tieteellisten laitteiden suuntauksen tarkkuuden vuoksi kylmiä pintoja voidaan joutua lämmittämään sähkövastuksilla. Satelliitin elektroniikkalaitteet, rakettimoottorit jne. tuottavat lämpötehoa. Tämän lisäksi Auringon lämpösäteily lämmittää sen valaisemia satelliitin pintoja. Varjossa olevat pinnat ovat niitä, joiden kautta hukkalämpöä säteilytetään avaruuteen. Maasta heijastuu lämpösäteilyä. Satelliittien lämmönsäädön testaaminen tehdään maan päällä tyhjiökammiossa, joita on EU-alueella muutama.
- tehojärjestelmä (EPS, electrical power system) tuottaa sähköä joko pii- tai galliumarsenidi-aurinkokennojen avulla auringonvalosta tai lennoilla kauas Auringosta RTG-generaattoreilla, joissa käytetään ydinenergiaa. Satelliitin tulee yleensä toimia myös sen joutuessa Maan varjoon, jota varten sähköenergiaa varataan akkuihin. Myös välittömästi avaruusluotaimen laukaisun jälkeen se toimii akkujen sähköenergian varassa kunnes aurinkopaneelit avataan.
- radiojärjestelmä tai tietoliikennejärjestelmä pitää yhteyttä satelliitin maa-asemien kanssa. Satelliitti vastaanottaa komentoja (uplink) eri taajuudella kuin millä se lähettää tietoa maahan (downlink).
- asennonsäätöjärjestelmä (AOCS, attitude and orbit control system) tarkkailee satelliitin asentoa ja suuntaa satelliitin. Asentoantureita ovat mm. aurinkosensorit, tähtisensori ja maapallon havaitsevat sensorit. Asennonsäätöön käytetään momenttipyöriä, magneettisia vääntimiä ja pieniä rakettimoottoreita. Asennonsäätö vaatii merkittävän määrän avaruusaluksen tietokoneen laskentakapasiteetista.
- propulsiojärjestelmä - yleensä satelliitin moottorina on kiinteää tai nestemäistä ajoainetta käyttävä rakettimoottori. Tällöin työntövoimaa tuotetaan vain jaksoittain, esim. 30 minuuttia pari kertaa lennon aikana. Jatkuva työntövoiman tuotto on mahdollista, esim. ESAn SMART-1-kuuluotain omaa ionimoottorin. NASA on 2000-luvun alussa alkanut pohtia ydinpropulsiojärjestelmää Prometheus-projektin puitteissa. Toinen tapa jatkuvan työntövoiman tuotantoon on aurinkopurje.
- tietokone (DHU, data handling unit) - erityisesti tarkoitukseen suunniteltu tai olemassa olevien prosessoriarkkitehtuurien pohjalta muokattu säteilysuojattu satelliitin tiedonkäsittely yksikkö. Esimerkiksi NASA on käyttänyt PowerPC pohjaisia RAD6000 tietokoneita mm. Mars Odyssey avaruusluotaimessa.
Katso myös
Aiheesta muualla
Luokka:1900-luvun keksinnöt
Luokka:Avaruuslaitteet
Luokka:Avaruustoiminta
*