Satelliitti

Satelliitti eli tekokuu on taivaankappaletta kiertämään saatettu teknisiä tutkimuksia tai muunlaisia tehtäviä suorittava laitteistojoka kiertää keskuskappaletta sen kiertoradalla.
Historia.
Vuonna 1903 venäläinen Konstantin Tsiolkovski (1857–1935) julkaisi koosteensa tutkimuksistaan Исследование мировых пространств реактивными приборами ("Kosmisen avaruuden tutkimus reaktiivisia laitteita käyttäen"). Se on ensimmäinen raketteja avaruusalusten laukaisuun käyttämistä käsittelevä tieteellinen julkaisu. Osa materiaalista oli julkaistu venäläisissä tieteellisissä lehdissä 1880-luvun lopulta alkaen. Tsiolkovski määritti Maan kiertoradalle pääsemiseen vaadittavan ratanopeuden, joka on noin 8 km/s. Hän päätyi lopputulokseen, että Maan kiertoradalle pääsy olisi mahdollista monivaiheisilla raketeilla, jotka käyttäisivät nestemäistä ajoainetta. Hän ehdotti nestemäisen vedyn ja nestemäisen hapen käyttöä, joka on edelleen käytössä oleva ajoaine.
Vuonna 1928 Herman Potočnik (1892–1929) julkaisi kirjansa "Das Problem der Befahrung des Weltraums - der Raketen-Motor" ("Avaruusmatkustuksen ongelma - Rakettimoottori"), joka oli suunnitelma avaruuden valloittamiseksi ja pysyvän ihmisasutuksen synnyttämiseksi sinne. Hän hahmotteli yksityiskohtaisen avaruusaseman ja laski sen geostationaarisen radan. Hän kuvaili kiertorataa kiertävän avaruusaluksen siviili- ja sotilaskäyttöä maan havainnoinnissa sekä selvitti, kuinka avaruuden erikoisolosuhteet voisivat olla hyödyllisiä tieteellisissä kokeissa. Kirja käsitteli myös geostationaarisen kiertoradan satelliittien käyttöä radioviestintään.
Vuonna 1945 "Wireless World" -lehden artikkelissa englantilainen scifikirjailija Arthur C. Clarke (s. 1917) toi Potočnikin idean tietoliikennesatelliittien käytöstä joukkotiedotukseen länsimaiden tietoon.
Clarke tutki satelliittien laukaisun logistiikkaa, mahdollisia kiertoratoja ja muita maailmanlaajuisen tietoverkon kehittämiseen liittyviä asioita. Geometrian perusteella hän totesi, että koko Maan kattavuuteen tarvittaisiin vain kolme geostationaarista satelliittia.
Toteutuksen valmistelua.
Toukokuussa 1946 yhdysvaltalainen Project RAND julkaisi "Preliminary Design of an Experimental World-Circling Spaceship" -raportin, jossa esitettiin, että sopivilla tieteellisillä laitteistoilla varustetut satelliitit tulevat olemaan yksiä kaikkein oleellisimmista tieteellisistä työkaluista 1900-luvulla.
Yhdysvallat oli suunnitellut vuodesta 1946 lähtien laukaisevansa satelliitin kiertoradalle merivoimiensa Bureau of Aeronautics -osaston ollessa yksi aloitteen tekijä. Yhdysvaltain ilmavoimien Project RAND julkaisi raportin aiheesta, mutta siinä ei uskottu, että satelliitit voisivat olla potentiaalisia aseita vaan että ne olisivat pikemminkin soveliaampina tieteeseen, politiikkaan ja propagandaan. Vuonna 1954 Yhdysvaltain puolustusministeri väitti, ettei hän ”ole kuullut amerikkalaisesta avaruusohjelmasta”.
29. heinäkuuta 1955 Valkoinen talo ilmoitti, että Yhdysvallat aikoo laukaista satelliitin kevääseen 1958 mennessä. Tämän hankkeen nimeksi tuli Project Vanguard (onnistuneet laukaisut "Vanguard 1", "Vanguard 2" ja "Vanguard 3"). 31. heinäkuuta 1955 Neuvostoliitto ilmoitti laukaisevansa satelliitin syksyyn 1957 mennessä. Molemmat ilmoitukset liittyivät kansainväliseen geofysiikan vuoteen 1957–1958. Vuonna 1955 American Rocket Societyn, Kansallisen tiedesäätiön ja kansainvälisen geofysiikan vuoden painostamana Yhdysvaltojen ilmavoimat ja merivoimat alkoivat työskennellä yhdessä Project Orbiterissa. Siinä Jupiter-C-raketilla pyrittiin laukaisemaan satelliitti kiertoradalle.
1957–2008.
Ensimmäinen ihmisen tekemä satelliitti oli Neuvostoliiton 4. lokakuuta 1957 laukaisema Sputnik 1. Tämä aloitti avaruustoiminnan ja noin 20-vuotisen sotilaallis-poliittisen avaruuskilvan Neuvostoliiton ja Yhdysvaltojen välillä.
Project Orbiterin perussuunnitelmien pohjalta Yhdysvallat laukaisi ensimmäisen Naval Research Laboratoryn kehittämän Explorer 1 -satelliittinsa Yhdysvaltain armeijan kehittämällä Juno 1 -kantoraketilla 31. tammikuuta 1958. Tätä edelsi ja seurasi lukuisia epäonnistumisia, joilla oli avaruustoiminnan budjettia kasvattava vaikutus.
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.
2020-luku.
Yhdysvaltalaisen PIRG-järjestön mukaan satelliittien määrän kasvanut 127 kertaisesti viidessä vuodessa ja määrä kasvaisi yli 58 tuhanteen vuoteen 2030 mennessä. Ehdotettujen suunnitelmien mukaan satelliittien määrä kasvaisi puoleen miljoonaan. Satelliittien suureen määrään vaikuttavat internet-yhteyttä tarjoavien satelliittien suuret konstellaatiot, joihin kuuluvat SpaceX:n Starlink, Amazonin Project Kuiper ja Eutelsatin OneWeb. Järjestö vaatii tästä johtuen tarkempaa ympäristövaikutusten tutkimista.
Myös Kiina aikoo laukaista satelliitteja internet-yhteyksiä varten. Aikeena on lähettää avaruuteen 14 tuhannen satelliitin konstellaatio. Qianfan on yksi kolmesta suunnitellusta kiinalaisesta satelliittikonstellaatiosta.
IRIS² on Euroopan unionin hanke, johon kuuluu viestintäsatelliitteja.
Maan lähiavaruuden kappaleiden seuranta.
Yhdistyneiden kansakuntien COPUOS-komitea kerää tiedot kaikkien maiden avaruuteen yltävistä ohjus- ja rakettilaukaisuista. YK ylläpitää luetteloa satelliiteista ja niiden radoista. Poikkeuksena ovat sotilaalliset satelliitit, joista etenkin Yhdysvallat kieltäytyy ilmoittamasta niiden rataelementtejä. YK:lla ei ole omaa valvontaverkostoa, vaan se luottaa jäsenmaidensa ilmoituksiin.
United States Space Surveillance Network (SSN) on seurannut kiertoradalla olevia kappaleita vuodesta 1957 lähtien, kun Neuvostoliitto aloitti avaruusajan laukaisemalla Sputnik-1. SSN on osa Yhdysvaltain ja Kanadan ilmapuolustusjärjestelmää (NORAD). Se seuraa Maata kiertäviä keinotekoisia kappaleita, kuten satelliitteja, avaruusaluksia, kantoraketteja ja niiden jäännöksiä, jotka ovat kooltaan yli 10 cm. Seuranta tapahtuu sekä tutkien että optisten teleskooppien avulla. Valtaosa Maan lähiavaruuteen jääneestä avaruusromusta palaa Maan ilmakehään ja tuhoutuu. Noin seitsemän prosenttia avaruuskappaleista on toimivia satelliitteja. Loput ovat avaruusromua. USSTRATCOM on ensisijaisesti kiinnostunut toimivista satelliiteista, mutta seuraa myös avaruusromua, joka palatessaan ilmakehään saattaisi aiheuttaa vaaraa asutuille alueille.
Venäjällä on Yhdysvaltain tavoin samankaltainen ilmapuolustukseen liittyvä avaruuden seurantajärjestelmä. Ranska toi vuoden 2007 lopulla oman sotilaallisen lähiavaruuden seurantajärjestelmänsä julkisuuteen. Siihen kuuluu muun muassa GRIMES-tutkajärjestelmä.
"Scientific American" -lehden toimittaja Clara Moskowitz sanoo, että Maan kiertoradalla on yli 200 miljoonaa palaa avaruusromua, jotka voivat vaurioittaa satelliittia törmäyksessä.
Avaruusvaltiot.
Avaruusvaltio on tässä valtio, joka on laukaissut omalla kantoraketillaan oman satelliitin kiertoradalle.
Taulukosta puuttuu Italia, koska se käytti 26. huhtikuuta 1967 oman San Marco 2 -satelliittinsa laukaisuun omalta San Marco -laukaisukeskuksesta Kenian rannikolla yhdysvaltalaista Scout B -kantorakettia. Australia on usein virheellisesti mainittu tällä listalla: sen WRESAT-satelliitti on laukaistu yhdysvaltalaisella Redstone-kantoraketilla.
Tyypit.
Suurin osa keinotekoisista siviilisatelliiteista on Maata kiertäviä tietoliikennesatelliitteja. Pääosan siviilisatelliiteista ovat laukaisseet Neuvostoliiton avaruusohjelma ja Yhdysvaltain Nasa (Yhdysvaltain ilmailu- ja avaruushallinto) Euroopan avaruusjärjestön ollessa kolmantena. Vielä suuremman määrän ovat laukaisseet Neuvostoliiton, Venäjän ja Yhdysvaltain asevoimat. Amatöörisatelliitteja (AMSAT, eräässä mielessä yliopistojen opiskelijoiden rakentamat satelliitit) on tehty joitakin suuruusluokkaa sata kappaletta 50 vuodessa.
Miehittämättömiä avaruusaluksia, jotka poistuvat Maan vetovoimasta, nimitetään avaruusluotaimiksi.
Maan lähiavaruuteen jääviä avaruusaluksia kutsutaan satelliiteiksi, joita ovat eräässä mielessä
Varsinainen termi satelliitti kattaa miehittämättömät maat kiertävät avaruusalukset:
Satelliitit voidaan luokitella koon mukaan
Eteläkorealainen insinööri ja artisti Song Hoju pyrkii joulukuussa 2012 laukaisemaan hänen mukaansa ensimmäisen yksittäisen ihmisen suunnitteleman, rakentaman ja rahoittaman kotitekoisen satelliitin. Yhden kilogramman painavan Opensat-satelliitin rakentaminen maksoi Songille hieman yli 400 euroa, laukaiseminen avaruuteen maksaa lähes 90 000 euroa.
Satelliittien tekniikkaa.
Satelliitti muodostuu satelliittirungosta "(satellite bus)" ja hyötykuormasta "(payload)".
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.
Katso myös.
Satelliittien tarjoamia palveluita