Ar studentai gali konstruoti palydovus?
Trumpas atsakymas: Taip. Studentai gali konstruoti paprastus palydovus, ypač mažus, vadinamus „CubeSat“, su mokyklų ar universitetų komandomis ir suaugusiais mentoriais. Palydovo paleidimui ir naudojimui taip pat reikalingi leidimai, bandymai ir paleidimo tiekėjų bei radijo ryšio institucijų pagalba.
Ką tai reiškia?
Palydovas yra bet koks objektas, judantis aplink planetą. Maži palydovai, vadinami „CubeSat“, yra maždaug batų dėžutės dydžio arba mažesni. Mokinių komandos gali suprojektuoti dalis: maitinimo šaltinį (saulės baterijas ir baterijas), kompiuterį, radiją ir apsauginę dėžę.
Pirmiausia jie sukonstruoja ir išbando šias dalis ant žemės. Kad patektų į kosmosą, palydovas turi skristi raketa arba pavėžėjimo paslauga, kuri kartu pakelia daug mažų palydovų. Mokiniai taip pat turi gauti leidimą naudoti radijo dažnius ir laikytis saugos taisyklių.
Palydovo statyba moko inžinerijos, programavimo ir komandinio darbo, net jei projektui paleisti reikalinga suaugusiųjų pagalba.
Už to slypintis mokslas
Įvardyti dėsniai / principai: Poveikis/dėsnis: Niutono visuotinės gravitacijos dėsnis ir Niutono judėjimo dėsniai (tai yra orbitinės mechanikos pagrindas).
Palydovas išlieka orbitoje, nes gravitacija jį traukia link Žemės, o palydovas juda į priekį pakankamai greitai, kad nuolat nepataikytų į žemę. Įsivaizduokite kamuoliuko metimą: jei jį metate stipriau, jis nuskrieja toliau, kol nusileidžia. Kosmose, jei objektas pakankamai greitai juda į šoną, Žemės išlenktas paviršius po juo nuslysta, o objektas toliau sukasi ratu.
Inžinieriai apskaičiuoja tinkamą greitį ir aukštį, kad gravitacija užtikrintų vidinę trauką (kuri veikia kaip įcentrinė jėga), o palydovo judėjimo greitis neleidžia jam kristi tiesiai žemyn. Maži palydovai taip pat turi atlaikyti Saulės kaitinimą, šaltį Žemės šešėlyje, vibracijas paleidimo metu ir spinduliuotę, kuri gali pakenkti elektronikai. Kūrėjai bando dalis, kad jos atlaikytų šiuos įtempius, ir parenka orbitas, kurios atitinka misijos tikslą ir tarnavimo laiką.
Kaip mes tai žinome: Bandymai laboratorijose, vibracijos stenduose ir vakuuminėse kamerose parodo, kaip įranga elgiasi kosmoso sąlygomis. Radarai, teleskopai ir radijo telemetrija seka tikrus palydovus ir patvirtina, kad orbitos fizika atitinka skaičiavimus ir prognozes .
Pamatyk tai gyvenime
- Universiteto studentų komandos, kurios konstruoja „CubeSat“ palydovus Žemės stebėjimui arba technologijų testavimui.
- Studentų skrydžiai dideliame aukštyje oro balionais jutikliams išbandyti prieš skrydį į kosmosą.
- Radijo mėgėjų grupės ir studentų klubai, kurie konstruoja paprastus palydovus arba naudinguosius krovinius radijo ryšiui mokytis.
- Palydovų paleidimo programos, kurios kartu su didesnėmis misijomis į orbitą iškelia daug mažų palydovų .
Išbandyk pats
Kamuoliuko siūbavimas orbitoje
Sauga: Atlikite tai atviroje vietoje, atokiau nuo žmonių ir dūžtančių daiktų.
Priemonės
- mažas kamuoliukas
- virvelė (apie 60 cm)
- atvira erdvė
Žingsniai
- Pririškite vieną virvelės galą prie kamuoliuko, o kitą galą laikykite rankoje.
- Atsistokite atviroje erdvėje ir sukite kamuolį horizontaliu ratu aplink save.
- Stenkitės išlaikyti ratą lygų ir stebėkite virvelės trauką.
- Švelniai paleiskite ir stebėkite, kaip kamuoliukas nuskrenda tiesia linija.
- Kartokite ir keiskite kamuoliuko siūbavimo greitį. Ką tai rodo: Tai modeliuoja, kaip judėjimas į priekį ir centrinė trauka (pvz., gravitacija) palaiko objekto judėjimą išlenkta trajektorija, panašia į orbitą.
Žodynėlis
- Palydovas: objektas, judantis aplink planetą ar mėnulį.
- Orbita: kelias, kuriuo palydovas skrieja aplink Žemę. „CubeSat“: mažas, standartizuotas palydovas, dažnai naudojamas studentų ir mažų komandų.
- Antžeminė stotis: radijo ir antenos įrenginys Žemėje, naudojamas ryšiui su palydovais ir jų sekimui.
DUK
Ar mokiniams reikia daug pinigų palydovui pastatyti?
Paprasto „CubeSat“ sukūrimas vis dar kainuoja nuo tūkstančių iki dešimčių tūkstančių dolerių; išlaidos skiriasi priklausomai nuo projektavimo, bandymų ir paleidimo mokesčių .
Ar vienas mokinys gali vienas paleisti palydovą?
Ne; paleidimui reikalinga komanda, suaugusiųjų priežiūra, institucinė parama ir valdžios institucijų patvirtinimai.
Ar pavojinga statyti palydovus?
Pagrindinė rizika yra techninė ir reglamentinė; saugos taisyklės ir bandymai sumažina fizinį pavojų, tačiau projektai turi atitikti teisines ir radijo taisykles.
Kokių įgūdžių mokiniai išmoksta kurdami palydovus?
Mokiniai mokosi elektronikos, programavimo, sistemų projektavimo, bandymų, komandinio darbo ir projektų planavimo.