Искусственные спутники Земли обращаются вокруг нее по постоянным круговым или эллиптическим орбитам. Спутник может двигаться либо по полярной орбите, облетая планету от полюса к полюсу, либо по экваториальной, либо по любой промежуточной. Спутник появляется в небе несколько раз в сутки, если ему задана низкая околоземная орбита, или сохраняет одно положение в случае геостационарной орбиты. В первом из экспериментов вы сами увидите, как возникает геостационарная орбита.
Тип задаваемой орбиты определяется назначением спутника. Большинство спутников связи и метеорологических располагаются на геостационарной орбите на высоте 36 ООО км над экватором. Они движутся со скоростью, примерно равной скорости обращения Земли, и поэтому кажутся неподвижными, как бы зависая над одним местом поверхности. Стоит единожды настроить тарелку радиоприемной антенны на спутник, и вам уже не придется менять ее пространственную ориентацию. Другие спутники требуют, чтобы антенны-тарелки следовали за ними, когда они совершают свой путь по небу. Второй эксперимент покажет вам, каким образом спутники передают сигналы из одного места в другое.
Геостационарная орбита
Вам понадобится:
15 полосок тонкого синего картона; 30 полосок тонкого красного картона; веревка.
С помощью нарезанных разноцветных полосок картона выложите на земле синий круг, а затем с наружной его стороны — красный круг большего размера. Возьмите в руки один конец веревки и попросите приятеля подержать второй конец.
Обойдите по периметру синий (внутренний) круг, а ваш напарник пусть следует по периметру красного (внешнего). Внутренний синий круг в данном случае обозначает Землю, а внешний красный — околоземную орбиту спутника. Если ваш «орбитальный напарник» будет двигаться не быстрее и не медленнее вас, значит, его орбиту можно назвать геостационарной.
Сделаем спутник-ретранслятор
Вам понадобится:
Ножницы; синяя бумага; жестяная банка; скотч; длинная линейка; тонкий картон; плоское зеркальце; пластилин; источник света (фонарь).
Ножницами вырежьте из синей бумаги прямоугольник — достаточно большой, чтобы обернуть им жестяную банку. Закрепите его скотчем в таком положении. Это будет ваша базовая приемная станция на Земле.
Отмерьте с помощью линейки кусочек картона 10 х 10 см. Вырежьте его и приклейте к одной стороне жестяной банки. Это будет антенна приемной станции.
Поставьте теперь банку на пол. Возьмите длинную линейку (или портновский метр) и тоже положите на пол — прямой дорожкой, чтобы она вела точно к банке, но касалась ее с той стороны, где нет антенны (как показано на фотографии).
Установите зеркало на линейке примерно в 75 см от банки. Оно будет искусственным спутником на геостационарной орбите, передающим сигналы.
Выключите свет в комнате и поместите фонарь немного в стороне и позади банки-станции, фонарь будет излучать свет в точности так же, как наземный передатчик посылает в пространство свои радиоволны.
Включите фонарик. Попробуйте передвинуть зеркальце вдоль линейки и двигайте до тех пор, пока световой луч от фонарика не отразится в зеркале-спутнике и не попадет затем на антенну банки-станции.
Перенаправленные радиосигналы
Спутники связи на геостационарных экваториальных орбитах позволяют направить радиоволны в любое место на земной поверхности. Радиоволны, излучаемые станцией на одной стороне планеты, могут быть направлены на спутник связи с заданной орбитой. Затем тот ретранслирует (фактически перенаправляет) радиосигналы на приемную станцию, расположенную на противоположной стороне Земли.