Целта на разработката е да запознае читателите с понятието за космическа инфраструктура, нейните обекти и възможностите за изучаването й посредством онлайн платформи, предлагащи образователни видео материали, реалистични симулации и визуализации, както и софтуерни продукти с отворен код. Акцентира се върху методите за провеждане на дистанционни изследвания, както и върху конкретни приложения на малките сателити за дистанционни изследвания на Земята. Разгледани са съвременни сателитни комуникации и технологии и са представени нови тенденции в дизайна на космически апарати, антени и сателити.
Ключови думи:
Космическа инфраструктура, малки сателити, дистанционни изследвания
Според актуална дефиниция на НАТО (NATO – North Atlantic Treaty Organization) от 2021 г. космическата инфраструктура (CSI – Critical Space Infrastructure) aналогично на наземната критична инфраструктура също може да бъде определена като критична и представлява съвкупност от “взаимозависими системи, обхващащи работна сила, околна среда, съоръжения и многопосочни взаимодействия, необходими за поддържане на жизненоважни обществени функции, здраве, безопасност, сигурност, икономическо или социално благополучие на хората, чието унищожаване или разрушаване би оказало значително негативно въздействие при определени обстоятелства”.
При декомпозиране на понятието би следвало да се дефинира каква е същността на двата термина, които го изграждат. Терминът „инфраструктура“, който има латински произход („инфра“ – фундамент, „структура“ – строеж, разположение, взаимодействие), е въведен през XIX век от швейцарския офицер и генерал Антоан – Хенри Жомини. Според библиографските източници той добива гражданственост по време на Втората световна война, когато се употребява предимно в логистиката за обозначаване на всички фиксирани и недвижими инсталации и средства за осигуряване и контрол на въоръжените сили.
Определението „космическа“ води началото си от разбирането за космическо пространство или това е пространството извън земната атмосфера. Околоземното космическо пространство се простира на около 10 земни радиуса и представлява област около Земята с физически характеристики, които се различават от тези на междупланетното пространство (концентрации на заредени и неутрални частици; енергия на тези частици; магнитно и електрическо поле).
Височината от 100 km се приема за границата между аеронавтиката и космонавтиката, докато според Национално управление по въздухоплаване и изследване на космическото пространство, НАСА (NASA – National Aeronautics and Space Administration) Космосът започва на височина 122 km, защото на тази височина космическите кораби включват бордовите си двигатели и преминават в режим на аеродинамично управление.
Проф. Теодор фон Карман успява да докаже експериментално, че на височина от 100 km над морското ниво земната атмосфера е разредена и за да преодолеят това, летателните апарати трябва да развият голяма подемна сила, движейки се с първа космическа скорост. По този начин се избягва падането им на Земята.
За първа космическа скорост се приема най-малката начална скорост, която е необходима за тяло, за да стане изкуствен спътник на друго небесно тяло, от което е изстреляно (за Земята V1=7,91 km/s, докато за Луната е 1,68 km/s.). Тази зависимост се описва чрез формулата:
V1 = GMr, (1)
където G е фундаментална физична константа, определяща силата на привличане между две тела (гравитационна константа): G = (6,67428 ± 0,00067) x 10-11m3kg-1s-2, М – масата на Земята (М = 5,9736.1024 kg), r – разстоянието от обекта до центъра на Земята. Според закона за всеобщото привличане на Нютон силата на привличане, действаща между две тела с маси m1 и m2, намиращи се на разстояние r, e равна на:
F = Gm1m2r2(2)
Следователно условието за летене се обяснява със закона на Архимед, съгласно който всяко тяло, намиращо се в атмосферата, е под въздействието на Архимедова сила. Телата в полет имат архимедова сила F, която е по-голяма от силата на тежестта G.= mg. Тази зависимост се изразява със следната формула:
F = ρgV > mg, (3)
където ρ – плътността на въздуха 1,3 kg.m-3, g – земно ускорение (9,8 m/s), a V – обемът на тялото. Предвид, че m = ρ1V , където ρ1 е плътността на тялото, то условието за излитане се свежда до ρ > ρ1.
гл. ас. д-р Йоана Иванова
