Введение и краткая история спутников и спутников н & # 39; связи

Введение и краткая история спутников

Спутник - это любой объект, который вращается вокруг другого о & # 39 объекта (который известен как его основной). Все массы, входящие в состав Солнечной системы, включая Землю, являются спутниками или Солнца, или спутниками тех о & # 39 объектов, как Луна. Определить, какой именно «спутник» в паре тел, не всегда является простым. Поскольку все объекты оказывают гравитацию, на движение первичного объекта влияет также спутник. Если два объекта по своей массе недостаточно похожи, их обычно называют двоичной системой, а не первичным о & # 39; объектом и спутником. Общий критерий о & # 39 объекта, который должен быть спутником, заключается в том, что центр массы двух о & # 39 объектов находится внутри первичного о & # 39 объекта. В общепринятом использовании термин "спутник" обычно означает искусственный спутник (техногенный о & # 39; объект, который вращается вокруг Земли или иного тела).

В мае 1946 В предыдущем проекте экспериментального космического корабля, который проходил в мире, было сказано: "Спутниковая аппарат с соответствующим прибором может быть одним из самых мощных научных инструментов ХХ века. Достижения судна-спутника повлечет последствия. Сопоставима со взрывом атомной бомбы .. . "

Космическая эпоха началась в 1946 году, когда ученые начали использовать захваченные немецкие ракеты V-2 для проведения измерений в верхней атмосфере. К этому периоду ученые использовали воздушные шары, которые прошли в 30 км, и радиоволны для изучения ионосферы. С 1946 по 1952 годы проводились исследования атмосферы с использованием ракет V-2 и Aerobee. Это позволило измерить атмосферное давление, плотность и температуру до 200 км. США рассматривали возможность запуска орбитальных спутников с 1945 года при Бюро аэронавтики ВМС США. Проект RAND ВВС в конце концов опубликовал вышеупомянутый отчет, но не считал, что спутник является потенциальной военной оружием; скорее они считали это инструментом для науки, политики и пропаганды. После давления Американского ракетного общества, Национального научного фонда и Международного геофизического года военные интересы поднялись, и на начале 1955 года ВВС и ВМС работали над Project Orbiter, который участвовал в использовании ракеты "Юпитер С" для запуска небольшого спутника называется Explorer 1 31 января 1958 года.

29 июля 1955 Белый дом объявил, что США намерены запустить спутники до весны 1958 Это стало известным под названием "Авангард проекта". 31 июля Рады объявили, что намерены запустить спутник до осени в 1957 году, а 4 октября 1957 Sputnik I был выведен на орбиту, что инициировало космическую гонку между двумя странами.

Наибольший искусственный спутник, который сейчас вращается вокруг Земли, - Международная космическая станция, которую иногда можно увидеть опрометчивым человеческим глазом.

типы спутников

· Астрономические спутники: это спутники, которые используются для наблюдения за далекими планетами, галактиками и другими космическими о & # 39; объектами.

· Спутники н & # 39; связи: это искусственные спутники, размещенные в пространстве для целей н & # 39; связи, используя радио на микроволновых частотах. Большинство спутников н & # 39; связи используют геосинхронной орбиты или близькогеостационарни орбиты, хотя некоторые последние системы используют спутники с низкой орбитой Земли.

· Спутники наблюдения Земли - это спутники, специально разработанные для наблюдения Земли с орбиты, подобные разведывательных спутников, но предназначены для невоенных целей, таких как мониторинг окружающей среды, метеорология, составление карт и т.п. (см. Особенно Система наблюдения Земли.)

· Навигационные спутники - это спутники радиосвязи времени, передаваемых для того, чтобы мобильные приемники на местности определяли их точное местонахождение. По сравнению четкая линия зрения между спутниками и приемниками на местах в сочетании с постоянно усовершенствованное электроникой позволяет спутниковым навигационным системам измерять расположение к точности на несколько метров в режиме реального времени.

· Разведывательные спутники - спутник наблюдения Земли или спутник н & # 39; связи, развернутый для военных или разведывательных программ. Мало известно о полном мощность этих спутников, поскольку правительства, которые ими управляют, обычно сохраняют информацию, касающуюся их разведывательных спутников.

· Солнечные энергетические спутники - предлагаемые спутники, построенные на высокой орбите Земли, используют микроволновую передачу энергии для излучения солнечной энергии на очень большую антенну на Земле, где ее можно использовать вместо обычных источников питания.

· Космические станции - это техногенные сооружения, предназначенные для жизни людей в космосе. Космическая станция отличается от других пилотируемых космических кораблей тем, что она не имеет основных двигательных или десантных сооружений - зато другие транспортные средства используются как транспорт до станции и из нее. Космические станции предназначены для среднесрочного проживания на орбите в течение периодов недель, месяцев или даже лет.

· Погодные спутники - это спутники, которые в основном используются для наблюдения за погодой и / или климатом Земли.

· Миниатюрные спутники - это спутники необычно малого веса и небольших размеров. Для классификации этих спутников применяются новые классификации мини-спутник (500-200 кг), микроспутник (ниже 200 кг), наноспутник (ниже 10 кг).

типы орбит

Много раз спутники характеризуются своей орбите. Хотя спутник может орбитуваты почти на любой высоте, спутники обычно классифицируются по высоте:

· Низкая орбита Земли (ЛЭО 200 - 1200 км над земной поверхностью)

· Середньоземна орбита (ICO или MEO 1200 - 35286 км)

· Геосинхронная орбита (ГЕО: 35786 км над поверхностью Земли) и геостационарных орбитах (геосинхронная орбита нулевого наклона). Эти орбиты представляют особый интерес для спутников н & # 39; связи и будут детально обсуждены позже.

Высокая орбита Земли (HEO: выше 35786 км)

Следующие орбиты - это специальные орбиты, которые также используются для категоризации спутников:

· Орбита Молнии: это класс высокоэллиптическую орбиты. Спутник, размещенный на этой орбите, проводит большую часть своего времени на определенном участке Земли - явление, известное как апогей. Орбиты Молнии названы в честь серии советских / российских спутников Молнии, которые используют этот орбит с середины 1960-х.

· Гелиосинхронна или солнечно-синхронная орбита: Гелиосинхронна орбита, или чаще солнечная синхронная орбита - это орбита, в которой о & # 39; объект всегда проходит над любой точкой поверхности Земли в тот же местное солнечное время. Это полезная характеристика для спутников, которые изображают земную поверхность в видимой или инфракрасной длинах волн (например, погодные спутники и спутники дистанционного зондирования).

· Полярная орбита: спутник на полярной орбите проходит над или обоими полюсами планеты (или другим небесным телом) на каждом обороте.

· Орбита переноса Гомана Для этого конкретного типа орбиты чаще идентифицировать спутник как космический аппарат. В космонавтике и космической технике орбита переноса Гомана - это орбитальный маневр, который перемещает космический корабль с одной орбиты на другую.

· Суперсинхронна орбита или дрейфовая орбита: орбита выше ГЕО. Спутники будут плыть в западном направлении.

· Субсинхронна орбита или дрейфовая орбита: орбиты, близкие к ГЕО, но ниже. Используется для спутников, которые изменяются станции в восточном направлении.

Спутники н & # 39; связи

Спутник н & # 39; связи (иногда сокращен до Комсат) - это искусственный спутник, расположенный в космосе для целей телекоммуникаций. Современные спутники н & # 39; связи используют геосинхронной орбиты, орбиты Молнии или низкие орбиты Земли.

Для фиксированных услуг спутники н & # 39; связи обеспечивают технологию, дополняет технологию волоконно-оптических подводных кабелей н & # 39; связи. Для мобильных приложений, таких как связь на судах и самолетах, базирующихся на спутниковой связи, только жизнеспособные средства связи & # 39; связи, как применение других технологий, таких как кабель, нецелесообразно или невозможно.

Ранние миссии: Происхождение спутникового н & # 39; связи можно проследить в статье, написанной Артуром К. Кларком в 1945 году. Он предположил, что радиорелейная спутник на экваториальной орбите в течение 24 часов оставаться неподвижным относительно земной поверхности и может использоваться для радиосвязи & # 39; связи дальнего радиуса действия, поскольку это приблизится к ограничений, накладываемых кривизной Земли. Sputnik 1, первый в мире искусственный спутник (без н & # 39; связи), был запущен 4 октября 1957 Первым спутником для ретрансляции н & # 39; связи был проект SCORE в 1958 году, который использовал магнитофон для хранения и пересылки голосовых сообщений. Он был использован для того, чтобы от Президента Эйзенхауэра послать Рождественское поздравление мира. NASA запустила спутник Echo в 1960 году. Этот алюминиевый баллон Mylar размером 100 футов служил пассивным отражателем для радиосвязи & # 39; связи. Courier 1B (построен Philco) также был запущен в 1960 году, был первым в мире активным спутником ретранслятора. Ниже приведены детали вех истории спутникового н & # 39; связи: -

· Герман Поточник - описывает космическую станцию ​​на геосинхронной орбите - 1928

· Артур К. Кларк - предлагает станцию ​​на геосинхронной орбите для ретрансляции н & # 39; связи и телевизионного вещания - 1945

· Проект SCORE - первый спутник н & # 39; связи - 1958

· Echo I - первый пассивный рефлекторный спутник - август 1960

· Кур & # 39; Премьер 1В - первый активный спутниковый ретранслятор - октябрь 1960

· Telstar - первый активный спутник прямого ретрансляции, предназначенный для передачи телевидения и высокоскоростной передачи данных. Телстар был размещен на эллиптической орбите (завершается раз в 2:00 37 минут), вращаясь под углом 45 ° над экватором. Июль 1962

· Syncom - первый спутник н & # 39; связи на геосинхронной орбите. Syncom 2 вращался вокруг Земли один раз в день с постоянной скоростью, но, поскольку все еще имел движение на север-юг, для ее отслеживания требовалось специальное оборудование. 1963

· OSCAR-III - первый любительский спутник ра & # 39; связи - март 1965

· Молния - первый советский спутник н & # 39; связи, высокоэллиптическую орбита - октябрь 1965

· Early Bird - первый спутник коммерческого обслуживания INTELSAT - апрель 1965

· Орбита - первая национальная телевизионная сеть на базе спутникового телевидения - ноябрь 1967

· Anik 1 - первая национальная система спутникового телевидения, Канада - 1973

· Вестер 1 - первый спутник геосинхронной н & # 39; связи в США - апрель 1974

· Экран - первый серийный спутник связи телевидения прямого домой 1976

· Palapa A1 - первый спутник н & # 39; связи в Индонезии - 8 июля 1976

· TDRSS - первый спутник, предназначенный для предоставления услуг ретрансляции н & # 39; связи для других космических аппаратов. - 1983

· Mars Global Surveyor - первый спутник н & # 39; связи на орбите вокруг другой планеты (Марс) - 1997 год

· Космический аппарат Кассини передает изображение Земли с зонда Гюйгенс, когда он приземляется на Луну Сатурна, Титан, дольше реле на сегодняшний день. - 2005. - 14 января

В зависимости от потребности, спутники н & # 39; связи могут размещаться на орбитах различных типов. Мы обсуждаем несколько распространенных типов: -

(A) геостационарную орбиту спутники: Спутник на геостационарной орбите, кажется, находится в неподвижном положении для наблюдателя наземных. Геостационарный спутник вращается вокруг Земли с постоянной скоростью один раз в день над экватором. Геостационарная орбита полезна для коммуникационных программ, поскольку наземные антенны, которые должны быть направлены к спутнику, могут эффективно работать без необходимости дорогостоящего оборудования для отслеживания движения спутника. Специально для приложений, требующих большого количества наземных антенн (например, прямого распространения телевизора), экономия наземного оборудования может больше чем оправдать лишние расходы и бортовую сложность подъема спутника на относительно высокую геостационарную орбиту.

Концепция геостационарного спутника н & # 39; связи впервые была предложена Артуром К. Кларком, опираясь на работу Константина Циолковского и на работу Герман Поточник 1929 (Написанная Герман Ноордунг) Das Problem der Befahrung des Weltraums - der Raketen-motor. В октябре 1945 года Кларк опубликовал статью под названием "Внеземные реле" в британском журнале Wireless World. В статье описаны основы размещения искусственных спутников на геостационарных орбитах с целью передачи радиосигналов. Таким образом, Артура К. Кларка часто цитируют как изобретателя спутника н & # 39; связи.

Первым спутником геостационарного н & # 39; связи был Anik 1, канадский спутник, запущенный в 1972 году. Впоследствии США запустили собственные спутники геостационарного н & # 39; связи, а Western Union запустил свой спутник Westar 1 в 1974 Да RCA Americom (позже GE Americom, теперь SES Americom) запустил Satcom 1 в 1975 году.

Именно Satcom 1 способствовал предоставлению ранних каналов кабельного телевидения, таких как WTBS (сейчас TBS Superstation), HBO, CBN (теперь семейство ABC) и канал Weather, которые стали успешными, поскольку эти каналы распространяли свое программирования на весь локальный кабель Телевизионные головы с помощью спутника . Кроме того, это был первый спутник, который использовали широковещательные телевизионные сети в США, как ABC, NBC и CBS, чтобы распространять свои программы на всех своих локальных дочерних станциях. Причина того, что Satcom 1 настолько широко используется, состоит в том, что он имел вдвое большую способность н & # 39; связи Westar 1 (24 транспондеры в отличие от Westar 1 & # 39; s 12), что привело к снижению затрат на использование транспондеров .

К 2000 году космические и коммуникационные системы Х & # 39; юз (теперь спутниковые системы Boeing) построили почти 40 процентов спутников, которые обслуживаются по всему миру. Другие основные производители спутников - Space Systems / Loral, Lockheed Martin (принадлежит бывшему бизнеса RCA Astro Electronics / GE Astro Space), Northrop Grumman, Alcatel Space и EADS Astrium.

(B) Спутники с низкой орбитой Земли: Низкая орбита Земли, как правило, круговой орбитой около 150 километров над земной поверхностью и, соответственно, период (время обращения вокруг Земли) примерно 90 минут. -За малой высоты этих спутников видно лишь в радиусе примерно 1000 километров от точки спутника. Кроме того, спутники на низькоземний орбите быстро меняют свое положение относительно положения земли. Поэтому даже для локальных программ требуется большое количество спутников, если миссия требует бесперебойной связи.

Спутники с низкой орбитальной орбите дешевле размещаться в пространстве, чем геостационарные спутники, и через их близость к земле потребует меньшей силы сигнала. Таким образом, происходит торговля между количеством спутников и их цене. Кроме того, существуют важные различия в бортовом и наземном оборудовании, необходимом для поддержания обоих видов миссий.

Группа спутников, работающих согласованно, известная как спутниковое созвездие & # 39; я. Два таких созвездия & # 39; я, которые были предназначены для обеспечения телефонной телефонии, прежде всего для отдаленных районов, были Iridium и Globalstar. Система Iridium имеет 66 спутников. Еще одно созвездие спутников LEO, которое поддерживало предприниматель Майкрософт Пол Аллен, мало иметь 720 спутников. Можно также предложить прерывистое покрытие с помощью спутника низкой орбиты Земли, способного хранить данные, полученные при прохождении над одной частью Земли, и передавать их позже во время прохождения над другой частью. Это касается системы CASCADE канального спутника н & # 39; связи CASSIOPE в Канаде.

(C) Спутники Молнии Как было сказано, геостационарные спутники ограничены для работы над экватором. Как следствие, они не всегда пригодны для предоставления услуг на больших широтах, ибо на больших широтах геостационарный спутник может показаться низким на (или даже ниже) горизонте, влияя на связь и вызывая багатошлях (интерференция, вызванная сигналами, отражаются от земли заземлена антенна). Первый спутник серии «Молния» был запущен 23 апреля 1965 и был использован для экспериментальной передачи телевизионного сигнала от московской восходящей станции к станции нисходящей линии н & # 39; связи, расположенных на Дальнем Востоке России, в Хабаровске, Магадане и Владивостоке. В ноябре 1967 Советские инженеры создали уникальную систему национальной телевизионной сети спутникового телевидения под названием Orbita, базировавшейся на спутниках Молнии.

Орбита Молнии может быть привлекательной альтернативой в таких случаях. Орбита Молнии сильно наклонена, что гарантирует хорошую высоту над выбранными положениями во время северной части орбиты. (Подъем - это степень положения спутника над горизонтом. Таким образом, спутник на горизонте имеет нулевую высоту, а спутник непосредственно над головой имеет высоту 90 градусов). Кроме того, орбита Молнии разработана настолько, что спутник проводит большую часть своего времени на дальних северных широтах, во время которых ее наземный следует движется лишь незначительно. Ее период составляет юга, так что спутник будет доступен для работы над целевым регионом в течение восьми часов через каждую вторую революцию. Таким образом, созвездия & # 39; я трех спутников Молнии (плюс орбитни запасы) может обеспечить бесперебойное охвата.

Спутники Молнии обычно используются для телефонии и телевизионных услуг по России. Іншим додатком є ​​використання їх для мобільних радіосистем (навіть на нижчих широтах), оскільки автомобілям, що подорожують міськими районами, потрібен доступ до супутників на високій висоті, щоб забезпечити хороший зв’язок, наприклад. за наявності високих будівель.

Застосування супутників

(a) Телефонія: Одне з головних застосувань супутника зв'язку - це надання міжміських телефонних послуг. Підключення здійснюється переважно через множинний доступ з поділом частоти (FDMA) або множинним доступом з множинним доступом часу (TDMA). Абоненти телефону можуть бути підключені через мережу обмінів, які, в свою чергу, з'єднані із земними станціями супутникового зв’язку, які висхідні лінії зв'язку передають до супутника для подальшої обробки.

(b) Телебачення і радіо: для телебачення і радіо використовуються два типи супутників:

(i) Супутник прямого мовлення (DBS): Супутник прямого мовлення - це супутник зв'язку, який передає невеликі супутникові антени DBS (зазвичай діаметром 18 "до 24"). Супутники прямого мовлення зазвичай працюють у верхній частині діапазону Ку. Технологія DBS використовується для орієнтованих на DTH (Direct-To-Home) супутникових телевізійних послуг, таких як DirecTV та Dish Network у США, ExpressVu в Канаді та Sky Digital у Великобританії.

(ii) Супутник фіксованого сервісного обслуговування (FSS): Використовуйте смугу C та нижні частини діапазонів Ku. Зазвичай вони використовуються для трансляції каналів до телевізійних мереж та місцевих партнерських станцій (наприклад, канали програм для мережевого та синдикованого програмування, прямого ефіру та віддалених передач), а також використовуються для дистанційного навчання в школах та університетах, на бізнес-телебаченні ( BTV), відеоконференції та загальні комерційні телекомунікації. Супутники FSS також використовуються для розповсюдження національних кабельних каналів до головних каналів кабельного телебачення. Супутники FSS відрізняються від супутників DBS тим, що вони мають меншу потужність радіочастотного випромінювання, ніж останні, що вимагає набагато більшої тарілки для прийому (діаметром від 3 до 8 футів для діапазону Ku та 12 футів для діапазону С). Супутникова технологія FSS також спочатку застосовувалася для супутникового телебачення DTH з кінця 1970-х на початку 1990-х років у США у вигляді приймачів та посуду TVRO (TeleVision Receive Only) (також велика страва, або більш відома як велика потворна страва, системи). Він також використовувався у своїй формі діапазону Ku для неіснуючої послуги супутникового телебачення Primestar.

(c) Мобільні супутникові технології: Спочатку доступні для трансляції на стаціонарні телевізійні приймачі, до 2004 року популярні мобільні додатки прямого мовлення з'явилися з появою двох супутникових радіосистем у США: Sirius та XM Satellite Radio Holdings. Деякі виробники також представили спеціальні антени для мобільного прийому телебачення DBS. Використовуючи технологію GPS як орієнтир, ці антени автоматично націлюються на супутник незалежно від того, де або як знаходиться транспортний засіб (на якому антена встановлена). Ці мобільні супутникові антени користуються популярністю у деяких власників рекреаційних транспортних засобів. Такі мобільні антени DBS також використовуються JetBlue Airways для DirecTV (постачається LiveTV, дочірня компанія JetBlue), яку пасажири можуть переглядати на борту на РК-екранах, встановлених на сидіннях.

(d) радіоаматорське радіо: радіоаматорські аматори мають доступ до супутників OSCAR, призначених спеціально для передачі радіоаматорського руху. Більшість таких супутників функціонують як космічні ретранслятори, і до них, як правило, звертаються любителі, оснащені УКХ- або УКХ-радіоапаратурами, і високонаправлені антени, такі як Yagis або антени. Через обмеження наземної аматорської техніки більшість любительських супутників запускаються на досить низькі орбіти Землі і розраховані на обробку лише обмеженої кількості коротких контактів у будь-який момент часу. Деякі супутники також надають послуги пересилання даних за допомогою X.25 або подібних протоколів.

Послуги супутникового широкосмугового зв’язку: Останніми роками технології супутникового зв'язку використовуються як засіб для підключення до Інтернету за допомогою широкосмугового зв'язку. Це може бути дуже корисним для тестування користувачів, які знаходяться у віддалених районах, і не можуть отримати доступ до широкосмугового або комутованого зв'язку.

Країни з можливістю запуску супутникового зв'язку

Цей список включає округи, які мають незалежну можливість розміщення супутників на орбіті, включаючи виробництво необхідного ракетного апарату. Ще багато країн побудували супутники, які були запущені за допомогою інших. Французькі та британські можливості тепер підпорядковані Європейським Союзом в рамках Європейського космічного агентства.

Перший запуск по країні

Країна рік першого запуску Перший супутник

Росія 1957 р. "Спутник 1"

Сполучені Штати 1958 р. "Провідник 1"

Франція 1965 р. "Астерікс"

Японія 1970 року "Осумі"

Китай 1970 року "Донг Фанг Хонг I"

Великобританія 1971 року "Просперо Х-3"

Європейський Союз 1979 "Аріана 1"

Індія 1980 року "Рохіні"

Ізраїль 1988 "Офеа 1"

Іран 2005 "Сіна 1"

У 1998 році Північна Корея заявила, що запустила супутник, але це ніколи не було підтверджено, і, як вважають, це було прикриттям для тестового запуску ракети "Тееподонг-1" над Японією (Див. Квангмюнсун).

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *