Как работает спутниковая связь

Спутниковая связь — один из видов радиосвязи, осуществляемый между стационарными или подвижными Земными станциями, где в качестве ретрансляторов используются искусственные спутники Земли.

В 1945 году Артур Кларк — английский изобретатель, писатель, ученый — предложил создание системы расположенных на геостационарной орбите спутников, которые бы способствовали организации глобальной системы связи, однако изобретение так и не было им запатентовано.

Необходимость создания глобальной телефонной связи подтолкнула страны Запада, а также США к проведению первых исследований в области спутниковой связи, которые начали осуществляться во второй половине 50‑х годов.

Первый искусственный спутник Земли, оснащенный радиоаппаратурой, был запущен в СССР в 1957 году, а 12 августа 1960 года службы США вывели на орбиту высотой 1500 км космический аппарат «Эхо-1», выполнявший роль пассивного ретранслятора.

Первый активный спутник «Телстар», который транслировал одну телепрограмму или поддерживал двустороннюю телефонную связь по 60 каналам, был запущен 10 июля 1962 года.

Договор о создании международной организации Intelsat по вопросам спутниковой связи был подписан 11-ю странами 20 августа 1964 года без участия СССР, к тому времени имевшего собственную успешную программу реализации спутниковой связи для Министерства Обороны. Гражданская связь начала развиваться здесь только с 1971 года.

Первый спутник коммерческого назначения Early Bird корпорации COMSAT, который мог обеспечить уже до 240 каналов связи, был запущен на орбиту 6 апреля 1965 года. Он обладал полосой пропускания, равной 50 МГц, а созданный позднее Intelsat IX — 3456 МГц.

Спутниковая связь: что такое и как работает

Что такое спутниковая связь
Спутниковая связь — это обмен данными между несколькими земными станциями через спутник с помощью электромагнитных волн. Именно электромагнитные волны отвечают за передачу визуальной и звуковой информации — работу теле- и радиовещания, IP-телефонии, двухстороннего интернета и т. д.

Возможности спутниковой связи
До появления спутников для передачи информации на дальние расстояния использовались 2 других способа радиосвязи:
• Тропосферная радиосвязь — основана на распространении земных волн, может использоваться для частот до 30 МГц.
• Ионосферная радиосвязь — основана на распространении пространственных волн, может использоваться для частот 30–40 МГц.

Эти два способа обмена информацией позволяли передавать сигнал на ограниченное расстояние — максимум 1 500 км. Использование технологии спутниковой связи позволило снять это ограничение — с ее помощью сигнал может передаваться между наземными объектами (земными станциями), которые могут находиться даже на разных материках.

Спутниковая связь — история развития и принцип работы спутника

Использование космических аппаратов для обмена данными позволяет:
• обеспечить значительно большую зону покрытия по сравнению с наземными системами;
• обмениваться информацией между любыми объектами на поверхности Земли — например, можно отправить видео из России в Австралию или наоборот.

Общий принцип работы
Спутниковый канал связи включает 3 основные составляющие:
• передающая земная станция;
• спутник связи — выступает в качестве ретрансляционной станции;
• принимающая земная станция.

Обмен данными происходит в следующем порядке.
1. Информация от передающей земной станции направляется к спутнику по восходящей линии связи в виде высокочастотного мощного сигнала.
2. Космический аппарат принимает сигнал, усиливает его, изменяет его частоту для передачи на принимающую земную станцию.
3. После этого сигнал с изменённой частотой направляется по нисходящей линии связи к принимающей земной станции, расположенной в зоне покрытия спутника.

Частота, на которой данные поступают к спутнику, называется частотой восходящей линии связи. Частота, на которой информация передаётся назад на Землю, называется частотой нисходящей линии связи.

Разные частоты для передающего и приёмного каналов используются для того, чтобы убрать помехи при одновременном приёме и передаче данных космическим ретранслятором.

Виды спутниковой связи
Современные спутниковые системы связи можно классифицировать по типу используемых орбит:
• системы на геостационарной орбите;
• системы на низких круговых орбитах;
• системы на высокоэллиптических орбитах.

Коммерческое применение спутниковой связи началось с космических аппаратов на геостационарной орбите. Их главное преимущество – «неподвижность» космического аппарата относительно поверхности Земли, что позволяет создавать стабильные зоны обслуживания. Основной недостаток – большая высота орбиты (около 36 тысяч километров), что предъявляет высокие требования к энергетике спутников и земных станций и вызывает бо́льшую задержку сигнала.

Есть два основных типа геостационарных космических аппаратов по типу организации зон обслуживания:
• КА с контурными зонами обслуживания (их еще называют традиционными или классическими);
• КА с многолучевыми зонами обслуживания (другое название — HTS, от английского high-throughput satellite – спутник с высокой пропускной способностью).

Традиционные спутники имеют несколько больших контурных лучей. Переиспользование частот возможно только в разных региональных лучах, находящихся друг от друга на достаточном расстоянии, чтобы обеспечить развязку. В итоге суммарный частотный ресурс, предоставляемый спутником, можно увеличить главным образом за счет поляризационного уплотнения. У HTS зона покрытия разделена на участки, каждый из которых закрывается собственным маленьким сфокусированным лучом. Каждый луч закрывает несколько процентов от зоны покрытия обычного спутника. Узконаправленные лучи обеспечивают многократное повторное использование частот по сравнению с одним или несколькими обычными лучами. HTS-лучи имеют угловую ширину от 0,2° до 1,5°. Количество лучей, доступных на спутнике, — от нескольких десятков до нескольких сотен. И частотный ресурс может превышать рабочую полосу в десятки и сотни раз.

В настоящее время используются оба типа геостационарных КА, при этом контурные спутники оптимально использовать для телевещания, VSAT-приложений, а HTS — для передачи данных и интернет-сервисов.

В последние годы большое развитие получили системы спутниковой связи на низких круговых орбитах. Данные системы в основном обеспечивают глобальное покрытие всего земного шара и состоят из сотен, тысяч или даже десятков тысяч космических аппаратов. Основные преимущества таких систем — низкое время задержки распространения сигнала и небольшая энергетика абонентских терминалов, что позволяет делать их достаточно миниатюрными. Основные недостатки — огромные капитальные затраты на создание таких систем и необходимость отслеживать положение спутников антеннами абонентских терминалов, что увеличивает их сложность.

Системы спутниковой связи на высокоэллиптических орбитах интересны, прежде всего, для стран, находящихся в приполярных широтах, поскольку связь со спутниками на геостационарной орбите из этих районов отсутствует или нестабильна.

Архитектура сетей спутниковой связи
Есть различные способы организации спутниковых сетей связи, к самым распространенным относятся:
• односторонняя передача данных — к этой группе относится радио- и телевещание, когда сигнал ретранслируется всем подключённым пользователям в зоне покрытия конкретного космического аппарата (характерна для традиционных КА);
• двухсторонняя передача данных «точка – точка», когда стационарные земные станции обмениваются данными напрямую через спутник;
• двухсторонняя передача данных в системе «Звезда»: требуется центральная земная станция (Телепорт). Весь трафик от передающих земных станций сначала идет через КА на Телепорт, затем с Телепорта через КА — на принимающие земные станции (характерно для многолучевых КА).

Сейчас в России активно развивается производство спутников. ООО «Газпром СПКА» — один из участников этого процесса. На основе производственных мощностей компании ведётся проектирование, а в дальнейшем — сборка и испытания космической техники различного назначения.

Как это работает. Спутниковая связь

Как это работает. Спутниковая связь

Система спутниковой связи – это целый комплекс оборудования, состоящего из ретранслятора на орбите и определенного количества наземных станций. Работа этой системы невозможна без специальных усилителей мощности радиосигнала. Крупнейшим в России создателем такой аппаратуры является «Росэлектроника». Предприятия холдинга на протяжении десятилетий обеспечивают электронную базу отечественных спутников.

Как появились «внеземные ретрансляторы»

Считается, что история спутниковой связи начинается в 1945 году, с небольшой статьи «Внеземные ретрансляторы» английского ученого Артура Кларка. Рассуждая о возможностях улучшения связи, автор предложил, казалось бы, простую идею – поднять антенну на максимальную высоту. «Внеземной ретранслятор» на околоземной орбите принимал бы сигналы от наземного источника и передавал бы его дальше. Таким образом всего один спутник может покрыть огромную зону. Качество согнала при этом также возрастает, количество принимающих станций может быть неограниченным и не нужно строить дополнительные наземные ретрансляторы.

Развитие науки в области освоения космоса позволило в скором времени осуществить предсказания Артура Кларка. Исследования возможностей использования искусственных спутников Земли в качестве радиоретрансляторов начались уже во второй половине 1950-х годов. Вывести их из теоретической плоскости в практическую удалось советским ученым. 4 октября 1957 года в СССР был осуществлен запуск первого в мире искусственного спутника Земли. Он не только положил начало космической эры, но и заложил основы спутниковой связи. Это был первый объект в космосе, сигналы которого принимались на Земле.

Макет_2_первых_искусственных_спутников_Земли.jpg
Фото: Минобороны РФ / wikimedia.org

Спустя три года, в августе 1960-го, американцами был выведен на орбиту космический аппарат «Эхо-1». Его оболочка, диаметром 30 метров и покрытая металлом, выполняла функции пассивного ретранслятора. Первый в мире активный спутник связи «Телстар» был запущен в 1962 году. Совсем скоро к нему присоединился первый советский спутник связи «Молния-1». В октябре 1965 года его наследник «Молния-2» позволил начать регулярную эксплуатацию линии дальней связи через искусственный спутник Земли.

С тех пор спутниковая связь неуклонно развивалась, а значит на орбиту с каждым годом выводилось все больше спутников. Сегодня вокруг Земли вращаются в общей сложности около 8 тыс. спутников.

Принцип действия спутниковой системы связи

Система спутниковой связи и вещания – это не только ретранслятор на орбите, но и определенное количество наземных станций. Принцип функционирования не изменился с годами – сигнал подается от одной из наземных станций на спутник, с которого он ретранслируется на другие объекты в рамках зоны покрытия. Спутниковый ретранслятор может быть пассивным или активным. В первом случае не происходит никакой коррекции сигнала, вся «надежда» только на широкую зону охвата ретранслятора. Таким был, к примеру, вышеупомянутый американский «Эхо-1».

Современные спутниковые системы связи используют активные ретрансляторы, которые не только принимают сигнал с наземной станции, но и усиливают его. Поэтому основными элементами спутников связи являются усилители мощности радиоволны, которые позволяют увеличить расстояние доставки радиосигнала. Наиболее эффективными среди них признаны лампы бегущей волны (ЛБВ) – электровакуумные приборы, способные усилить мощность в сотни тысяч раз. Лампы бегущей волны применяются и в наземной аппаратуре системы спутниковой связи.

Один из крупнейших в России разработчиков и производителей таких приборов – холдинг «Росэлектроника» Госкорпорации Ростех. Сегодня он объединяет легендарные в отрасли предприятия: фрязинский «Исток», московские Государственный завод и НПП «Пульсар», саратовский «Алмаз». Продукцией данных предприятий комплектовались, в частности, спутники связи «Молния-1», «Молния-2», «Горизонт», «Радуга», «Глобус-1» и «Глобус-1М», «Луч», «Галс», «Целина», «Экспресс», «Меридиан» и другие.

23231462_1997087457212598_2146485700880745363_n.jpg
Советский спутник связи «Молния-1»

Стоит отметить, что выходная мощность ЛБВ первого советского спутника связи «Молния-1» в десять раз превышала показатель американского «Телстара». Это сделало возможным использовать в наземной аппаратуре малогабаритных приемных антенн, что в свою очередь позволило создать в СССР в 1968 году первую в мире общегосударственную сеть спутникового телерадиовещания в рамках системы «Орбита». Успех советских инженеров никто не смог повторить на протяжении последующих семи лет.

Эволюция ЛБВ: усилители мощности нового поколения

С развитием спутниковой связи эволюционировали и лампы бегущей волны для систем космического назначения – в несколько раз увеличился срок эксплуатации, вдвое вырос КПД. Новое поколение ЛБВ могут удивить и другими характеристиками. К примеру, недавно на саратовском «Алмазе» были разработаны облегченные лампы бегущей волны с радиационным охлаждением и выходной мощностью до 160 Вт.

Новые изделия будут использоваться в перспективных спутниках космической связи типа «Экспресс», что позволит заменить используемые в российских спутниках зарубежные приборы. Кроме того, реализация проекта позволит унифицировать лампы бегущей волны – сферы применения расширятся, а расходы и сроки создания новых космических аппаратов сократятся.

2883c9cf45fea5ba2946ccd08f985647.jpg

Лампы бегущей волны производства «Росэлектроники» не только способны приблизить самые удаленные, а порой и труднодоступные уголки нашей огромной страны, но и показать самые далекие объекты Вселенной. НПП «Алмаз» участвует в грандиозной программе создания космической обсерватории «Миллиметрон» (проект «Спектр-М»). На расстоянии 1,5 млн километров от Земли будет расположен 10-метровый космический телескоп. Для «Миллиметрона» разрабатываются лампы бегущей волны нового поколения, способные обеспечить с высокой скоростью передачу на Землю больших объемов информации по каналам спутниковой связи. Эти данные позволят исследовать структуру ядер галактик, черных дыр, пульсаров, изучать реликтовое излучение, искать самые ранние следы формирования Вселенной.

Принцип работы спутникового сигнала

Суть работы спутниковых ретрансляторов состоит в передаче радиоволн от наземного транслятора в ретранслятор – спутник, расположенный в космосе на расстоянии геостанционной орбиты – то есть, почти 36 000 км от Земли, откуда он передает сигнал на принимающую станцию.

У истоков появления спутниковой связи стояли пассивные ретрансляторы, которые принимали сигнал, а затем отдавали его при значительном падении мощности. Для этого на принимающей станции использовались так называемые ресиверы, которые многократно усиливали сигнал. В современных спутниках используется активная технология (транспондеры), то есть все необходимое для приема, обработки и усиления сигнала уже присутствует в самих спутниках

Скорость передачи данных таким методом настолько высока, что становится возможным трансляция телефонного сигнала и прямых эфиров с огромной скоростью и минимальными задержками. Зоны покрытия у современных провайдеров настолько обширно, что позволяют наслаждаться спутниковым ТВ даже в самых удаленных районах и регионах, где другие способы связи бессильны.

Технология спутниковой связи используется не только для домашнего интернета, телефонной связи и телевидения, но также и в специальных мощных спутниковых мобильных телефонах, их также активно используют в автомобилях, их применяют журналисты и корреспонденты, работающие в труднодоступных местах нашей планеты.

Привычные нам «тарелки» вовсе неспроста имеют такую фому. Она связана с тем, что сигнал нужно не только принять, но и сфокусировать в единой точке перед его ретрансляцией непосредственно в ваш ТВ или телефон. Именно функцию «сбора» выполняет концентрическая антенна, имеющая форму тарелки.

Как улучшить качество спутникового сигнала

«Что делать, если нет сигнала от спутниковой антенны?» — вот очень распространенный вопрос от многих абонентов провайдеров спутниковой связи. Прежде всего надо разобраться, в чем причина низкого уровня спутникового сигнала. Очень часто причина может крыться в неправильном расположении вашей «тарелки», или спутниковой антенны. Как мы уже говорили, все спутниковые антенны летают по строго над экваториальной дугой.

Это значит, что и ваша антенна должна быть направлена на южную сторону. При этом желательно, чтобы на ее пути не встречалось лесных насаждений или других препятствий. Старайтесь разместить «тарелку» как можно выше, а для более точного определения направления воспользуйтесь компасом.

Спутники

Также можно использовать такой прибор как усилитель спутникового сигнала (также усилитель промежуточной частоты, или ПЧ). Это небольшие устройства, которые присоединяются между ресивером (приемником) и спутниковой антенной, и помогают компенсировать потери сигнала на кабеле и на его соединениях. Они не способны компенсировать плохо настроенную или неверно направленную «тарелку», однако способны существенно улучшить сигнал, если его недостаток связан с длиной или изломами кабеля.

Типы спутниковых систем связи

Геостационарные спутниковые системы связи

Геостационарные спутниковые системы связи (ГССС) используют спутники, которые находятся на геостационарной орбите вокруг Земли. Это означает, что спутник остается неподвижным относительно поверхности Земли и находится на высоте около 36 000 километров. ГССС обеспечивают широкое покрытие и стабильную связь, но требуют высокой мощности передатчика и могут иметь задержку в передаче данных.

Низкоорбитальные спутниковые системы связи

Низкоорбитальные спутниковые системы связи (НССС) используют спутники, которые находятся на низкой орбите вокруг Земли, на высоте от 500 до 2000 километров. Эти спутники движутся быстрее геостационарных спутников и обеспечивают более низкую задержку в передаче данных. НССС обычно требуют сети из нескольких спутников для обеспечения непрерывного покрытия и передачи данных.

Мобильные спутниковые системы связи

Мобильные спутниковые системы связи предназначены для передачи данных и связи в движении. Они используют спутники, которые находятся на геостационарной или низкой орбите и обеспечивают связь для мобильных устройств, таких как смартфоны, ноутбуки и автомобильные системы связи. Мобильные спутниковые системы связи позволяют обеспечить связь в отдаленных и недоступных местах, где нет других средств связи.

Глобальные спутниковые системы навигации

Глобальные спутниковые системы навигации (ГССН) предназначены для определения местоположения и навигации. Они используют сеть спутников, которые передают сигналы, которые принимаются приемниками на Земле. Наиболее известной ГССН является система GPS (Глобальная система позиционирования), которая использует спутники, находящиеся на низкой орбите, для определения местоположения с высокой точностью.

Преимущества и недостатки спутниковой связи

Преимущества:

1. Глобальное покрытие: Спутниковая связь позволяет обеспечить связь в любой точке Земли, даже в отдаленных и недоступных местах, где нет других средств связи. Это особенно важно для обеспечения связи в отдаленных районах, на море или в горных районах.

2. Высокая пропускная способность: Спутниковые системы связи обладают высокой пропускной способностью, что позволяет передавать большие объемы данных, включая видео и аудио потоки, с высокой скоростью. Это особенно важно для передачи данных в реальном времени, например, для видеоконференций или трансляций спортивных событий.

3. Устойчивость к неблагоприятным погодным условиям: Спутниковая связь не зависит от погодных условий, таких как дождь, снег или туман, которые могут повлиять на качество связи в других средствах связи, например, в проводных или радиосвязных системах.

4. Быстрое развертывание: Спутниковые системы связи могут быть быстро развернуты и введены в эксплуатацию. Нет необходимости строить сложную инфраструктуру, как в случае с проводными сетями, что позволяет быстро обеспечить связь в чрезвычайных ситуациях или во время временных мероприятий.

Недостатки:

1. Высокая задержка: Сигналы, передаваемые через спутник, должны пройти большое расстояние, что приводит к высокой задержке в передаче данных. Это может быть проблемой для приложений, требующих низкой задержки, например, для интерактивных игр или голосовых вызовов.

2. Высокая стоимость: Спутниковая связь требует дорогостоящего оборудования и инфраструктуры, а также платы за использование спутниковых услуг. Это делает ее менее доступной для некоторых пользователей или регионов.

3. Влияние на окружающую среду: Запуск и эксплуатация спутников может иметь негативное влияние на окружающую среду, включая создание космического мусора и выбросы ракетного топлива.

4. Ограниченная пропускная способность: В отличие от проводных сетей, спутниковая связь имеет ограниченную пропускную способность, которая может быть разделена между множеством пользователей. Это может привести к снижению скорости передачи данных в периоды пиковой нагрузки.

Российские операторы спутниковой связи

Из российских компаний, обеспечивающих спутниковую связь, стоит отметить как минимум 5 компаний, среди которых есть как государственные операторы, так и небольшие частные компании.

ФГУП «Космическая связь» — государственная компания спутниковой связи, у которой есть 12 собственных геостационарных спутников (ГСО). Входит в первую десятку мировых компаний по объему орбитально-частотного ресурса. Зона обслуживания спутников охватывает Россию, страны СНГ, Европы, Северной и Южной Америки, Тихоокеанский регион. Предприятие оказывает услуги по федеральному вещанию телевидения, предоставляет операторам связи доступ к емкости космического сегмента, управляет чужими спутниками. Непосредственно подключиться к связи от федерального предприятия нельзя.

АО «Газпром Космические системы» — еще одно предприятие государственного значения, ведущее телекоммуникационную деятельность в интересах группы компаний Газпром, развивает собственную систему спутниковой связи «Ямал».

Далее перейдем к представителям бизнеса, более интересным для обывателя, ведь именно к их тарифам можно подключиться.

Российский оператор спутниковой связи

AltegroSky использует 10 спутников, итоговое покрытие охватывает Россию, Восточную Европу, некоторые страны СНГ. Специализируется на предоставлении спутникового интернета, а мобильную связь поставляет от Iridium и Thuraya.

Так, тариф «Выгодно» от Thuraya, в состав которого входит всего 5 минут исходящих звонков, обходится примерно в 2500 руб. в месяц, каждая дополнительная минута исходящих вызовов стоит 75 руб. Линейка тарифов на спутниковый интернет очень широка, здесь нужно выбирать и диапазон частот, и входящую скорость, которая устроит абонента, и приемлемый платеж. Приведем лишь несколько примеров расценок.

  • Безлимит S — 15 тыс. рублей в месяц при входящей скорости 512 Кбит/с;
  • Безлимит M — 30 тыс. рублей в месяц при входящей скорости 1024 Кбит/с;
  • Безлимит L — 59 тыс. рублей в месяц при входящей скорости 2048 Кбит/с;
  • FAP 2000 – тариф с фиксированным платежом 5100 руб. в месяц, при котором ежедневно доступны 957 Мб на скорости до 2048 Кбит/с.

Менеджеры просчитывают коммерческие предложения по спутниковому интернету для каждого клиента, но примерный порядок цен понять можно.

Тарифы на спутниковый интернет в России

«Стриж» — компания из Красноярска, поставляющая спутниковый интернет, видеонаблюдение, телефонную связь. Стоимость интернета составляет от 310 руб. до 2940 руб. на месяц, при этом скорость интернета не превышает 10 Мбит/с, и лишь ограниченное количество трафика предоставляется ежедневно на максимальной скорости. Также оказывает услуги по настройке IP-телефонии через спутники, тариф обходится в 660 руб. в месяц без учета стоимости оборудования.

«ГлобалТел» — официальный представитель GlobalStar на территории России, с 2015 года входит в группу компаний «Ростелеком». Благодаря тому, что глобальная компания имеет 32 собственных низкоорбитальных спутника, клиенты «Глобалтел» получают безопасную и надежную мобильную связь и доступ в Интернет даже в удаленных и труднодоступных местах, где недостаточно развиты или полностью отсутствуют сотовые и проводные телекоммуникации. С марта 2022 года обслуживание клиентов в России прекращено.

Спутниковая связь от сотовых операторов

Спутниковой связью можно пользоваться и через своего обычного мобильного оператора, как в роуминге, если зарегистрироваться в сети спутникового партнера. Так, «билайн» позволяет подключаться к сетям на борту самолета, на круизном лайнере и везде, где есть возможность выбрать сеть спутникового партнера. Стоит это недешево, зато не нужен специальный спутниковый телефон.

  • Звонки в сетях Thuraya, «Глобалтел», Aeromobile — 200 руб. за минуту входящего и исходящего вызова, интернет отсутствует.
  • Звонки на морских судах в сети Telenor Maritime — 200 руб. за минуту входящего и исходящего вызова, интернет 768 руб. за 20 Кб.
  • Спутниковый интернет на борту самолета — 700 рублей за весь полет, только первые 200 Мб будут предоставлены на максимальной скорости.

Условия роуминга в спутниковых сетях можно найти на сайтах мобильных операторов РФ. Хотя эта связь очень дорогая, для многих имеет значение, что всегда есть возможность подключиться и поговорить без использования дополнительного спутникового оборудования.

Спутниковая связь

Спутник связи «Молния-1». Репродукция в павильоне «Космос» на Выставке достижений народного хозяйства СССР. 1972

Спу́тниковая связь, радиосвязь , использующая радиостанции, расположенные на искусственном спутнике Земли (ИСЗ), в качестве промежуточных и/или оконечных; вид космической связи . История спутниковой связи ведёт начало с 4 октября 1957 г., когда в СССР был запущен первый в мире ИСЗ ( «Спутник-1» ), передававший короткие радиосигналы. Первый активный спутник связи Telstar-1 (США. 1962) обеспечивал двустороннюю телефонную спутниковую связь по 60 каналам или трансляцию одной ТВ-программы. 23 апреля 1965 г. в СССР запущен первый спутник связи «Молния-1».

Современное оборудование позволяет организовывать радиосвязь (как между фиксированными, так и между мобильными абонентами) с помощью спутников связи , находящихся друг от друга на расстоянии до 10–15 тыс. км на круговых или эллиптических орбитах с разным периодом обращения, различающихся углом наклонения плоскости орбиты к плоскости земного экватора , удалением от Земли и др. Орбиты условно подразделяют на низкие околоземные (до 2 тыс. км), средние околоземные (20 тыс – 35,786 тыс. км) и высокие эллиптические ( апогей свыше 35,786 тыс. км).

Выделяют геосинхронную орбиту – орбиту вращающегося вокруг Земли спутника, на которой период обращения равен звёздному периоду вращения Земли – 23 ч 56 мин 4,1 с. Её частный случай – геостационарная орбита – круговая орбита, лежащая в плоскости земного экватора на удалении 35,786 тыс. км от уровня моря, – особенно удобна для телекоммуникационных ИСЗ, т. к. спутники, вращаясь вместе с земным шаром, как бы висят над одной точкой Земли, что упрощает наведение направленных приёмных антенн земных радиостанций. Три спутника, находящиеся на орбите на расстоянии 120° друг от друга, обеспечивают связь по всей территории Земли от 72° с. ш. до 72° ю. ш. между земными станциями при высоте антенн 1,5–2 м. При этом арктические и антарктические области оказываются в зонах радиотени геостационарных спутников, обусловленной кривизной поверхности Земли (для установления радиосвязи в этих районах необходим подъём антенн земных станций на значительную высоту). Для обслуживания северных территорий запускают спутники на высокоэллиптические орбиты (3–4 спутника одновременно на орбите с апогеем 40 тыс. км и перигеем 500 км).

Основной недостаток спутниковой связи, использующей высокие орбиты, – большое время распространения сигнала , затрудняющее обмен телефонными сообщениями (задержка составляет около 0,6 с между посланным и ответным сигналами при каждой передаче «Земля – космос – Земля»). Такая задержка неважна для командных и вещательных систем, поэтому одно из главных применений спутниковой связи – передача сигналов телевизионного и звукового вещания. Сокращение времени распространения радиосигнала возможно лишь при уменьшении высоты орбиты, что обусловило создание низкоорбитальных систем спутниковой связи с десятками (Iridium) и сотнями (OneWeb, Starlink) спутников, распределённых на нескольких орбитах, что позволяет обеспечить мобильную связь и передачу данных (спутниковый Интернет ) по всему земному шару, включая околополюсные территории.

Обеспечение спутниковой связи требует специфической координации радиочастотных полос, выделенных Международным союзом электросвязи с учётом взаимовлияния как сетей спутниковой связи, так и спутниковых и земных систем радиосвязи.

С. Л. Мишенков, Овсянников Алексей Павлович

Опубликовано 12 декабря 2022 г. в 09:05 (GMT+3). Последнее обновление 12 декабря 2022 г. в 09:05 (GMT+3). Связаться с редакцией

Оцените статью
TutShema
Добавить комментарий