Спилкер Дж. Цифровая спутниковая связь (1979) (1151860), страница 27
Текст из файла (страница 27)
е. как бы удерживался в определенной точке орбиты с заданной точностью. Если представить, что вращательного движения системы Земля — ИСЗ нет, то спутник будет дрейфовать в небольших пределах относительно определенной точки на геостационарной орбите. (Прим. ред.) 132 удержание спутника в направлении восток — запад необходимо для поддержация его долготы в заданных пределах.
Без такого удержания будет иметь место средний суточный дрейф по долготе и эксцентриситету. Вызывающие их 150 в уг 10 го го гб зг время (бна после 01. Од дф ускорения создаются гармоникой гы гравитационного поля Земли. На рис, 63 представлена зависимость необходимого для удержания в направлении восток— запад изменения скорости Ло от долготы спутника. Стабилизация ориентации спутника и выработка электроэнергии. Существует два основных метода стабилизации ориентацяьт космического летательного аппарата относительно Земли: Угол лонения Пяооность онбатороальной орбиты енна солнечная панель 0 10 00 1га 1б0 -1ба -100 -00 -00 О Долгота, град Рис.
6,3. Коррекция скорости стационарного спутника в направлении восток — запад (2)8) Рис. блй Ориентация на орбите цилиндрического вращающегося спутника (43«): и — высота сиутиике; и — диаметр спут- ника стабилизация вращением, используемая на аппаратах с двойным вращением; трехосная стабилизация (стабилизация по трем осям), используемая на аппаратах с ориентацией корпуса. Вти методы позволяют ориентировать бортовую антенну в сторону Земли, одновременно обеспечивая эффективный сбор солнечной энергии панелями солнечных элементов.
В конструкции спутника с двойным вращением (рис. 6.4) используется вращающийся цилиндрический барабан, покрытый солнечными эленика с ментами. В качестве примера на рис. 6.6 представлен общий вид в разрезе спут- а с двойным вращением типа «Интелсат-1Ч». На вращапнцейся платформе ановлены ориентированные в сторону Земли антенны, соединенные с секцией, установл 133 Рис. б.2. Месячный ход изменения угла наклонения орбиты стационарного спутника с использованием системы удержания в направлении север— юг — — и без нее — —— Небольшие колебеиии обуелоилеиы илмеиеиикми солнечного и луинаго иритижеииа 1218) кт ь ь ьь йь о ч.
ьь ьь ьь П »ь ь $ ь 1Дб ь гбу ь ь 112 1,10 О .б вращающейся в обратном направлении. Соединительное механическое устройство противоврашения обеспечивает относительное движение и передачу сигналов и электроэнергии. Если солнечные панели смонтированы только на боковой поверхности цилиндрического корпуса, их выходная мощность убывает относитель- Рис. б.б. Общий вид в разрезе спутника связи «Интелсат-1)7»: 1 — телечетрические и командные антенны; 2— гаситель нутаций; 3 — выходной дуплексор; 4— передний солнечный экран; 5 — преобразователь электропитания ЛЬВ; 5 — узел опорного аохшипника и вращающегося перехода цепей электропитания. 7 -.
баки с рабочим телоч (4 шт.); 3— запал и электрочагнитный клапан; 9 — радиальное сопло; 10 — датчик направления на Землю: 11 — электронная аппаратура управления противоврзщениеч; 12 — апогейный двигатель; Ы— осевые сопла; 14 — стыковочное устройство с ракетой-носителем; 15 — хвостовой тепловой экран; 15 — реактивный двигатель закрутки; 17 — солнечная панель; 13 — датчик направления на Солнце; 10 — контейнер аккумуляторных батарей; 20 — электронное оборудование уаравлення электропнтаниеи (2 кочплекта); 21 — отсек ралиоэлектронного оборудования; Ю вЂ” радиоэлект.
ронпая аппаратура командно-телеметрической линии; 23 — волвовод; 24 — рупорная антенва теле гетрической линии; 25 — локальные узконаправленные связные антенны; 25 — перетающие н поисиные глобальные антенны: 27 — антенная мачта. Масса спутнииа па орбите равна 725 «г.
Две узконапоавленные антенны диаиетроч около О,э и бзориируют луч в С.диапазоне шириной в 4,5' 22 г( го 10 10 11 15 12 13 но максимума на 8,3з)а во время летнего и зимнего солнцестояния, когда угол Солнца равен 23,6'. Система ориентации по трем осям стабилизирует весь космический аппарат, поэтому все солнечные элеме(шы можно смонтировать нв плоских или почти плоских панелях, ориентированных иа Солнце (рис. 6.6). Максимальная мощ- ность солнечных лучей, перехватываемых слуш(иком с такой системой стабилиза- ции и с двумя плоскими панелями солнечных элементов, пропорциональна плв- щади А=2туЦ где Я7 — ширина, Ь вЂ” длина панели.
Цилиндрическая поверх- ность спутника с двойным вращением, имеющая такую же площадь А=лг)Н (где () — диаметр, а Н вЂ” высота цилиндра), перехватывает лишь солнечную энергию, пропорциональную НН=А|п. Поэтому при трехосной стабилизации и ориентированных на Солнце плоских панелях необходимо в и риз меньше сол- нечных элементов, чем при стабилизации вращением, в следовательно, она более эффективна при больших уровнях мощности. На рис.
6.7 показано художественное изображение технологического спут- ника связи (СТ8), стабилизированного по трем осям. Каждая из солнечных па- нелей имеет размеры 6АХ(,2 м. Мощность, развиваемая солнечными батареями, свыше 1000 Вт. Нз рис. 6.8 показаны оси рыскания (2), тангажа (У) и крена (Х) спутника с ориентацией корпуса, такой, как у спутника СТ8. Для каждой оси необходима своя отдельная система управления и бортовые реактивные дви- гатели или инерционные маховики. Мощность солнечных батарей космических аппаратов может быть в пределах от 1 кВт для спутников, стабилизированных вращением, до более 1О кВт для спутников, стабилизированных по трем осям, с ориентированными на Солнце солнечными панелями, Затенение спутника.
Все стационарные спутники весной н осенью в течение нескольких часов суток 46-суточного интервала в периоды весеннего и осеннего равноденствия находятся в зоне тени Земли. Во время затенения спутника Землей электропитание 134 о о Ф о а х о о о о о- Ж ю о о ох Ф Ф Ф о л ао Ф о 1 х М а ох а~ Ф х ИФ о да о хй х х о о х о х Ф о х о о х Ф о 5 аО .х а' о Е' о,о Ю х о ох о х Ю д х о о о о о 3 Ф о Фо Ф о о.
Ф'у .Ф Ио о Ф оИ а~ о „ о ~о о о о. = — о а Ф Ф 1 о. » 1- о Ф о о Я о о х Ф о о МФ о а оо Ю о Ф о '„, й Ф й 3 о а хо" л" ааа"х с а- ах З 'х- хх хо ха„ха а ха а х ах а ха с аахаххах '"йах а ао х ха ах х х 'а О х о я=ох ,аоод а ха "ох и хо а аха" а а хох а ха х й = х ах ах х хха аппаратуры обеспечивается аккумуляторными батареями. Длительность затенения изменяется в пределах от приблизительно 10 мин в начале и конце нахождения в зоне тени до приблизительно 72 мин во время равноденствия. Затенение начинается за нли аа -'.адаоа оа аеаа вель~~» ааааа„луее„- гае, " га Рие.
69. Геометрическая схема прохождения стационарным спутником связи тени Земли (г) н диска Солнца (г) в точках равноденст. вня Хо В бв "во Я во Я го чг то о оо то' во во гоо по гво гго гво гто гво гво день года Рис. О.Ю. Изменение времени затенения спутника в тече- нне года: — — — граница полной тени; — — — — граница полу- тени 23 дня до равноденствия н заканчиваетсячерез23дня после равноденствия. Упрощенная геометрическая схема положения геостацнонарного спутника в период равноденствия показана на рис.
6.9. Длительность затенения за сутки в зависимости от дня года приведена на рнс. 6.10. Перерыв связи при прохождении спутником диска Солнца, Более серьезным, хотя и более коротким перерывом работы является перерыв вследствие прохождения спутником диска Солнца, который происходит, когда углы наведения от данной земной станции на спутник и на Солнце настолько близки, что оба находятся в пределах ширины основного лепестка диаграммы направленности антенны земной станции (рис. 6.11). Тогда тень Рис. б.П. Геометрическая схема движения по поверхности Земли, области, где наблюдается перерыв в связи при прохождении стационарным спутником диска Солнца [230); 93' з. д, — долгота стационарного спутника спутника падает вблизи земной станции. Земная станция воспринимает Солнце как диск с очень малым угловым диаметром 29' (0,48') и с чрезвычайно большой интенсивностью теплового шума.
Для среднего спокойного Солнца минимальная шумовая температура равна 25000 К для одной поляризации 1207). Для больших антенн диаметром 30 м на частоте 4 ГГц минимально приемлемое угловое смещение а электрической оси антенной системы земной станции от центра Солнца приближенно равно 0,6' и равно углу, закрываемому Солнцем. Таким образом, Солнце соответствует шумовому диску с эффективным диаметром с(, находягцемуся на расстоянии стационарного спутника от поверхности Земли, где с(=25 з)п а=775 км. Величина 5=37 10' км †наклонная дальность спутника.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
