34 (641371), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Наклонение — важнейшее условие охвата системой спутниковой связи определенного района Земли, заданной зоны обслуживания. В связи с первостепенной, можно сказать определяющей, ролью орбит ИСЗ в системах спутниковой связи необходимо, хотя бы очень кратко, остановиться на некоторых основных их типах и понятиях.
Круговая орбита — это орбита, у которой расстояние от спутника до центра Земли приблизительно постоянно. Эллиптическая орбита — когда спутник движется вокруг Земли по кривой, близкой к эллипсу. Максимальное удаление ее от Земли (апогей) и минимальное (перигей) могут существенно отличаться друг от друга. Форма эллипса определяется величиной его эксцентриситета (отношением разности расстояний от центра Земли до апогея и перигея к большой оси эллипса). Орбиты с большим эксцентриситетом имеют высокий апогей и называются высокоэллиптическими.
Выбор формы орбиты (круговая, эллиптическая, высокоэллиптическая), наклонения (полярная, наклонная с заданным углом наклона, экваториальная), величины периода и характера обращения орбиты вокруг Земли (синхронная, геостационарная) является определяющим при проектировании той или иной системы спутниковой связи и в свою очередь обусловливается задачами проектируемой системы.
Начиная с первых запусков спутники связи почти всегда образуют систему. Одиночные ИСЗ связи широкого использования применяются редко.
В спутниковых системах связи используются низкоорбитальные аппараты, высокоэллиптические ИСЗ и геостационары.
Системы связи с использованием низкоорбитальных ИСЗ
Первыми для целей связи были применены низкоорбитальные ИСЗ.
Это объясняется, в частности, и тем, что вывод ИСЗ на низкие орбиты более прост и выполняется с наименьшими энергетическими затратами. Первые запуски низкоорбитальных спутников связи показали возможность и целесообразность применения ИСЗ для связи, подтвердили правильность технических принципов активной ретрансляции. Вместе с тем из первого опыта эксплуатации спутников на низких орбитах стало ясно, что они не могут обеспечить достаточно эффективного решения задач спутниковой связи.
Для расширения районов и увеличения времени действия ССС предусматривалось пойти по пути увеличения числа ИСЗ в системе. Вскоре, однако, стало ясно, что многоспутниковая система связи на низкоорбитальных ИСЗ как система общего пользования обладает многими эксплуатационными неудобствами и нерентабельна.
В низкоорбитальных системах связи спутники могут размещаться в пространстве друг относительно друга случайно пли упорядоченно. При случайном расположении понадобится большее число ИСЗ, однако упорядоченное местоположение их в пространстве потребует немалых усилий для создания и сохранения заданного относительного расположения. При этом необходимы постоянный контроль местоположения спутников и корректировка орбит вследствие эволюции их в процессе полета.
К достоинствам ССС на низких орбитах относятся, как уже отмечалось, сравнительная дешевизна вывода их на орбиту и более простая бортовая аппаратура. К недостаткам — трудность поддержания непрерывной круглосуточной связи, усложнения наземной аппаратуры за счет применения следящих антенных устройств, меньший срок существования КА.
Низкоорбитальные ССС могут оказаться эффективными в тех случаях, когда не требуется двусторонняя непрерывно действующая связь (например, если нужна лишь периодическая передача данных).
Системы связи с ИСЗ на высокоэллиптических орбитах
Чтобы избежать недостатков, свойственных спутниковой системе связи на низких орбитах, надо повышать высоту орбит. Возможны два варианта таких орбит — высокие круговые и высокоэллиптические. Выведение ИСЗ на высокоэллиптические орбиты в некоторых случаях имеет известные преимущества.
За счет высоты орбиты длительность связи увеличится. Причем она дополнительно возрастет еще вследствие того, что отношение времени видимости находящегося близко к апогею спутника в заданной зоне к периоду его обращения у спутников с эллиптической орбитой оказывается существенно больше.
Согласно законам небесной механики (второму закону Кеплера) при движении спутника по эллиптической орбите его угловая скорость тем меньше, чем дальше он находится от центра Земли. Иными словами, спутник в районе апогея движется существенно медленнее, чем в районе перигея. При определении расчетных параметров орбит спутников связи, естественно, учитываются также энергетические характеристики ракеты-носителя, возможности космодрома и командно-измерительного комплекса и другие факторы, обусловливающие вывод спутника на орбиту и управление им в полете.
К спутникам с эллиптической орбитой относятся, например, американские спутники связи «Тельстар» (перигей—около 1 тыс. км, апогей—около 11 тыс. км).
Хорошим примером спутников с высокоэллиптической орбитой служат советские спутники связи типа «Молния». Для спутников этого класса выбрана орбита с апогеем над северным полушарием около 40 тыс. км и перигеем около 500 км, при наклонении 65° и периоде обращения, равном 12 ч При периоде обращения спутника класса «Молния», равном 12 ч, обеспечивается одновременно радиовидимость между Москвой и Дальним Востоком в течение 8— 9 ч на одном витке.
Орбитальная структура систем спутниковой связи (количество ИСЗ, их орбиты и взаимоположение в пространстве) обусловливается требованиями надежности, непрерывности, дальности действия связи, минимально допустимым углом места, при котором работоспособны наземные станции, и другими факторами.
Системы с геостационарными ИСЗ
Все большее распространение получают системы спутниковой связи с геостационарными ИСЗ, называемыми часто СИСЗ (стационарные ИСЗ). Они применяются для телефонно-телеграфной связи, радио- и телевещания. Создаются геостационарные космические аппараты комплексного типа для метеорологических целей, изучения природных ресурсов Земли, контроля среды обитания, выполнения других задач.
Важнейшим достоинством геостационарных ИСЗ является образование огромной постоянной зоны видимости для многочисленных пунктов на Земле, охват обширных территорий, возможность организации связи на большую дальность и со значительным числом корреспондентов.
Существенное преимущество ССС со спутниками на геостационарных орбитах состоит в том, что при их использовании снижаются требования к наземным системам слежения и связи, при этом упрощаются или устраняются и устройства наведения бортовых антенн. помощью трех таких спутников, расположенных друг относительно друга под углами 120°, можно создать глобальную систему связи, т. е. систему, практически охватывающую всю Землю.
Геостационарные спутники связи, которые образно можно себе представить как телебашни, поднятые на высоту 36 тыс. км, в принципе позволяют вести и прямые передачи без помощи местных телецентров, непосредственно на абонентские антенны. В настоящее время уровень мощности излучаемых телесигналов с геостационара еще недостаточен для приема на обычную, типовую абонентскую антенну, поэтому приходится применять небольшие специальные антенны группового пользования. Что касается радиовещания, то прием его может осуществляться на совсем небольшие наружные антенны.
Говоря о несомненных достоинствах СИСЗ, нельзя упускать из виду того, что вывод аппарата на стационарную орбиту осуществляется сложнее, чем на низкую или даже на высокоэллиптическую. Доставка 1 кг полезного груза на геостационарную орбиту обходится значительно дороже. Для удержания СИСЗ в заданной точке «стояния» на нужной долготе требуется регулярная корректировка орбиты с помощью микродвигателей, а на борту спутника необходимы для этих целей запасы топлива. Усложняется управление в полете. Развитие космонавтики позволяет, однако, рассчитывать на быстрое и успешное преодоление всех затруднений, возникающих при создании и эксплуатации спутниковых систем связи на геостационарах.
Успешно действуют советские геостационарные спутники связи и телевизионного вещания типа «Радуга», «Экран», «Горизонт».
В эксплуатации находятся зарубежные спутники связи типа «Интелсат», «Домсат» (США), «Телесат» (Канада) и другие.
Несмотря на свои достоинства, геостационары, одна- ко не во всех случаях выгодны в технико-экономическом отношении. При определенных условиях более рационально использование ИСЗ на высокоэллиптических орбитах, например типа «Молния».
VI. Заключение
Пропускная способность, разветвленность систем, надежность и экономичность ССС постоянно растут. Многопрограммным телевидением постепенно охватываются все новые районы, включая и самые отдаленные уголки России. Возрасло значение ССС в управлении различными отраслями народного хозяйства, в системах массового обучения, оповещения о различного рода стихийных явлениях, оказания медицинской помощи. Массовое распространение получили мобильные средства спутниковой связи, позволяющие быстро и практически в любых районах страны организовать связь с помощью ИСЗ.
Значительно расширилось международное сотрудничество в области применения спутниковых систем связи, еще более развились системы «Интерспутник», «Стационар», возрасло их взаимодействие с системами «Интел-сат», «Инмарсат» и другими ССС различных стран мира.
У миллионов людей есть возможность прямого использования ССС для индивидуальной связи с любым абонентом мира с помощью маломощных и весьма малогабаритных приемно-передающих устройств (мобильных телефонов). Реально применение ССС для «электронной почты» (интернет). Возможно также использования ИСЗ для индивидуального определения своего местонахождения в любой точке земного шара. При этом предполагается, что в распоряжении пользователей будут малогабаритные и дешевые индивидуальные навигационные устройства типа небольшого транзистора.
С каждым годом спутниковые системы связи будут становиться все более существенной частью Единой системы связи, важным элементом глобальной системы связи. Они и теперь играют заметную роль в улучшении связей и взаимопонимания между странами, а в течением времени эта роль будет возрастать.
Список используемой литературы:
1. Академия наук СССР «Космос-Земле» Изд. «Наука», Москва 1981г.
2. Детская энциклопедия, том 2. Изд. «Академия педагогических наук РСФСР», Москва 1962г.
3. Талызин Н.В. «Спутники связи - Земля и Вселенная», 1977
13
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
