اتصالات الأقمار الصناعية الحديثة وأنظمة الأقمار الصناعية. مشروع "اتصالات الأقمار الصناعية الحديثة" اتصالات الأقمار الصناعية من أنواعها

بعد ذلك ، عندما سئل كلارك عن سبب عدم حصوله على براءة الاختراع (وهو أمر ممكن تمامًا) ، أجاب بأنه لا يؤمن بإمكانية تنفيذ مثل هذا النظامخلال حياته ، واعتقد أيضًا أن مثل هذه الفكرة يجب أن تفيد البشرية جمعاء.

بدأت الدراسات الأولى في مجال الاتصالات الساتلية المدنية في الدول الغربية في الظهور في النصف الثاني من الخمسينيات من القرن العشرين. في الولايات المتحدة ، كانوا مدفوعين بالطلب المتزايد على الاتصالات الهاتفية عبر المحيط الأطلسي.

ظرف بريدي مخصص للذكرى الخامسة لإطلاق أول قمر صناعي للأرض

في عام 1957 ، أطلق اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية أول قمر صناعي أرضي مع معدات راديو على متنه.

بالون "إيكو -1"

في 12 أغسطس 1960 ، أطلق المتخصصون الأمريكيون منطادًا قابلًا للنفخ في مدار على ارتفاع 1500 كم. كانت تسمى هذه المركبة الفضائية Echo-1. كان غلافها المعدني ، الذي يبلغ قطره 30 مترًا ، بمثابة مكرر سلبي.

يعمل المهندسون على أول قمر صناعي للاتصالات التجارية في العالم إيرلي بيرد

في 20 أغسطس 1964 ، وقعت 11 دولة اتفاقية لإنشاء المنظمة الدولية للاتصالات الساتلية (إنتلسات) ، لكن الاتحاد السوفيتي لم يكن من بينها لأسباب سياسية. في 6 أبريل 1965 ، أطلق البرنامج أول قمر صناعي للاتصالات التجارية ، إيرلي بيرد ، تصنعه شركة كومسات.

وفقًا لمعايير اليوم ، فإن القمر الصناعي Early Bird ( إنتلسات الأول) لديها أكثر من قدرات متواضعة: مع عرض نطاق يبلغ 50 ميغا هرتز ، يمكن أن توفر ما يصل إلى 240 قناة اتصال هاتفي. في أي وقت من الأوقات ، يمكن إجراء اتصال بين محطة أرضية في الولايات المتحدة ومحطة واحدة فقط من ثلاث محطات أرضية في أوروبا (في المملكة المتحدة أو فرنسا أو ألمانيا) ، والتي كانت متصلة ببعضها البعض بواسطة خطوط اتصال كبلية.

في وقت لاحق ، تقدمت التكنولوجيا إلى الأمام ، والقمر الصناعي إنتلسات التاسعبالفعل عرض نطاق ترددي قدره 3456 ميغاهيرتز.

لفترة طويلة في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ، تم تطوير الاتصالات الساتلية فقط لصالح وزارة الدفاع في الاتحاد السوفياتي. بسبب السرية الأكبر لبرنامج الفضاء ، سارت الاتصالات الفضائية في البلدان الاشتراكية بشكل مختلف عن الدول الغربية. بدأ تطوير الاتصالات الساتلية المدنية باتفاق بين 9 دول من الكتلة الاشتراكية بشأن إنشاء نظام اتصالات Intersputnik ، والذي تم توقيعه فقط في عام 1971..

أول قمر صناعي للأرض.

تم إطلاق أول قمر صناعي أرضي في العالم في الاتحاد السوفيتي في 4 أكتوبر 1957 في 22 ساعة و 28 دقيقة. 34 ثانية بتوقيت موسكو. لأول مرة في التاريخ ، يمكن لمئات الملايين من الناس أن يرصدوا في أشعة الشمس المشرقة أو المغيبة نجمًا اصطناعيًا يتحرك عبر السماء المظلمة ، التي لم تخلقها الآلهة ، ولكن بأيدي البشر. واعتبر المجتمع الدولي هذا الحدث أعظم إنجاز علمي.

أول أقمار صناعية مزودة باتصالات عبر الأقمار الصناعية.

في 13 مايو 1946 ، وقع ستالين مرسومًا بشأن إنشاء علم الصواريخ والصناعة في الاتحاد السوفيتي. أثناء تطويره ، في أغسطس 1946 ، تم تعيين سيرجي كوروليف (أكاديمي منذ عام 1958) مصممًا رئيسيًا للصواريخ الباليستية طويلة المدى. ثم لم يتوقع أي منا أنه ، بالعمل معه ، سنكون مشاركين في إطلاق أول قمر صناعي في العالم ، وبعد ذلك بوقت قصير ، النصف الأول من مائة شخص في الفضاء - يوري غاغارين.

تعد الاتصالات الساتلية الحديثة أحد اتجاهات تطوير اتصالات الترحيل اللاسلكي. في هذه الحالة ، هذا هو التطبيق تدور حول الأقمار الصناعيةكمكررين.

تتيح تقنيات الاتصال عبر الأقمار الصناعية إمكانية استخدام مكرر واحد أو أكثر لتوفير إرسال إشارة راديو عالي الجودة عبر مسافات طويلة.

يمكن تقسيم جميع الراسبين إلى فئتين:

• مبني للمجهول. حاليا ، لا يتم استخدامها عمليا. في البداية ، تم استخدامها حصريًا كوصلة إرسال بين المحطة الأرضية والمشترك ، ولم يقوموا بتضخيم الإشارة ولم يقوموا بتحويلها ؛


• نشيط. تعمل هذه الأجهزة أيضًا على تضخيم الإشارة وتصحيحها بكل طريقة ممكنة قبل إرسالها إلى المشترك. تستخدم معظم أنظمة الأقمار الصناعية في العالم هذا النوع من أجهزة إعادة الإرسال.

تاريخ الاتصالات الساتلية

في نهاية عام 1945 ، رأى العالم مقالًا علميًا صغيرًا مكرسًا للإمكانيات النظرية لتحسين الاتصال (بشكل أساسي ، المسافة بين جهاز الإرسال وجهاز الاستقبال) عن طريق رفع الهوائي إلى أقصى ارتفاع له.

ما نوع مبدأ العمل الذي تقصده؟

كل شيء بسيط للغاية - اقترح العالم إطلاق هوائي مكرر كبير في مدار أرضي منخفض ، والذي سيستقبل إشارات من مصدر أرضي وينقلها إلى أبعد من ذلك.

كانت الميزة الرئيسية هي منطقة التغطية الضخمة التي يمكن التحكم فيها بواسطة قمر صناعي واحد فقط. سيؤدي ذلك إلى زيادة جودة الإشارة بشكل كبير ، وإزالة الحد الأقصى لعدد محطات الاستقبال ، بالإضافة إلى عدم الحاجة إلى بناء مكررات أرضية. تهتم الولايات المتحدة بالمشروع كجزء من حل مشاكل الاتصالات الهاتفية عبر المحيط الأطلسي.

بدأ تطوير أنظمة الاتصالات الساتلية بإطلاق أول جهاز Echo-1 (مكرر سلبي على شكل كرة ممعدنة) في الفضاء في أغسطس 1960.

في وقت لاحق ، تم تطوير معايير الاتصالات الساتلية الرئيسية (نطاقات تردد التشغيل) وتستخدم على نطاق واسع في جميع أنحاء العالم.

تطبيقات الاتصالات الساتلية

منذ التنفيذ الناجح ، تحسنت جودة الاتصالات الساتلية بشكل ملحوظ.

بفضل إدخال المحطات الأرضية المتنقلة ، يمكن للمشترك استقبال إشارة لاسلكية بغض النظر عن موقع القمر الصناعي في أي وقت من اليوم ، والانتقال تلقائيًا من منطقة تغطية إلى أخرى ، والاتصال تلقائيًا بأقرب مكرر.

يمكن تقسيم استخدام الاتصالات الساتلية إلى عدة اتجاهات تقليدية:

• الاتصال الجذع.في البداية ، كانت المهمة هي نقل كمية كبيرة من المعلومات (على وجه الخصوص ، الرسائل الصوتية) ، ولكن بمرور الوقت عند التبديل إلى تنسيق رقمي، اختفت هذه الحاجة ، واليوم يتم استبدال الاتصالات الساتلية من هذه المنطقة بشبكات الألياف الضوئية ؛


• VSAT.ما يسمى بالأنظمة "الصغيرة" التي يصل أقطارها إلى 2.4 متر. تتطور التكنولوجيا بنجاح وتستخدم لإنشاء قنوات اتصال خاصة ؛


• الاتصالات المتنقلة (أساس الهاتف والبث التلفزيوني);


• الوصول إلى الإنترنت.

للحصول على مزيد من المعلومات حول تطوير مجال الاتصال هذا ، يكفي زيارة حدث متخصص. يعد معرض Svyaz الدولي ، الذي يقام على أراضي Expocentre Fairgrounds ، أفضل حدث صناعي على المستوى الدولي. هذا يضمن وجود معرض ومشاركة واسعة من شركات الملف الشخصي الدولية والمحلية المعروفة.

كيف تعمل معدات الاتصالات الفضائية الحديثة

ترتبط الاتصالات الساتلية بقوة في أذهان العديد من الأشخاص بملاحي GPRS والاتصالات الهاتفية. في الواقع ، هذا اختراع للبشرية ويجد مكانته في هذه المجالات من وجهة نظر الناس العاديين.

نشأ مفهوم الاتصالات عبر الأقمار الصناعية في عام 1945 ، ولكن في ذلك الوقت كان عدد قليل من الناس يعتقدون أن مثل هذه القناة لنقل البيانات يمكن تنفيذها في الحياة. ومع ذلك ، أصبحت الأرض الآن محاطة بالعديد من الأقمار الصناعية ، مما يوفر تبادلًا مستمرًا للمعلومات بين مئات الأشخاص والأجهزة.

بفضل حقيقة أن الاتصالات الساتلية الحديثة تتمتع بتغطية واسعة ، أصبحت القدرة على إجراء مكالمات من أبعد مناطق العالم حقيقة واقعة. لا يجرؤ سائح جاد على الانطلاق في رحلة طويلة وخطيرة بدون هاتف يعمل بالأقمار الصناعية.

هناك أيضا مفهوم الإنترنت عبر الأقمار الصناعية- يجعل من الممكن الوصول الشبكة العالميةحتى عندما يكون الضوء حصريًا بسبب المولدات.

باستخدام موارد وقدرات إرسال المعلومات عبر الأقمار الصناعية ، تم إنشاء العديد من الخيارات للملاحين لمجموعة متنوعة من الصناعات.

في الواقع ، تتكون الاتصالات الساتلية الحديثة من ثلاثة عناصر فقط: جهاز إرسال ومكرر وجهاز استقبال. المرسل والمستقبل أجهزة مختلفة: الهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر والهوائيات وما إلى ذلك.

يتم تقديم مكرر في شكل قمر صناعي يستقبل إشارة واردة من محطة أرضية (أو جهاز) ويبثها إلى المنطقة المرئية بأكملها. علاوة على ذلك ، فإن التقنية و البرمجياتمن يهتم لذلك هذه المعلومةضرب المرسل إليه بالضبط. الاستثناءات هي الحالات التي يجب فيها استقبال الإشارة من قبل جميع أجهزة الاستقبال. على سبيل المثال ، القنوات الفضائية.

للمزيد من عرض النطاقمكرر ، تم تنفيذ أنظمة الوصول المتعددة التالية (MD):

1. MD مع تقسيم التردد. يحصل كل مستخدم على التردد الخاص به.


2. MD مع تقسيم الوقت. يحق للمستخدم استلام أو نقل البيانات فقط خلال فترة زمنية معينة.


3. MD مع تقسيم الكود. يتم إعطاء كل مستخدم رمز. يتم تثبيته على البيانات بحيث لا تختلط الإشارات من مستخدمين مختلفين حتى عند إرسالها على نفس التردد.

بشكل عام ، تضمن جميع الأنظمة المذكورة أعلاه إعادة استخدام التردد ، مما يزيد من الكفاءة والإنتاجية.

عند إرسال المعلومات ، يتم أيضًا مراعاة امتصاص الموجات في الغلاف الجوي وحجم هوائي الاستقبال - يتم استخدام تردد مختلف لكل حالة محددة.

اتصالات الأقمار الصناعية الدولية

اتصالات الأقمار الصناعية الدوليةهو نوع من اتصالات الترحيل الراديوي ، والذي يقوم على استخدام الأقمار الصناعية الأرضية كمكررات. يحدث الاتصال بين المحطات الموجودة على الأرض ، والتي بدورها ثابتة ومتحركة. تتيح لك هذه التقنية إرسال إشارة راديو من أي مسافة ، حتى الأكبر منها.

إلى حد بعيد النوع الأكثر شيوعًا هو المكرر النشط. يضخم بشكل كبير ويصحح الإشارة الواردة قبل أن تصل إلى المشترك. تستخدم معظم أنظمة الأقمار الصناعية في العالم هذا النوع من الأقمار الصناعية.

تم وضع بداية هذه التكنولوجيا من قبل العالم الإنجليزي آرثر كلارك ، الذي كتب مقال "مكررون خارج الأرض". كان المبدأ هو أن الهوائي يجب أن يصل إلى أقصى مسافة في مدار أرضي منخفض ، مما يجعل من الممكن استقبال إشارات من مصادر أرضية وإرسالها إلى أبعد من ذلك. الميزة الأساسيةهو أن أحد الأقمار الصناعية يمكنه التحكم في منطقة تغطية كبيرة بما فيه الكفاية من الكرة الأرضية.

كان أول مكرر سلبي هو Echo-1 ، والذي تم إطلاقه في الفضاء في عام 1960. كان هذا بداية لمزيد من التطور السريع للاتصالات الساتلية الدولية.

مجالات تطبيق الاتصالات الفضائية الدولية

منذ إطلاق أول قمر صناعي في الفضاء ، تحسنت جودة التكنولوجيا بشكل كبير. لا تستطيع الإنسانية اليوم أن تتخيل الحياة اليومية بدونها هاتف محمول(التي حلت محل الخطوط الأرضية المنزلية بشكل منتصر) ، بدون محادثات فيديو للمساعدة في التواصل مع شخص ما على مسافة في الوقت الفعلي ، بدون تلفزيون ، إلخ.

ينقسم الاستخدام الحديث للاتصالات الفضائية الدولية إلى المجالات الرئيسية التالية:

• الاتصال الجذع


• نظام اتصالات الأقمار الصناعية المحمول ؛


• VSAT (نظام صغير بهوائي يصل قطره إلى 2.4 متر ، يستخدم لإنشاء قناة خاصة) ؛


• شبكة الجوال؛


• الإنترنت (تعمل معظم التقنيات الحديثة مع هذا النظام).

تعد الاتصالات الفضائية الدولية أحد المجالات المواضيعية للحدث الموضوعي ، الذي يقام سنويًا داخل أسوار مجمع المعارض المركزي إكسبوسنتر.

يغطي التنوع المواضيعي جميع فئات صناعة الاتصالات:

• تقنيات الإنترنت؛


• البرمجيات؛


• شبكات البيانات


• الشركات الناشئة


• البنية التحتية للاتصالات؛


• خدمات في مجال تقنيات تكنولوجيا المعلومات.


• معدات الاتصالات والتقنيات الحديثة.

إمكانيات الاتصالات الفضائية الدولية الحديثة

توفر الاتصالات الفضائية الدولية الحديثة ذات التقنية العالية الفرص التالية:

• تبادل المعلومات؛


• إدارة وتنسيق الطائرات والسفن والنقل البري ؛


• القدرة على نقل كميات كبيرة من المعلومات إلى الجانب الآخر من العالم ؛


• تلقي جودة إشارة عالية ومستقرة ؛


• إجراء اتصالات آمنة ، إلخ.

مستجدات الاتصالات الساتلية للاتحاد الروسي

اتصال القمر الصناعيله تأثير حتمي على تطور المجالات الصناعية المختلفة ، والنمو الاقتصادي للدولة ومستوى معيشة الأمم.

اليوم ، تشكيل قطاع من الاتصالات الساتلية في السوق أمر لا يمكن تصوره دون اتصال مع الأرض نظام شبكي... يمكن أن يكون لأية تغييرات في هيكل الشبكة تأثير عميق على أداء الأقمار الصناعية.

الاتصالات الفضائية لديها أحدث الابتكارات التالية:

• أدت شبكات الألياف الضوئية إلى إزاحة جزئية للعمود الفقري الساتلي ؛


• توزيع محطات الهوائي VSAT (محطة ذات فتحة صغيرة جدًا) ؛


• تحسين معدات الطاقة للمركبات الفضائية وقدرتها على إرسال الإشارات البعيدة من نقاط الأرض ؛


• الأقمار الصناعية ذات النطاق العريض المجهزة بمكرر ؛


• مرافق ذات نطاقات تردد كبيرة ؛


• تطوير مدارات متوسطة الارتفاع.

أدت كل هذه التعديلات المبتكرة إلى القدرة على معالجة إشارات متعددة في الفضاء عن طريق المفاتيح بين الحزم.

بفضل أحدث آليات نقل صور ملفات الفيديو ، أصبح الاتصال المجاني عبر الإنترنت أمرًا شائعًا في الوقت الحاضر.

قطاعات سوق الاتصالات الساتلية للاتحاد الروسي

تنقسم الاتصالات الساتلية في الاتحاد الروسي اقتصاديًا إلى ثلاثة قطاعات كبيرة من السوق تقنيات المعلوماتوالاتصالات.

1. تم إنشاء الجزء الأول بفضل اتصال المحطات الأرضية على أراضي الولاية مع مجمعات الأقمار الصناعية النامية Global Star و Inmarsat و Ellipse. إنها تشكل محطات مدمجة للاتصال الشخصي ، متصلة بأجهزة البث المتنقلة. توجد أقمار النظام فوق المحيطات لتوفير إشارات إنترنت عالية الجودة لأنصاف أقطار كبيرة من الأرض. النظام به هاتف تم ضبطه على أحد الأقمار الصناعية. تلتقط محطات الاتصالات ذات الهوائيات الكبيرة الإشارة وتوزعها على المشتركين في أي مكان في العالم.


2. في الجزء الثاني ، ينصب التركيز على إنتاج محطات أرضية ساتلية صغيرة (VSAT) ، مصممة لتشكيل شبكات الشركاتمع وصول آمن. الآن على أراضي الاتحاد الروسي ، وفقًا للاتحاد الوطني للاتصالات الساتلية ، هناك حوالي 3.2 ٪ من إجمالي عدد هذه المحطات في العالم (500 ألف).


3. في الجزء الثالث ، يتم اختراع الأقمار الصناعية والمحطات الصغيرة وأنظمتها وإدخالها في الإنتاج ، والتي تحدد البث التلفزيوني والإذاعي والاتصالات عن بعد عبر الإنترنت. تكلفة المعدات لهذا المكانة السوقية أقل بعدة مرات من المحطات الطرفية في الجزأين السابقين. مع الأخذ في الاعتبار الميزة الجغرافية للمستوطنات الصغيرة بالنسبة إلى المنطقة بأكملها من البلد ، تحقق البنية التحتية التلفزيونية أقصى ربح بين جميع أنواع الاتصالات.

تشغيل السوق الروسيالاتصالات ليست ذات أهمية كبيرة بالنسبة للتنمية الاقتصادية للمنطقة حيث يتم توزيع الإشارات التي تتم معالجتها بواسطة محطات متعددة الأوضاع.

يتم تقسيم الإشارة من شبكة أداة الإدارة عن بُعد (RAT) إلى رموز في قنوات CDMA (الوصول المتعدد بتقسيم الكود) ، ويسهل من خلال المسح ، الترحيل في حلقات متصلة ببعضها البعض في RAT منفصل. من المفيد التواصل مع هذه المناطق التي لا يوجد فيها استقبال للإشارة الخلوية.

محطات المشترك متعددة الأوضاع لاسلكيقادرة على تحسين كفاءة الربط البيني ، وزيادة الوصول إلى الخدمات المختلفة.

تجهيزات حديثة لاستقبال وبث الاتصالات الفضائية في المعرض

اتصالات الأقمار الصناعية الحديثةتعمل كطريقة رائعة لنقل المعلومات ، ولكنها تطرح طلبات متزايدة على المعدات.

معرض "اتصالات"يوفر فرصة للتعرف على أحدث التطورات والعروض من مختلف الشركات المصنعة لمعدات الاتصالات عبر الأقمار الصناعية.

يتم عرض مجموعة كبيرة من العينات من فئات الأسعار المختلفة داخل جدران Expocentre ، بحيث يمكن لأي شخص العثور على الخيار الأمثل من حيث الجودة والسعر.

معرض "اتصالات"تم تنفيذه لأكثر من ثلاثة عقود ويعمل كمحرك قوي في التطوير الفعال لهذا المجال التقني.

الاتصال الفضائي أو الساتلي هو في الأساس نوع من اتصالات الترحيل الراديوي (التروبوسفير) ويختلف من حيث أن مكرراته لا توجد على سطح الأرض ، ولكن على الأقمار الصناعية في الفضاء الخارجي.

لأول مرة قدم الإنجليزي آرثر كلارك فكرة الاتصالات الساتلية في عام 1945. في مجلة الهندسة الراديوية ، نشر مقالًا عن احتمالات صواريخ مثل V-2 لإطلاق أقمار صناعية للأرض لأغراض علمية وعملية. الفقرة الأخيرة من هذه المقالة مهمة: "القمر الصناعي على مسافة معينة من الأرض سيحدث ثورة واحدة في غضون 24 ساعة. سيبقى ثابتًا فوق مكان معين وضمن نطاق الرؤية البصرية من نصف سطح الأرض تقريبًا. ثلاث مكررات ، موضوعة في المدار الصحيح مع فصل زاوي قدره 120 درجة ، ستكون قادرة على تغطية الكوكب بأكمله بالبث التلفزيوني والبث VHF ؛ أخشى أن أولئك الذين يخططون للعمل في فترة ما بعد الحرب لن يجدوا ذلك سهلاً ، لكنني أعتبر هذا المسار هو الحل النهائي للمشكلة ".

في 4 أكتوبر 1957 ، أطلق الاتحاد السوفياتي أول قمر صناعي أرضي في العالم ، وهو أول جسم فضائي تم استقبال إشاراته على الأرض. يمثل هذا القمر الصناعي بداية عصر الفضاء. تم استخدام الإشارات الصادرة عن القمر الصناعي ليس فقط لتحديد الاتجاه ، ولكن أيضًا لنقل المعلومات حول العمليات على القمر الصناعي (درجة الحرارة والضغط وما إلى ذلك). تم إرسال هذه المعلومات عن طريق تغيير مدة الرسائل المنبعثة من أجهزة الإرسال (تعديل عرض النبضة). في 12 أبريل 1961 ، ولأول مرة في تاريخ البشرية ، تم تنفيذ رحلة مأهولة إلى الفضاء الخارجي في الاتحاد السوفيتي. تم إطلاق المركبة الفضائية فوستوك وعلى متنها رائد الفضاء يو. أ. غاغارين إلى مدار القمر الصناعي الأرضي. لقياس معلمات مدار المركبة الفضائية والتحكم في تشغيل المعدات الموجودة على متنها ، تم تركيب العديد من معدات القياس والقياس الراديوي عليها. لإيجاد اتجاه المركبة الفضائية وإرسال معلومات القياس عن بعد ، تم استخدام نظام راديو الإشارة الذي يعمل على تردد 19.955 ميغاهرتز. تم توفير الاتصال ثنائي الاتجاه لرائد الفضاء مع الأرض من خلال نظام الهاتف الراديوي الذي يعمل في نطاقات الموجات القصيرة (19.019 و 20.006 ميجاهرتز) والفائقة القصر (143.625 ميجاهرتز). نقل نظام التلفزيون صورة رائد الفضاء إلى الأرض ، مما جعل من الممكن التحكم البصري في حالته. نقلت إحدى كاميرات التلفزيون صورة كاملة الوجه للطيار ، والأخرى - من الجانب.

مكّنت إنجازات العلوم الروسية في مجال استكشاف الفضاء من تنفيذ تنبؤات آرثر كلارك. في نهاية الخمسينيات من القرن الماضي ، بدأت الدراسات التجريبية لإمكانيات استخدام الأقمار الصناعية الأرضية الاصطناعية كمكررات راديو (نشطة وخاملة) في أنظمة الاتصالات الأرضية في الاتحاد السوفياتي والولايات المتحدة الأمريكية. مكنت التطورات النظرية في مجال القدرات الطاقية لخطوط الاتصال عبر الأقمار الصناعية من صياغة المتطلبات التكتيكية والفنية لأجهزة إعادة إرسال الأقمار الصناعية والأجهزة الأرضية ، بناءً على الخصائص الحقيقية للوسائل التقنية التي كانت موجودة في ذلك الوقت.

بالنظر إلى هوية الأساليب ، سنقدم دراسات تجريبية في مجال إنشاء خطوط اتصال عبر الأقمار الصناعية باستخدام مثال الولايات المتحدة. تم إطلاق أول مرحل راديو نشط "سكور" في 18 ديسمبر 1958 في مدار بيضاوي مائل بارتفاع أووج 1481 كم ، نقطة الحضيض 177 كم. تتكون معدات الأقمار الصناعية من جهازي إرسال واستقبال يعملان على الترددات 132.435 و 132.095 ميجا هرتز. تم تنفيذ العمل في وضع إعادة الإرسال البطيء. تم تخزين الإشارة المرسلة من محطة الإرسال الأرضية عن طريق التسجيل على شريط مغناطيسي. تم استخدام بطاريات الفضة والزنك بسعة 45 أمبير - ساعة بجهد 18 فولت كمصادر للطاقة. كانت مدة الاتصال حوالي 4 دقائق لكل ثورة ساتلية واحدة. تم إعادة إرسال هاتف واحد أو 7 قنوات تليفزيونية. كانت خدمة القمر الصناعي 34 يومًا. احترق القمر الصناعي عند دخوله الغلاف الجوي في 21 يناير 1959. تم إطلاق التتابع الراديوي النشط الثاني "Courier" في 4 أكتوبر 1960 في مدار بيضاوي مائل مع ذروة 1270 كم وحضيض 970 كم. تتكون معدات الأقمار الصناعية من 4 أجهزة إرسال واستقبال (150 ميجاهرتز لنقل الأوامر و 1900 ميجاهرتز للاتصالات) وأجهزة الذاكرة المغناطيسية ومصادر الطاقة - الخلايا الشمسية والبطاريات الكيميائية. تم استخدام خلايا السيليكون الشمسية بمبلغ 19152 كمصدر أساسي للطاقة. تم استخدام بطاريات النيكل والكادميوم بسعة 10 أمبير / ساعة بجهد 28-32 فولت كمرحلة عازلة. كانت مدة جلسة الاتصال 5 دقائق لكل ثورة قمر صناعي. كانت خدمة القمر الصناعي سنة واحدة. في 10 يوليو 1962 ، تم إطلاق مكرر Telstar النشط في مدار بيضاوي مائل مع ذروة 5600 كم وحضيض 950 كم ، والذي كان مخصصًا للترحيل النشط للإشارات الراديوية في الوقت الفعلي. وفي الوقت نفسه ، نقل إما 600 قناة هاتفية فردية أو 12 قناة هاتفية مزدوجة أو قناة تلفزيونية واحدة. في جميع الأحوال تم تنفيذ العمل بطريقة تعديل التردد. ترددات الاتصال: على خط القمر الصناعي الأرضي 4169.72 ميجاهرتز ، على خط القمر الصناعي الأرضي 6389.58 ميجاهرتز. كانت مدة جلسة الاتصال على الخط الأمريكي الأوروبي عبر هذا القمر الصناعي حوالي ساعتين في اليوم. تراوحت جودة الصور التلفزيونية المنقولة من جيد إلى ممتاز. تصور المشروع فترة خدمة كبيرة جدًا للقمر الصناعي - سنتان ، ولكن بعد أربعة أشهر من التشغيل الناجح ، فشل سطر الأوامر. وجد أن العطل السببي كان تلف السطح بسبب عمل الإشعاع عندما يمر القمر الصناعي بحزام الإشعاع الداخلي.

في 14 فبراير 1963 ، تم إطلاق أول قمر صناعي متزامن لنظام Sinkom مع المعلمات المدارية: ذروة الارتفاع 37،022 كم ، ارتفاع نقطة الحضيض 34185 ، الفترة المدارية 1426.6 دقيقة. تردد التشغيل على ارتباط الأرض بالقمر الصناعي هو 7360 ميجاهرتز ، وعلى الرابط من القمر الصناعي إلى الأرض ، 1820 ميجاهرتز. تم استخدام خلايا شمسية بحجم 3840 وحدة بقوة إجمالية قدرها 28 وات بجهد 27.5 فولت كمصدر أساسي للطاقة على القمر الصناعي. استمر الاتصال بالقمر الصناعي لمدة 20،077 ثانية فقط ، وبعد ذلك تم تنفيذ الملاحظات بالطرق الفلكية.

في 23 أبريل 1965 ، تم إطلاق أول قمر صناعي للاتصالات Molniya-1 في الاتحاد السوفياتي. مع إطلاق قمر الاتصالات الثاني "مولنيا -2" في 14 أكتوبر 1965 ، بدأ التشغيل المنتظم لخط الاتصال البعيد المدى عبر القمر الصناعي. في وقت لاحق ، تم إنشاء نظام اتصالات الفضاء بعيد المدى Orbita. وتتكون من شبكة من المحطات الأرضية والأقمار الصناعية الأرضية "مولنيا" ، "رادوغا" ، "أفق". أدناه ، في الفصل السابع ، سيظهر أن تعديلات الأقمار الصناعية Horizon تستمر في العمل في القرن الحادي والعشرين. يشير هذا إلى الموثوقية العالية للمعدات المحلية مقارنة بالمعدات الأجنبية.

تم بناء أولى محطات الاتصالات الفضائية واختبارها وتشغيلها في مدينة شتشيلكوفو بالقرب من موسكو وفي أوسوريسك. تم توصيلهم عن طريق خطوط اتصال الكابل والمرحل ، على التوالي ، مع مراكز التلفزيون ومحطات الهاتف بين المدن في موسكو وفلاديفوستوك.

تبين أن أنسب معدات المحطات الأرضية للنظام الساتلي هي معدات الاتصالات التروبوسفيرية TR-60/120 ، حيث تم استخدام أجهزة إرسال عالية القدرة ومستقبلات عالية الحساسية مع مضخمات حدودية منخفضة الضوضاء ، كما هو معروف. . على أساسه ، يجري تطوير مجمع "هورايزون" للاستقبال والإرسال ، وتركيبه في المحطات الأرضية لأول خط اتصالات عبر الأقمار الصناعية بين موسكو وفلاديفوستوك.

أجهزة إرسال مطورة خصيصًا للاتصالات وخطوط القيادة والقياس ، ومكبرات صوت حدودي بدرجة حرارة ضوضاء تبلغ 120 كلفن للتركيب في الهوائي أسفل كابينة المرآة ، بالإضافة إلى معدات جديدة تمامًا توفر الالتحام بمراكز التلفزيون المحلية والمبادلات الهاتفية بعيدة المدى.

في تلك السنوات ، قام مصممو المحطة الأرضية ، خوفًا من تأثير المرسلات القوية على المستقبلات ، بتثبيتها على هوائيات مختلفة وفي مباني مختلفة (استقبال وإرسال). ومع ذلك ، فإن تجربة استخدام هوائي مشترك واحد للاستقبال والإرسال ، التي تم الحصول عليها على خطوط الاتصال التروبوسفيرية ، جعلت من الممكن نقل معدات الاستقبال إلى هوائي الإرسال في المستقبل ، مما أدى إلى تبسيط وتقليل تكلفة تشغيل محطات الاتصالات الساتلية إلى حد كبير.

في عام 1967 ، من خلال القمر الصناعي للاتصالات "Molniya-1" ، تم إنشاء شبكة تلفزيونية واسعة من محطات الاستقبال الأرضية "Orbita" مع محطة إرسال مركزية بالقرب من موسكو. وقد أتاح ذلك تنظيم قنوات الاتصال الأولى بين موسكو والشرق الأقصى وسيبيريا وآسيا الوسطى ، ونقل برنامج التلفزيون المركزي إلى المناطق النائية من وطننا الأم ، بالإضافة إلى الوصول إلى أكثر من 30 مليون مشاهد تلفزيوني.

ومع ذلك ، دارت أقمار مولنيا حول الأرض في مدارات إهليلجية طويلة. لتتبعها ، يجب أن تدور هوائيات محطات الاستقبال الأرضية باستمرار. من الأسهل حل هذه المشكلة عن طريق دوران الأقمار الصناعية في مدار دائري ثابت ، يقع في المستوى الاستوائي على ارتفاع 36000 كم. إنهم يقومون بثورة واحدة حول الأرض في غضون 24 ساعة ، وبالتالي يبدو لمراقب أرضي معلقًا بلا حراك فوق نقطة واحدة من كوكبنا. ثلاثة أقمار صناعية من هذا القبيل تكفي لتوفير الاتصالات لكامل الأرض.

في الثمانينيات من القرن الماضي ، عملت أقمار الاتصالات "Raduga" والأقمار الصناعية التلفزيونية "Ekran" بشكل فعال في مدارات ثابتة. لم تكن هناك حاجة إلى محطات أرضية متطورة لاستقبال إشاراتها. يتم استقبال البث التلفزيوني من هذه الأقمار الصناعية مباشرة على هوائيات جماعية وحتى فردية.

في الثمانينيات ، بدأ تطوير الاتصالات الساتلية الشخصية. في هذا الصدد ، يتصل هاتف القمر الصناعي مباشرة بقمر صناعي في مدار أرضي منخفض. تدخل الإشارة من القمر الصناعي إلى المحطة الأرضية ، حيث يتم نقلها إلى شبكة الهاتف العادية. يعتمد عدد الأقمار الصناعية المطلوبة للاتصال المستقر في أي مكان على الكوكب على نصف القطر المداري لنظام ساتلي معين.

يتمثل العيب الرئيسي للاتصالات الساتلية الشخصية في تكلفتها العالية نسبيًا مقارنةً بالاتصالات الخلوية. بالإضافة إلى ذلك ، تم دمج أجهزة الإرسال عالية الطاقة في الهواتف الساتلية. لذلك ، تعتبر غير آمنة لصحة المستخدمين.

تعمل أكثر هواتف الأقمار الصناعية موثوقية على شبكة إنمارسات التي تأسست منذ أكثر من 20 عامًا. هواتف الأقمار الصناعية لنظام Inmarsat هي حقيبة بغطاء مفصلي بحجم الأول أجهزة الكمبيوتر المحمول... غطاء هاتف القمر الصناعي هو أيضًا هوائي ، يجب توجيهه نحو القمر الصناعي (يتم عرض قوة الإشارة على شاشة الهاتف). تستخدم معظم هذه الهواتف في السفن أو القطارات أو المركبات الثقيلة. في كل مرة تحتاج فيها إلى إجراء مكالمة أو الرد عليها ، ستحتاج إلى تثبيت هاتف القمر الصناعي على سطح مستو ، وفتح الغطاء ولفه ، وتحديد اتجاه أقصى إشارة.

في الوقت الحاضر ، لا تزال أنظمة الأقمار الصناعية تمثل حوالي 3٪ من حركة المرور العالمية في الميزان العام للاتصالات. لكن الطلب على خطوط الأقمار الصناعية مستمر في النمو ، حيث أن مدى القنوات الفضائية يزيد عن 800 كيلومتر ، مما يجعلها أكثر ربحية من الناحية الاقتصادية مقارنة بأنواع أخرى من الاتصالات بعيدة المدى.