A műholdas kommunikációs rendszer működése. Műholdas kommunikáció: működési elv, lefedettség, csatorna jellemzők és tarifatervek

MODERN MŰHOLDAK ÉS MŰHOLDRENDSZEREK

A műholdak fő típusai

V modern világ bolygónk lakói már aktívan használják az űrtechnológiák vívmányait. Tudományos műholdak, mint például a Hubble Űrteleszkóp, bemutatják nekünk a minket körülvevő tér minden nagyszerűségét és mérhetetlenségét, a világegyetem távoli zugaiban és a közeli űrben egyaránt végbemenő csodákat.

Aktívan használják a kommunikációs műholdakat, például a Galaxy XI-t. Közreműködésükkel biztosított a nemzetközi és mobiltelefonos kommunikáció, és természetesen műholdas televízió... A kommunikációs műholdak óriási szerepet játszanak az internet terjedésében. Nekik van lehetőségünk nagy sebességgel hozzáférni olyan információkhoz, amelyek fizikailag a világ másik felén, egy másik kontinensen találhatók.

A megfigyelő műholdak, az egyik a "Spot" különféle iparágak és egyes szervezetek számára fontos információkat továbbítanak, segítve például a geológusokat az ásványlelőhelyek felkutatásában, a nagyvárosok közigazgatását - a fejlesztések tervezésében, a környezetvédők - a szennyezettség mértékének felmérésében. folyók és tengerek.

A repülőgépek, hajók és autók tájolása a Global Positioning System (GPS) és a GLONASS műholdak segítségével történik, a tengeri kommunikáció vezérlése pedig navigációs műholdak és kommunikációs műholdak segítségével történik.

Már megszoktuk, hogy az időjárás-előrejelzésekben olyan műholdak által készített képeket látunk, mint a Meteosat. Más műholdak segítik a tudósokat a környezet megfigyelésében olyan információk továbbításával, mint a hullámmagasság és a tengervíz hőmérséklete.

A katonai műholdak sokféle információval látják el a hadseregeket és a biztonsági ügynökségeket, beleértve az elektronikus hírszerzést, például a Magnum műholdakat, valamint a nagy felbontású amelyek titkos optikai és radaros felderítő műholdakat hajtanak végre.

Az oldal ezen részében számos műholdrendszerrel, azok működési elveivel és a műholdak elrendezésével ismerkedünk meg.

Clarke geostacionárius vagy geoszinkron pályája

A kommunikációs műholdak létrehozásának ötlete először merült fel röviddel a második világháború után, amikor A. Clark a Wireless World 1945. októberi számában részletesen bemutatta koncepcióját egy 100 m magasságban elhelyezett közvetítő kommunikációs állomásról. 35880 km-rel a Föld felszíne felett.

Az ilyen pályát geoszinkron, geostacionárius vagy Clarke-pályának nevezik. Minél nagyobb a műhold pályájának magassága, annál hosszabb ideig tart egy keringés a Föld körül. 35880 km magasságú körpályán haladva egy keringést 24 óra alatt teljesítenek, azaz. a Föld napi forgásának időszakára. Az ilyen pályán mozgó műhold folyamatosan a Föld felszínének egy bizonyos pontja felett lesz (bár rendszeres pályakorrekciókra lesz szükség a Hold gravitációs mezejének hatásának kompenzálásához).

Clarke egy ilyen pályát ideálisnak tartott a globális közvetítő kommunikációhoz. Három, az egyenlítői síkban geostacionárius pályán keringő műhold biztosítja a Föld felszínének nagy részének rádiós láthatóságát (a cirkumpoláris régiók kivételével). Ez kiküszöböli az ionoszférának a rádiókommunikációra gyakorolt ​​hatását. Clark ötlete nem valósult meg azonnal, mivel akkoriban még az alacsony földi pályára sem lehetett műholdat eljuttatni, nemhogy egy állót.

A. Clark a geostacionárius műholdra vonatkozó kezdeti javaslatait memorandum formájában nyújtotta be a Brit Bolygóközi Társaság Tanácsának. Ez az 1945. május 25-i keltezésű dokumentum jelenleg a washingtoni Smithsonian Intézet archívumában található.

"Comstar 1" kommunikációs műhold

Az egyik első geostacionárius műhold, amelyet az emberek napi szükségleteihez használtak, a műhold volt Comstar... Műholdak Comstar 1 az üzemeltető üzemelteti "Comsat"és az AT&T bérelte. Élettartamukat hét évre tervezték. Telefonjeleket közvetítenek és televíziós jelek az Egyesült Államokon belül, valamint Puerto Ricóban. Rajtuk keresztül egyidejűleg akár 6000 telefonbeszélgetés és akár 12 televíziós csatorna is továbbítható. A műhold geometriai méretei Comstar 1: Magasság: 5,2 m (17 láb), Átmérő: 2,3 m (7,5 láb). A kiinduló tömeg 1410 kg (3109 font).

Adó-vevő kommunikációs antenna függőleges és vízszintes polarizációs tömbökkel, lehetővé teszi mind a vételt, mind az adást azonos frekvencián, de merőleges polarizációval. Ez megkétszerezi a műhold rádiófrekvenciás csatornáinak kapacitását. Előretekintve elmondhatjuk, hogy a rádiójel polarizációját ma már szinte minden műholdrendszerben alkalmazzák, ez különösen ismerős a műholdvevő televíziós rendszerek tulajdonosai számára, ahol a nagyfrekvenciás TV-csatornákra hangolásakor be kell állítani. függőleges vagy vízszintes polarizáció.

Egy másik érdekes tervezési jellemző, hogy a műhold hengeres teste körülbelül egy fordulat/másodperc sebességgel forog, így biztosítva a műhold giroszkópos stabilizálásának hatását az űrben. Ha figyelembe vesszük a műhold jelentős tömegét - körülbelül másfél tonnát -, akkor a hatás valóban megtörténik. Ugyanakkor a műholdantennák a Föld egy meghatározott pontjára irányítva maradnak, hogy ott hasznos rádiójelet bocsássanak ki.

Ugyanakkor a műholdnak geostacionárius pályán kell lennie, azaz. „mozdulatlanul” „lógni” a Föld felett, pontosabban a bolygó körül repülni a saját tengelye körüli forgási sebességével a forgásirányában. A helymeghatározási ponttól való eltérést különböző tényezők hatására, amelyek közül a legjelentősebbek a Hold zavaró vonzása, a kozmikus porral és más űrbeli tárgyakkal való találkozás, a vezérlőrendszer figyeli, és időszakonként korrigálja a hajtóműveket. műholdas helyzetszabályozó rendszer.

Vladimir Kalanov, "A tudás hatalom" oldal.
Liter: Tim Furniss. Az űrjárművek története.

Kedves látogatók!

A munkája le van tiltva JavaScript... Kérjük, kapcsolja be a szkripteket a böngészőjében, és látni fogja az oldal teljes funkcionalitását!

A műholdas kommunikáció az űrrádió-kommunikáció egy fajtája, amely mesterséges földi műholdak, általában speciális kommunikációs műholdak átjátszóként történő használatán alapul.

Műholdas kapcsolat. Űrműholdas kommunikáció. Műholdas kommunikációs technológia:

Műholdas kapcsolatúj szakaszt jelent a fejlett technológiák fejlődésében, amely elválaszthatatlanul kapcsolódik a világűr kutatásához.

A műholdas kommunikáció definíciója elég meggyőzően hangzik a következő megfogalmazásban: a műholdas kommunikációt egyfajta űrrádiókommunikációval kell egyenlővé tenni, amely speciális átjátszók - mesterséges műholdak - használatán alapul. kapcsolatokat.

Műholdas kapcsolat Az űrrádió-kommunikáció egyik fajtája, amely a mesterséges földi műholdak átjátszóként való használatán alapul, általában speciális műholdak kapcsolatokat.

A rádiójelet kis űrhajók közvetítik, amelyek körbe-körbe mozognak A Földről származó egy bizonyos pálya mentén.

A rádiójel továbbítása és feldolgozása érdekében pályára állított eszközt nevezték el mesterséges kommunikációs műhold(rövidítve ISS). A mesterséges kommunikációs műhold fedélzetére összetett közvetítőberendezések vannak felszerelve: jelvételi / átviteli egységek, valamint szűken célzott antennák bizonyos frekvenciákon működik. A mesterséges kommunikációs műhold munkája egy jel vételéből, felerősítéséből, frekvenciafeldolgozásából és a készülék láthatósági zónájában lévő földi állomások felé történő továbbításából áll. A közvetítő műhold olyan autonóm eszköz, amely képes megtartani helyét a tér egy adott pontján, és a fedélzeti áramforrásokból áramot fogyasztani. A stabilizáló rendszer adott tájolást biztosít műholdas antennák... A telemetriai berendezések az űrhajó helyzetére vonatkozó adatok továbbítását a Föld felé, vezérlőparancsok fogadását biztosítják.

A vett rádiójel újraadása memorizálással és anélkül is megvalósítható, ami az állandó tartózkodás miatt műhold a földi látótávolságon belül állomások.

Ma műholdas kommunikációs rendszerek a világ távközlési gerinchálózatának szerves részét képezik, összekötve a kontinenseket és az országokat.

A műholdas kommunikáció elve. Műholdas kommunikációs rendszer, berendezések, létesítmények és állomások:

A műholdas űrkommunikáció elve rádiójel átvitelét/vételét foglalja magában alapföldi vagy mobil állomások segítségével, műholdas átjátszón keresztül. A rádióhullámok áthaladásának ez a sajátossága a földfelszín görbületének köszönhető, amely megakadályozza a rádiójel áthaladását. Más szóval, a rálátási zónában a rádiójelet az egyik állomásról a másikra késedelem nélkül továbbítják. Ha azonban az adóállomástól sok ezer kilométeres jel vétele a feladat, akkor szükség van egy átjátszóra, amely megfelelő szögben irányítja a jelet a vevőállomás felé.

Magjában, műholdas kapcsolat az átjátszó eszközön keresztül a rádiórelé kommunikáció tipikus analógiája, csak ebben az esetben az átjátszó a földfelszíntől jelentős távolságra (magasságra), több ezer kilométerre helyezkedik el. Ha a rádiókommunikáció megszervezéséhez nagy távolságokon a Föld különböző részei felé sok földi átjátszóra volt szükség, akkor az űrműholdak megjelenésével számuk jelentősen csökkent. Most már csak egy műholdra van szükség rádiójel sugárzására egyik szárazföldről a másikra.

Műholdas kapcsolatÁltalában a kommunikációs rendszer egymással összefüggő elemeinek egész komplexuma biztosítja: közvetítő műholdak; helyhez kötött műholdas földi állomások a föld felszínén; műholdas vezérlőközpont(TsUSS) és a rendszer egyéb elemei.

A rádiójelek hatékony átviteléhez nagy távolságokon analóg jel a nagy zajterhelés miatt nem alkalmas, ezért előre digitalizált (ún. digitális műholdas kommunikáció), majd továbbítják a műholdra. A hibák kijavításához hibajavító kódolási sémákat használnak.

A mai napig az Orosz Föderáció területén a TV-jel és a rádióadás vételét / továbbítását biztosítja műholdas kommunikációs rendszerek(CCC). Műholdas kapcsolat, az Orosz Föderáció összekapcsolt kommunikációs hálózatának kulcseleme. Rész műholdas rendszer A kommunikáció két alapvető összetevőt tartalmazott - a földet és az űrt.

Műholdas kommunikáció fejlesztése. Fejlődéstörténet a Szovjetunióban:

Az első mesterséges földi műholdat 1957-ben állították pályára. Az űrhajó súlya mindössze 83,6 kg volt. A műholdat egy miniatűr egységen - egy rádióadó-jelzőn keresztül - irányították. A rádiójelek vételének / továbbításának sikeres eredménye a szabadban világűr lehetővé tette az ISS aktív és passzív rádiójel-ismétlőként való felhasználását magában foglaló előremutató tervek megvalósítását. Az ilyen ígéretes tervek megvalósításához azonban olyan űrhajók létrehozására volt szükség, amelyek elegendő súlyt képesek elbírni (különféle adó- és vevőberendezések). Azt is, hogy pályára állítsák mesterséges műhold, nagy teljesítményű rakétára volt szükségünk motorokés felszerelés. Miután az orosz mérnökök megoldották ezeket a problémákat, lehetővé vált az ISS nyílt űrre bocsátása tudományos és kutatási munkára, navigációs, meteorológiai, felderítési feladatok megoldására, valamint stabil csatorna biztosítására. kapcsolatokat rádiójelek nagy távolságra történő továbbítására. A műholdas kommunikációs rendszer (SSS) kialakítását az első mesterséges műhold fellövése után aktiválták. Ennek a koncepciónak a megvalósításaként a földfelszínen parabolaantennákkal felszerelt bázis adó-vevő állomásokat kezdtek építeni. Átmérő antennák elérte a 12 métert, ami lehetővé tette a rádiójelek stabil vételét és továbbítását. 1965-ben az orosz mérnököknek sikerült biztosítaniuk a Moszkvából a CCC-n keresztül sugárzott televíziós műsorok fogadását Vlagyivosztokban.

1967-ben a műszaki kapacitás tesztelése és a szükséges paraméterekre hozása után üzembe helyezték az Orbita műholdas kommunikációs rendszert. 1975-ben a Raduga űrműholdat körpályára bocsátották. A földfelszín és a mesterséges repülőgép távolsága csaknem 36 km volt. A bolygó és a műhold forgási iránya gyakorlatilag egybeesett, így az ISS szó szerint "lebegett" a Föld felett, és egész nap mozdulatlan maradt. Ez a műszaki megoldás leegyszerűsítette a vezérlőparancsok továbbítását az űrrepülőgép felé, és garantálta a rádióhullámok vételére/továbbítására szolgáló stabil csatorna működését. Ezt követően egy fejlettebb ISS "Horizont" került pályára.

Az ISS "Orbita" működésének eredményei azt mutatták, hogy a rádiójel-szolgáltatás nem hatékony a TV-műsorok kisméretű sugárzása érdekében. települések több tízezer helyi lakost számlál. Ezért elsőbbséget élveztek a jelek fogadására és továbbítására szolgáló kompakt földi állomások, amelyeket az Ekran SCC szolgál ki. Ennek a műholdas kommunikációs rendszernek a mesterséges műholdját 1976-ban bocsátották alacsony földi pályára. A központi televízió műsorait most Szibéria és a Távol-Kelet távoli helyein is nézhették az emberek.

A múlt század 80-as éveiben a „Moszkva” műholdas kommunikációs rendszert a „Gorizont” ISS-en keresztül aktívan kihasználták.

Műholdas kommunikáció használata. A kommunikációs műholdak működésének jellemzői:

A Föld-közeli űr kutatásának kezdeti időszakában a rádiójelek űrbe továbbítása érdekében a legegyszerűbb műholdakat indították, amelyek minimális felszerelést tartalmaztak a fedélzeten ("ECHO" és "EKHO-2" űrműholdak). . Ismétlőként a test fémgömbjét használták, amelynek fényvisszaverő hatása van. Gyakran egy polimer gömb fémmel permetezés... Az ilyen eszközök hatékonysága rendkívül alacsony volt, ezért a passzív mesterséges műholdak nem kaptak megfelelő fejlesztést. Teljes ellentétük az aktív mesterséges műholdak lettek, amelyek belsejében egy bonyolult elektronikus töltet található, amelyek rádiójel vételére, feldolgozására, erősítésére és a világ bármely pontjára történő továbbítására szolgálnak.

Rádiójelfeldolgozás módszerével Az űrműholdak két típusba sorolhatók: regeneratív és nem regeneratív ISS.

Regeneratív kommunikációs műholdak terjedelmesebb műveletsort hajtanak végre - a jel vételének szakaszában demodulálja, újraadáskor pedig modulálja. Ez a rádiójel-feldolgozási módszer továbbiakat igényel felszerelésés kellő összetettség jellemzi. A regeneratív műholdak drágák.

Nem regeneratív kommunikációs műholdak a legegyszerűbb műveletsort biztosítják rádiójellel. A földi állomástól érkező jel vételének pillanatában egy mesterséges kommunikációs műhold biztosítja annak erősítését és átvitelét egy másik frekvenciára. Ezt követően a rádiójelet egy másik földi állomásra továbbítják. A műhold egyidejűleg számos rádiójelet tud fogadni és továbbítani különböző csatornákon (transzpondereken) keresztül. Minden csatornához a spektrum egy dedikált része van hozzárendelve. Ennek a módszernek a hátránya a közvetített rádiójel észrevehető késése a hibajavítás kettős szabálya miatt.

Műholdas kommunikációs pályák. Az űrkommunikációs műholdak pályája:

Tovább Ebben a pillanatban a műholdas transzponderek pályáinak a következő osztályozása van.

Egyenlítői műholdas kommunikációs pálya. Az egyenlítői pálya jellegzetessége a javasolt geostacionárius megközelítés technológiákat... A megközelítés lényege abban rejlik, hogy a közvetítő műhold és a Föld szögsebessége nemcsak egybeesik, hanem egy irányba is mozog. Más szóval, a műhold mozgási iránya és bolygónk forgása megegyezik. Az egyenlítői pálya fő előnye, hogy a földi vevő folyamatosan kommunikál a műholddal. Ebben az esetben úgy tűnik, hogy a műhold egy helyen van, így a rádióhullámok nem ütköznek akadályba.

A kommunikációs műholdforgalom javasolt változatának hátrányai a következők:

- mivel egyszerre több száz és ezer különböző műholdat bocsátanak pályára, megnő a köztük lévő ütközések kockázata, ezért gondosan kell kiszámítani és ellenőrizni a pályájukat;

- a műholdak pályára állításának nagy magassága (kb. 36 ezer km) jelentős késésekhez vezet az átvitelben hasznos információ(rádiójel késleltetési effektus);

- a műhold pályára állítása jelentős magasságban jelentős anyagköltséget igényel;

- a földi állomások kiszolgálásának ellehetetlenülése a sarki régiókban.

Ferde műholdas kommunikációs pálya a világűrben való mozgás és a műhold és a földi állomások közötti kölcsönhatás összetettebb változatát képviseli.

A javasolt séma keretében a földi állomásokat speciális nyomkövető eszközökkel látják el, amelyek megkönnyítik az űrtranszponder keresését egy földközeli pályán, és korrekciót biztosítanak az antennatükör elfordulási szögéhez. Ennek a megközelítésnek egy fontos előnye a műhold folyamatos követésének lehetősége. Más szóval, a földi állomás folyamatosan figyeli a műhold helyét, és "vezeti" az égen. Az innováció teljes mértékben indokolja magát a vészhelyzet előtti és vis maior helyzetekben, amikor a műholdak tulajdonosai különböző okok miatt nem ellenőrzik a helyzetüket.

Poláris pálya műholdas kommunikáció egy ferde pálya speciális esetével azonosítják, és az egyenlítői síkhoz képest 90°-os dőlést feltételez.

Műholdas kommunikációs frekvenciatartományok. A műholdas kommunikáció típusai:

A földi állomások rádiójelet továbbítanak egy meghatározott tartományban lévő műholdra. Specificitás ez a folyamat amiatt, hogy a földi állomásról érkező rádiójelek átvitelének frekvenciatartománya eltér a műholdról közvetített jel frekvenciaspektrumától. Más szóval, az egyik frekvenciatartományt rádiójel továbbítására, egy másikat pedig az újraadásra használnak. Ez a funkció azzal magyarázható, hogy a légkör rétegei különböző módon továbbítják a rádiójelet, aktiválva a jel csillapításának és elnyelésének folyamatát. A műholdas kommunikáció frekvenciatartományait a „Rádiószabályzat” határozza meg, figyelembe véve a légkör „rádióhullámok átlátszósági ablakainak” sajátosságait, a rádióinterferencia szintjét és egyéb tényezők hatását.

A műholdas kommunikációban használt frekvenciasávokat speciális betűk jelölik.

Az L-sáv számára 1,5-1,6 GHz-es frekvenciasáv van kijelölve, a hatókör mobil műhold(PSS).

Az S-sávhoz az 1, 9-2,2 és 2,4-2,5 GHz frekvenciasáv van kiosztva, a felhasználási kör mobil műhold(PSS).

A C-sávhoz 4-6 GHz-es frekvenciasáv van lefoglalva, a hatókör (FSS).

A Ku-sávhoz 11, 12, 14 GHz-es frekvenciasáv van kijelölve, az alkalmazási kör helyhez kötött műholdas kommunikáció(FSS), műholdas műsorszórás.

A K-sávhoz 20 GHz-es frekvenciasáv van kijelölve, az alkalmazási kör a helyhez kötött műholdas kommunikáció(FSS), műholdas műsorszórás.

A Ka-sávhoz 30 GHz-es frekvenciasáv van kijelölve, az alkalmazási kör az helyhez kötött műholdas kommunikáció(FSS), mobil műhold(PSS), műholdak közötti kommunikáció.

Az ENF sávra 40-50 GHz-es frekvenciasáv van kijelölve, az alkalmazási kör helyhez kötött műholdas kommunikáció(FSS), perspektíva.

Több jó minőség a rádióvételt a C-sáv biztosítja, de ehhez megnövelt tányérátmérőjű antenna szükséges.

Hány csatornát tud biztosítani egy kommunikációs műhold? Műholdas kommunikációs rendszer:

Egy tipikus, 4-6 GHz-es tartományban működő műholdas adó-vevő 36 MHz-es frekvenciasávot foglal el, amely 6 TV-csatorna vagy 3,6 ezer telefoncsatorna továbbadását teszi lehetővé. Egy műholdon általában 12 vagy 24 adó-vevő van.

A jövőben egy modern műholdas kommunikációs rendszer több alrendszert fog tartalmazni:

- rögzített műholdas kommunikáció (FSS), amelyet az Orosz Föderáció összekapcsolt kommunikációs hálózatának kiszolgálására terveztek;

- a műholdas TV műsorszórás és rádióműsorszórás alrendszere;

- mobil műholdas kommunikációs alrendszer (MSS), amely a távoli és mobil előfizetők igényeit szolgálja.

Annak érdekében, hogy a műholdas átjátszó működni tudjon, sok felhasználó frekvencia-, kód- vagy időosztásos többszörös hozzáférési technológiát alkalmaz.

Megjegyzés: © Photo //www.pexels.com, //pixabay.com

műholdas rendszerek kommunikációs vonalai
állomásüzemeltetők szolgáltatások számítási jellemzők használata szervezet műholdas telefon
munka műholdas katonai mobil modern műholdas kommunikációs tarifák iridium Oroszországban internet hivatalos weboldal vásárlás globalstar inmarsat messenger
műholdas kommunikációs csatorna

Keresleti együttható 2 101

Az űrbe bocsátott kommunikációs műholdak rendszerint geostacionárius pályára lépnek, vagyis a Föld forgási sebességével repülnek, és a bolygó felszínéhez képest állandó helyzetben találják magukat. Az egyenlítő felett 22 300 mérfölddel keringő műhold rádiójeleket tud fogadni a bolygó egyharmadáról.

A korai műholdak, mint az 1960-ban felbocsátott Echo, egyszerűen visszaverték a rájuk irányított rádiójeleket. A fejlett modellek nemcsak fogadják a jeleket, hanem erősítik és továbbítják azokat a földfelszín meghatározott pontjaira. Az első kereskedelmi kommunikációs műhold, az INTELSAT 1965-ös felbocsátása óta ezek az eszközök sokkal kifinomultabbak lettek. a legújabb modell napenergiával működő műhold működik 30.000 telefonhívások vagy négy televíziós adást szolgál ki egyszerre. A jelek a Föld-LA kommunikációs állomás antennáitól származnak, és a műhold-transzponder veszi őket. Ez az elektronikus eszköz felerősíti a jelet, és antennára kapcsolja, amely továbbítja azt a legközelebbi repülőgép földi állomásra. Az interferencia elkerülése érdekében a felfelé és lefelé irányuló jelek továbbítása különböző frekvencián történik.

A geostacionárius pályára bocsátott három INTELSAT műhold (balra) hosszú hullámú rádiójeleket sugároz szerte a világon. A Csendes-óceán, az Indiai és az Atlanti-óceán medencéit kiszolgáló műholdak nagy sebességű telefont, televíziót és távíró kommunikáció... Ebből a szempontból a nagyfrekvenciás rádiójelek játszanak szerepet, mivel azokat a töltött részecskék taszítják, amelyek a légkör E és F rétegeit alkotják.

Ez a parabola antenna még nagyon gyenge jeleket is képes fogadni a műholdról, ezeknek a rendszereknek a többsége föld-repülőgép kommunikációt is szolgálhat.

INTELSAT-6

A műholdra érkező rádiójelek nagy távolságon keresztül fokozatosan olyan szintre gyengülnek, hogy alig lehet visszaküldeni a Földre. Az INTELSAT műholdak, amelyek modellje fent látható, napelemekből származó energiával erősítik fel a bejövő jeleket. Mindegyik műhold rendelkezik szilárd tüzelőanyaggal is, hogy fenntartsa pályáját.

A cikk feletti képen:

1. elem napelem tápegység
2. parabola reflektorok
3. parabola reflektorok
4. parabola reflektorok
5. parabola reflektorok

Mint a földi antennák, ez műholdas antenna egy fog alakú eszközből, az úgynevezett elsődleges emitterből és egy visszaverő parabolapajzsból áll. Ennek a rendszernek két eleme biztosítja a bejövő rádióhullámok vételét és az idegen hullámok megsemmisítését.

A bolygó felszínén található állomások hatalmas, 30 láb széles parabolaantennákon keresztül kommunikálnak az INTELSAT-tal, mint amilyen az ábrán látható. felett.

Az űr- vagy műholdas kommunikáció lényegében egyfajta rádiórelé (troposzférikus) kommunikáció, és abban különbözik, hogy ismétlői nem a Föld felszínén, hanem a világűrben lévő műholdakon találhatók.

A műholdas kommunikáció ötletét először 1945-ben az angol Arthur Clarke terjesztette elő. Egy rádiómérnöki folyóiratban cikket közölt a V-2-hez hasonló rakéták tudományos és gyakorlati célú földi műholdak felbocsátására vonatkozó kilátásairól. Jelentős a cikk utolsó bekezdése: „A Földtől bizonyos távolságra lévő mesterséges műhold 24 óra alatt egy fordulatot tesz, és egy bizonyos helyen, a Föld felszínének csaknem felétől az optikai látótávolságon belül marad. Három, a megfelelő pályán elhelyezett, 120 °-os szögtávolságú átjátszó képes lefedni az egész bolygót televíziós és VHF-sugárzással; Félek, hogy a háború utáni munkát tervezőknek nem lesz könnyű dolguk, de én ezt az utat tartom a probléma végső megoldásának."

1957. október 4-én a Szovjetunió felbocsátotta a világ első mesterséges földi műholdját, az első űrobjektumot, amelynek jeleit a Földön vették. Ez a műhold jelentette az űrkorszak kezdetét. A műhold által kibocsátott jeleket nemcsak iránymeghatározásra, hanem a műholdon zajló folyamatokról (hőmérséklet, nyomás stb.) vonatkozó információk továbbítására is használták. Ezt az információt az adók által kibocsátott üzenetek időtartamának megváltoztatásával továbbítottuk (impulzusszélesség-moduláció). 1961. április 12-én, az emberiség történetében először hajtottak végre emberes repülést a világűrbe a Szovjetunióban. A Vosztok űrszondát Yu. A. Gagarin pilóta-kozmonautával a fedélzetén a földi műhold pályájára bocsátották. A műhold űrhajó pályája paramétereinek mérésére és fedélzeti berendezései működésének ellenőrzésére számos mérő- és rádiótelemetriai berendezést telepítettek rá. Az űrhajó iránymeghatározására és a telemetriai információk továbbítására a 19,955 MHz frekvencián működő Signal rádiórendszert alkalmazták. Az űrhajós kétirányú kommunikációját a Földdel a rövid (19,019 és 20,006 MHz) és az ultrarövid (143,625 MHz) hullámsávban működő rádiótelefon-rendszer biztosította. A televíziós rendszer továbbította a kozmonauta képét a Földre, ami lehetővé tette állapotának vizuális ellenőrzését. Az egyik televíziós kamera a pilóta teljes arcát sugározta, a másik pedig oldalról.

Az orosz tudománynak az űrkutatás terén elért eredményei lehetővé tették Arthur Clarke előrejelzéseinek megvalósítását. A múlt század 50-es éveinek végén a Szovjetunióban és az USA-ban megkezdték a mesterséges földi műholdak rádiós átjátszóként (aktív és passzív) földi kommunikációs rendszerekben való felhasználásának lehetőségeinek kísérleti vizsgálatait. Elméleti fejlemények a műholdas kommunikációs vonalak energetikai képességei területén lehetővé tette a műholdas átjátszó eszközök és a földi eszközök taktikai és műszaki követelményeinek megfogalmazását, az akkori műszaki eszközök valós jellemzői alapján.

A megközelítések azonosságára tekintettel kísérleti tanulmányokat mutatunk be a műholdas kommunikációs vonalak létrehozása területén az Egyesült Államok példáján. Az első aktív rádiórelét "Score" 1958. december 18-án indították el ferde elliptikus pályára, 1481 km-es apogeussal és 177 km-es perigeussal. A műholdas berendezés két adó-vevőből állt, amelyek 132,435 és 132,095 MHz frekvencián működtek. A munkát lassú újraadási módban végeztük. A földi adóállomás által küldött jel tárolása mágnesszalagra történő rögzítéssel történt. Áramforrásként 45 amper kapacitású ezüst-cink akkumulátorokat használtak - egy óra 18 voltos feszültség mellett. A kapcsolat időtartama körülbelül 4 perc volt 1 műholdfordulatonként. 1 telefon vagy 7 teletípus csatorna továbbadása megtörtént. A műhold élettartama 34 nap volt. A műhold 1959. január 21-én a légkörbe való belépéskor leégett. A második aktív rádiórelé „Courier” 1960. október 4-én indult ferde elliptikus pályára, 1270 km-es apogeussal és 970 km-es perigeussal. A műholdas berendezés 4 adó-vevőből (150 MHz a parancsátvitelhez és 1900 MHz a kommunikációhoz), mágneses memóriaeszközökből és energiaforrásokból - napelemekből és vegyi akkumulátorokból - állt. Elsődleges áramforrásként 19 152 darab szilícium napelemet használtak. Puffer fokozatként 10 amper - óra ​​kapacitású nikkel-kadmium akkumulátorokat használtak 28-32 voltos feszültség mellett. A kommunikációs munkamenet időtartama műholdfordulatonként 5 perc volt. A műhold élettartama 1 év volt. 1962. július 10-én egy aktív Telstar jelismétlőt indítottak ferde elliptikus pályára, 5600 km-es apogeussal és 950 km-es perigeussal, amelyet rádiójelek valós időben történő aktív továbbítására szántak. Ugyanakkor vagy 600 szimplex telefoncsatornát, vagy 12 duplex telefoncsatornát, vagy egy televíziós csatornát közvetített. A munka minden esetben frekvenciamodulációs módszerrel történt. Kommunikációs frekvenciák: a műhold-Föld vonalon 4169,72 MHz, a Föld-műhold vonalon 6389,58 MHz. Az USA-Európa vonalon ezen a műholdon keresztül zajló kommunikációs munkamenet időtartama körülbelül napi 2 óra volt. A továbbított televíziós képek minősége a jótól a kiválóig terjedt. A projekt a műhold igen jelentős élettartamát irányozta elő - 2 évet, de négy hónapos sikeres működés után a parancssor meghibásodott. Megállapították, hogy az ok-okozati meghibásodás a sugárzás hatására fellépő felületi sérülés volt, amikor a műhold áthaladt a belső sugárzón.

1963. február 14-én felbocsátották a Sinkom rendszer első szinkron műholdját pályaparaméterekkel: apogee magasság 37 022 km, perigeus magasság 34185, keringési periódus 1426,6 perc. A működési frekvencia a Föld-műhold összeköttetésen 7360 MHz, a műhold-Föld összeköttetésen pedig 1820 MHz. A műhold elsődleges áramforrásaként 3840 darab, 28 W összteljesítményű, 27,5 V feszültségű napelemet használtak. A műholddal mindössze 20 077 másodpercig tartották a kapcsolatot, majd csillagászati ​​módszerekkel végezték el a megfigyeléseket.

1965. április 23-án felbocsátották a Szovjetunióban az első kommunikációs műholdat, a Molnija-1-et. A "Molniya-2" második kommunikációs műhold 1965. október 14-i felbocsátásával megkezdődött a műholdon keresztüli távolsági kommunikációs vonal rendszeres működése. Később létrehozták az Orbita nagy hatótávolságú űrkommunikációs rendszert. Földi állomások hálózatából és „Molniya”, „Raduga”, „Horizont” mesterséges földműholdakból állt. Az alábbiakban, a 7. fejezetben bemutatjuk, hogy a Horizon műholdak módosításai a 21. században is működnek. Ez jelzi a hazai berendezések nagy megbízhatóságát a külföldiekhez képest.

Az első műholdas kommunikációs állomásokat a Moszkva melletti Shchelkovo városában és Ussuriiskban építették, tesztelték és üzembe helyezték. Kábel- és relé kommunikációs vonalakon kötötték össze őket a moszkvai és vlagyivosztoki televíziós központokkal és helyközi telefonállomásokkal.

A műholdrendszer földi állomásainak berendezésére a legalkalmasabbnak a TR-60/120 troposzférikus kommunikációs berendezés bizonyult, amelyben, mint ismeretes, nagy teljesítményű adókat és nagy érzékenységű, alacsony zajszintű parametrikus erősítőkkel ellátott vevőket alkalmaztak. . Ennek alapján a „Horizont” vevő- és adókomplexumot fejlesztik, amelyet a Moszkva és Vlagyivosztok közötti első műholdas kommunikációs vonal földi állomásaira telepítenek.

Speciálisan kifejlesztett jeladók kommunikációs és vezérlő- és mérési vonalakhoz, 120 K zajhőmérsékletű parametrikus erősítők a tükörkabin alatti antennába szereléshez, valamint teljesen új berendezés, amely biztosítja a dokkolót a helyi televíziós központokkal és a távolsági telefonközpontokkal.

Azokban az években a földi állomás tervezői, tartva az erős adók vevőkre gyakorolt ​​hatásától, különböző antennákra és különböző épületekbe (vételre és adásra) telepítették azokat. A troposzférikus kommunikációs vonalakon szerzett, közös vételi és adási antenna használatának tapasztalata azonban lehetővé tette a vevőberendezések jövőbeni átvitelét az adóantennára, ami jelentősen leegyszerűsítette és csökkentette a műholdas kommunikációs állomások üzemeltetésének költségeit.

1967-ben a "Molniya-1" kommunikációs műholdon keresztül az "Orbita" földi állomások kiterjedt televíziós hálózata jött létre Moszkva közelében található központi adóállomással. Ez lehetővé tette az első kommunikációs csatornák megszervezését Moszkva és a Távol-Kelet, Szibéria, Közép-Ázsia között, a Központi Televízió műsorának továbbítását szülőföldünk távoli régióiba, és ezen felül több mint 30 millió tévénézőt érhet el.

A Molniya műholdak azonban megnyúlt elliptikus pályákon keringtek a Föld körül. Követésükhöz a földi vevőállomások antennáinak folyamatosan forogniuk kell. Ezt a problémát sokkal könnyebb megoldani, ha a műholdak stacioner körpályán forognak, amely az egyenlítői síkban 36 000 km-es magasságban helyezkedik el. 24 óra alatt tesznek meg egy fordulatot a Föld körül, és ezért úgy tűnik, hogy egy földi megfigyelő mozdulatlanul lóg bolygónk egy pontja felett. Három ilyen műhold elegendő ahhoz, hogy kommunikációt biztosítson az egész Föld számára.

A múlt század 80-as éveiben a "Raduga" kommunikációs műholdak és az "Ekran" televíziós műholdak hatékonyan működtek álló pályán. A jelek vételéhez nem volt szükség kifinomult földi állomásokra. Az ilyen műholdakról érkező televíziós adások vétele közvetlenül egyszerű kollektív, sőt egyedi antennákon történik.

Az 1980-as években megkezdődött a személyes műholdas kommunikáció fejlesztése. Ezzel kapcsolatban a műholdas telefon közvetlenül kapcsolódik egy alacsony földi pályán lévő műholdhoz. A műholdról a jel a földi állomásra jut, ahonnan a rendszeres telefonhálózatba továbbítják. A bolygó bármely pontján a stabil kommunikációhoz szükséges műholdak száma az adott műholdrendszer pályasugarától függ.

A személyes műholdas kommunikáció fő hátránya a cellás kommunikációhoz képest viszonylag magas költsége. Ezenkívül nagy teljesítményű adókat építenek be a műholdas telefonokba. Ezért nem tekinthetők biztonságosnak a felhasználók egészségére nézve.

A legmegbízhatóbb műholdas telefonok a több mint 20 éve létrehozott Inmarsat hálózaton működnek. Az Inmarsat rendszer műholdas telefonjai egy bőrönd csuklós fedelű, akkora, mint az első laptop számítógépek... A műholdas telefon fedele egyben antenna is, amit a műhold felé kell fordítani (a jelerősség a telefon kijelzőjén jelenik meg). A legtöbb ilyen telefont hajókon, vonatokon vagy nehéz járműveken használják. Minden alkalommal, amikor hívást kell indítania vagy fogadnia kell valakit, a műholdas telefont egy sík felületre kell helyeznie, fel kell nyitnia a fedelet, és meg kell csavarnia, meghatározva a maximális jel irányát.

Jelenleg még mindig a műholdas rendszerek adják a világ forgalmának körülbelül 3%-át a teljes kommunikációs egyensúlyban. A műholdas vonalak iránti kereslet azonban továbbra is növekszik, mivel a több mint 800 km-es hatótávval a műholdas csatornák gazdaságilag jövedelmezőbbek a távolsági kommunikáció más típusaihoz képest.