Спутник связи

Копия спутника Iridium.

Спутник связи — искусственный спутник , который передает и усиливает сигналы радиосвязи через транспондер ; он создает канал связи между источником- передатчиком и приемником в разных местах на Земле . Спутники связи используются для телевидения , телефона , радио , Интернета и в военных целях. Многие спутники связи находятся на геостационарной орбите на высоте 22 236 миль (35 785 км) над экватором , так что спутник кажется неподвижным в одной и той же точке неба; поэтому спутниковые антенны наземных станций могут быть постоянно направлены на это место, и им не придется перемещаться для отслеживания спутника. Другие образуют группировки спутников на низкой околоземной орбите , где наземные антенны должны отслеживать положение спутников и часто переключаться между спутниками.

Радиоволны , используемые для телекоммуникационных линий, распространяются в пределах прямой видимости и поэтому им препятствует кривая Земли. Целью спутников связи является ретрансляция сигнала по всей поверхности Земли, обеспечивая связь между широко удаленными географическими точками. Спутники связи используют широкий диапазон радио- и микроволновых частот . Чтобы избежать помех сигнала, международные организации имеют правила, в которых диапазоны частот или «полосы частот» разрешено использовать определенным организациям. Такое распределение полос сводит к минимуму риск помех сигнала.

История

Происхождение

В октябре 1945 года Артур Кларк опубликовал статью под названием «Внеземные реле» в британском журнале Wireless World . В статье описаны основы развертывания искусственных спутников на геостационарных орбитах для ретрансляции радиосигналов. По этой причине Артура Кларка часто называют изобретателем концепции спутника связи, а для описания орбиты используется термин «пояс Кларка».

Реплика Спутника-1.

Первым искусственным спутником Земли был Спутник-1 , который был выведен на орбиту Советским Союзом 4 октября 1957 года. Он был разработан Михаилом Тихонравовым и Сергеем Королевым на основе работ Константина Циолковского . Спутник-1 был оснащен бортовым радиопередатчиком , работавшим на двух частотах: 20,005 и 40,002 МГц, или длинах волн 7 и 15 метров. Спутник выводился на орбиту не для передачи данных из одной точки Земли в другую, а радиопередатчик предназначался для изучения свойств распространения радиоволн по ионосфере. Запуск «Спутника-1» стал важным шагом в освоении космоса и разработке ракет и ознаменовал начало космической эры .

Ранние активные и пассивные спутниковые эксперименты

Существует два основных класса спутников связи: пассивные и активные . только Пассивные спутники отражают сигнал, поступающий от источника, в направлении приемника. При использовании пассивных спутников отраженный сигнал не усиливается на спутнике, и лишь небольшое количество передаваемой энергии фактически достигает приемника. Поскольку спутник находится так высоко над Землей, радиосигнал ослабляется из-за потерь на трассе в свободном пространстве , поэтому сигнал, принимаемый на Земле, очень слабый. Активные спутники, с другой стороны, усиливают принятый сигнал перед его повторной передачей на наземный приемник. Пассивные спутники были первыми спутниками связи, но сейчас мало используются.

Работы, начатые в области сбора электрической разведки в Исследовательской лаборатории ВМС США в 1951 году, привели к проекту под названием Communication Moon Relay . Военные планировщики уже давно проявляют значительный интерес к безопасным и надежным линиям связи как тактической необходимости, и конечной целью этого проекта было создание самой длинной цепи связи в истории человечества с Луной, естественным спутником Земли, действующей в качестве пассивного ретранслятора. . После достижения первой трансокеанской связи между Вашингтоном, округ Колумбия , и Гавайями 23 января 1956 года, эта система была публично открыта и официально введена в эксплуатацию в январе 1960 года.

Атлас-Б с SCORE на стартовой площадке; ракета (без разгонных двигателей) представляла собой спутник.

Первым спутником, специально созданным для активной ретрансляции связи, был проект SCORE , возглавляемый Агентством перспективных исследовательских проектов (ARPA) и запущенный 18 декабря 1958 года. В нем использовался магнитофон для передачи сохраненного голосового сообщения, а также для приема, хранения и передачи сообщений. и ретранслировать сообщения. Его использовали для отправки миру рождественского поздравления от президента США Дуайта Д. Эйзенхауэра . Спутник также выполнил несколько передач в реальном времени, прежде чем 30 декабря 1958 года после восьми часов фактической работы неперезаряжаемые батареи вышли из строя.

Прямым преемником SCORE стал еще один проект ARPA под названием Courier. «Курьер 1B» был запущен 4 октября 1960 года с целью выяснить, можно ли создать глобальную сеть военной связи с использованием спутников «ретрансляторов с задержкой», которые принимают и хранят информацию до тех пор, пока не будет получена команда ретранслировать ее. Через 17 дней из-за сбоя системы управления связь со спутником была прервана.

Программа спутниковых приложений НАСА запустила первый искусственный спутник, используемый для пассивной ретрансляционной связи, на Echo 1 Echo 1 представлял собой алюминизированный спутник-зонд, действовавший как пассивный отражатель микроволновых 12 августа 1960 года . сигналов. Сигналы связи передавались со спутника из одной точки Земли в другую. Этот эксперимент был направлен на установление возможности всемирной трансляции телефонных, радио- и телевизионных сигналов.

Еще больше новинок и дальнейших экспериментов

Telstar был первым активным коммерческим спутником прямой ретрансляционной связи и ознаменовал первую трансатлантическую передачу телевизионных сигналов. Принадлежащий AT&T в рамках многонационального соглашения между AT&T, Bell Telephone Laboratories , НАСА, Британским Главпочтамтом и Французским национальным PTT (почтовым отделением) о разработке спутниковой связи, он был запущен НАСА с мыса Канаверал 10 мая. Июль 1962 года, первый космический запуск, спонсируемый частными лицами.

Еще одним экспериментом по пассивной ретрансляции, предназначенным в первую очередь для целей военной связи, был проект «Вест Форд» , которым руководила Массачусетского технологического института Лаборатория Линкольна . После первоначальной неудачи в 1961 году в результате запуска 9 мая 1963 года 350 миллионов медных игольчатых диполей были рассеяны, образовав пассивный отражающий пояс. Несмотря на то, что только около половины диполей должным образом отделены друг от друга, проект смог успешно экспериментировать и общаться, используя частоты спектра СВЧ X-диапазона .

Непосредственным предшественником геостационарных спутников был Hughes Aircraft Company компании Syncom 2 , запущенный 26 июля 1963 года. Syncom 2 был первым спутником связи на геостационарной орбите . Он вращался вокруг Земли один раз в день с постоянной скоростью, но поскольку он все еще двигался с севера на юг, для его отслеживания требовалось специальное оборудование. Его преемник, Syncom 3 , запущенный 19 июля 1964 года, стал первым геостационарным спутником связи. Syncom 3 вышел на геостационарную орбиту без движения с севера на юг, благодаря чему с земли он выглядел как неподвижный объект в небе.

Прямым продолжением пассивных экспериментов проекта «Вест Форд» стала программа «Экспериментальный спутник Линкольна» , также проводимая Лабораторией Линкольна по поручению Министерства обороны США . Спутник активной связи ЛЕС-1 был запущен 11 февраля 1965 года для изучения возможности активной твердотельной военной связи X-диапазона на большие расстояния. Всего в период с 1965 по 1976 год в рамках этой серии было запущено девять спутников.

Международные коммерческие спутниковые проекты

В Соединенных Штатах в 1962 году была создана частная корпорация Communications Satellite Corporation (COMSAT), которая подчинялась указаниям правительства США по вопросам национальной политики. В течение следующих двух лет международные переговоры привели к заключению соглашений об Intelsat, которые, в свою очередь, привели к запуску Intelsat 1, также известного как Early Bird, 6 апреля 1965 года, который стал первым коммерческим спутником связи, выведенным на геостационарную орбиту. . Последующие запуски Intelsat в 1960-х годах обеспечили услуги связи с несколькими пунктами назначения, а также услуги видео, аудио и передачи данных для кораблей в море (Intelsat 2 в 1966–67), а также завершение создания полностью глобальной сети с Intelsat 3 в 1969–70. К 1980-м годам, благодаря значительному расширению пропускной способности коммерческих спутников, Intelsat был на пути к тому, чтобы стать частью конкурентоспособной частной телекоммуникационной отрасли и начал конкурировать с такими компаниями, как PanAmSat в Соединенных Штатах, которые, по иронии судьбы, затем были куплены. своим главным соперником в 2005 году.

Когда был запущен Intelsat, США были единственным источником запуска за пределами Советского Союза , который не участвовал в соглашениях Intelsat. Советский Союз запустил свой первый спутник связи 23 апреля 1965 года в рамках программы «Молния» . Эта программа была также уникальной в то время, поскольку в ней использовалась так называемая орбита Молния , описывающая сильно эллиптическую орбиту с двумя высокими апогеями в день над северным полушарием. Эта орбита обеспечивает длительное время пребывания над территорией России, а также над Канадой на более высоких широтах, чем геостационарные орбиты над экватором.

Спутниковые орбиты

Кликабельное изображение, показывающее средневысотные орбиты вокруг Земли . от нижней околоземной орбиты до самой низкой высокой околоземной орбиты ( геостационарной орбиты и орбиты ее кладбища , находящейся на одной девятой орбитального расстояния Луны ), с радиационными поясами Ван Аллена и Землей в масштабе.

Спутники связи обычно имеют один из трех основных типов орбит другие орбитальные классификации , в то время как для дальнейшего уточнения деталей орбиты используются . MEO и LEO — это негеостационарные орбиты (NGSO).

• Геостационарные спутники имеют геостационарную орбиту (GEO), которая находится на расстоянии 22 236 миль (35 785 км) от поверхности Земли. Эта орбита имеет особую характеристику: видимое положение спутника на небе при наблюдении наземного наблюдателя не меняется, кажется, что спутник «стоит на месте» в небе. Это связано с тем, что период обращения спутника равен скорости вращения Земли. Преимущество этой орбиты заключается в том, что наземным антеннам не нужно отслеживать спутник по небу, их можно зафиксировать так, чтобы они указывали на то место на небе, где появляется спутник.
• Спутники на средней околоземной орбите (MEO) находятся ближе к Земле. Высота орбиты варьируется от 2000 до 36 000 километров (от 1200 до 22 400 миль) над Землей.
• Область ниже средних орбит называется низкой околоземной орбитой (НОО) и находится на высоте от 160 до 2000 километров (от 99 до 1243 миль) над Землей.

Поскольку спутники на MEO и LEO вращаются вокруг Земли быстрее, они не остаются постоянно видимыми в небе до фиксированной точки на Земле, как геостационарные спутники, а кажутся наземному наблюдателю пересекающими небо и «заходящими», когда они заходят за пределы Земли. Земля за видимым горизонтом. Следовательно, для обеспечения возможности непрерывной связи на этих нижних орбитах требуется большее количество спутников, чтобы один из этих спутников всегда был виден в небе для передачи сигналов связи. Однако из-за более близкого расстояния к Земле спутники LEO или MEO могут связываться с землей с меньшей задержкой и с меньшей мощностью, чем это потребовалось бы для геосинхронной орбиты.

Низкая околоземная орбита (НОО)

Основная статья: Низкая околоземная орбита

  Низкая околоземная орбита

Низкая околоземная орбита (НОО) обычно представляет собой круговую орбиту на высоте от 160 до 2000 километров (от 99 до 1243 миль) над поверхностью Земли и, соответственно, период (время обращения вокруг Земли) около 90 минут.

Из-за своей малой высоты эти спутники видны только в радиусе примерно 1000 километров (620 миль) от подспутниковой точки. Кроме того, спутники на низкой околоземной орбите быстро меняют свое положение относительно положения Земли. Таким образом, даже для локальных приложений необходимо множество спутников, если миссия требует бесперебойной связи.

Спутники на низкой околоземной орбите дешевле выводить на орбиту, чем геостационарные спутники, и из-за близости к Земле не требуют такой высокой мощности сигнала (мощность сигнала падает пропорционально квадрату расстояния от источника, поэтому эффект значительна). Таким образом, существует компромисс между количеством спутников и их стоимостью.

Кроме того, существуют важные различия в бортовом и наземном оборудовании, необходимом для выполнения двух типов миссий.

Спутниковое созвездие

Основная статья: Созвездие спутников

Группа спутников, работающих согласованно, известна как спутниковая группировка . Двумя такими группировками, предназначенными для предоставления услуг спутниковой связи и низкоскоростной передачи данных, в первую очередь в отдаленных районах, являются системы Iridium и Globalstar . Система «Иридиум» имеет 66 спутников, наклон орбит которых составляет 86,4°, а межспутниковые связи обеспечивают доступность услуг по всей поверхности Земли. Starlink — это группировка спутникового Интернета, управляемая SpaceX , целью которой является глобальное покрытие спутникового доступа в Интернет .

Также возможно обеспечить прерывистое покрытие с использованием низкоорбитального спутника, способного хранить данные, полученные при пролете над одной частью Земли, и передавать их позже при пролете над другой частью. То же самое произойдет с системой CASCADE канадского спутника связи CASSIOPE . Другая система, использующая этот метод хранения и пересылки, — Orbcomm .

Средняя околоземная орбита (СОО)

Основная статья: Средняя околоземная орбита

Средняя околоземная орбита — это спутник, находящийся на высоте от 2000 до 35 786 километров (от 1243 до 22 236 миль) над поверхностью Земли. Спутники MEO по своим функциональным возможностям аналогичны спутникам LEO. Спутники MEO видны гораздо дольше, чем спутники LEO, обычно от 2 до 8 часов. Спутники MEO имеют большую зону покрытия, чем спутники LEO. Более продолжительная видимость спутника MEO и более широкая зона действия означают, что в сети MEO требуется меньше спутников, чем в сети LEO. Одним из недостатков является то, что расстояние до спутника на средней околоземной орбите приводит к большей временной задержке и более слабому сигналу, чем у спутника на околоземной орбите, хотя эти ограничения не так серьезны, как у спутника на геостационарной орбите.

Как и НОО, эти спутники не поддерживают постоянное расстояние от Земли. Это контрастирует с геостационарной орбитой, где спутники всегда находятся на расстоянии 35 786 километров (22 236 миль) от Земли.

Обычно орбита спутника средней околоземной орбиты составляет около 16 000 километров (10 000 миль) над Землей. По разным схемам эти спутники совершают круг вокруг Земли за время от 2 до 8 часов.

Примеры МЕО

• спутник связи «Телстар В 1962 году был запущен ». Это был спутник на средней околоземной орбите, предназначенный для передачи высокоскоростных телефонных сигналов. Хотя это был первый практический способ передачи сигналов за горизонт, вскоре был осознан его главный недостаток. Поскольку период его обращения около 2,5 часов не соответствовал периоду вращения Земли в 24 часа, непрерывное покрытие было невозможно. Было очевидно, что для обеспечения непрерывного покрытия необходимо использовать несколько MEO.
• В 2013 году были запущены первые четыре спутника из созвездия из 20 спутников MEO. Спутники O3b предоставляют услуги широкополосного доступа в Интернет , в частности, в отдаленных местах, а также для использования на море и в полете, а также находятся на орбите на высоте 8063 километра (5010 миль)).

Геостационарная орбита (GEO)

Основная статья: Геостационарная орбита

Геостационарная орбита

Наблюдателю на Земле спутник на зрелой орбите кажется неподвижным, находящимся в фиксированном положении на небе. Это потому, что он вращается вокруг Земли с собственной угловой скоростью Земли (один оборот за сидерический день по экваториальной орбите ).

Геостационарная орбита полезна для связи, поскольку наземные антенны могут быть направлены на спутник без необходимости отслеживать его движение. Это относительно недорого.

В приложениях, требующих большого количества наземных антенн, таких как распределение DirecTV , экономия на наземном оборудовании может более чем перевесить стоимость и сложность вывода спутника на орбиту.

Примеры ГЕО

• Первым геостационарным спутником был Syncom 3 , запущенный 19 августа 1964 года и использовавшийся для связи через Тихий океан, начиная с телетрансляций летних Олимпийских игр 1964 года . Вскоре после Syncom 3, 6 апреля 1965 года, был запущен Intelsat I , также известный как Early Bird , и выведен на орбиту 28° западной долготы. Это был первый геостационарный спутник связи над Атлантическим океаном.
• 9 ноября 1972 года первый канадский геостационарный спутник, обслуживающий континент, Anik A1 , был запущен компанией Telesat Canada , а Соединенные Штаты последовали этому примеру, запустив Westar 1 компанией Western Union 13 апреля 1974 года.
• 30 мая 1974 года был запущен первый в мире геостационарный спутник связи с трехосной стабилизацией : экспериментальный спутник ATS-6, построенный для НАСА .
• После запуска Telstar через спутники Westar 1 компания RCA Americom (позже GE Americom, теперь SES ) запустила Satcom 1 в 1975 году. Именно Satcom 1 сыграл важную роль в оказании помощи первым каналам кабельного телевидения, таким как WTBS (теперь TBS ), HBO , CBN (теперь Freeform ) и The Weather Channel добились успеха, потому что эти каналы распространяли свои программы на все местные головные станции кабельного телевидения , используя спутник. Кроме того, это был первый спутник, используемый вещательными телевизионными сетями в Соединенных Штатах, такими как ABC , NBC и CBS , для распространения программ на свои местные дочерние станции. Satcom 1 получил широкое распространение, поскольку его пропускная способность была в два раза выше, чем у конкурирующего Westar 1 в Америке (24 транспондера по сравнению с 12 у Westar 1), что привело к снижению затрат на использование транспондеров. В последующие десятилетия спутники, как правило, имели еще большее количество транспондеров.

К 2000 году компания Hughes Space and Communications (ныне Центр разработки спутников Boeing ) построила почти 40 процентов из более чем ста спутников, находящихся в эксплуатации по всему миру. Другие крупные производители спутников включают Space Systems/Loral , Orbital Sciences Corporation с серией Star Bus , Индийскую организацию космических исследований , Lockheed Martin (владеет бывшим бизнесом RCA Astro Electronics/GE Astro Space), Northrop Grumman , Alcatel Space, теперь Thales Alenia Space. , с серией Spacebus и Astrium .

Molniya orbit

Main article: Molniya orbit

Геостационарные спутники должны работать над экватором и, следовательно, появляться ниже на горизонте по мере удаления приемника от экватора. Это вызовет проблемы в крайних северных широтах, влияя на возможность соединения и вызывая многолучевые помехи (вызванные сигналами, отражающимися от земли и попадающими в наземную антенну).

Таким образом, для районов, близких к Северному (и Южному) полюсу, за горизонтом может появиться геостационарный спутник. Поэтому для решения этой проблемы были запущены орбитальные спутники «Молния», в основном в России.

В таких случаях привлекательной альтернативой могут стать орбиты Молнии. Орбита «Молнии» сильно наклонена, что гарантирует хорошее возвышение над выбранными позициями в северной части орбиты. (Высота — это степень положения спутника над горизонтом. Таким образом, спутник на горизонте имеет нулевую высоту, а спутник, находящийся непосредственно над головой, имеет высоту 90 градусов.)

Орбита «Молнии» спроектирована таким образом, что большую часть времени спутник проводит в крайних северных широтах, при этом его земная зона перемещается лишь незначительно. Его период составляет полдня, поэтому спутник доступен для работы над заданным регионом в течение шести-девяти часов за каждый второй оборот. Таким образом, группировка из трех спутников «Молния» (плюс запасные на орбите) сможет обеспечить бесперебойное покрытие.

Первый спутник серии «Молния» был запущен 23 апреля 1965 года и использовался для экспериментальной передачи телевизионных сигналов от московской станции восходящей линии связи на станции нисходящей линии связи , расположенные в Сибири и на Дальнем Востоке России, в Норильске , Хабаровске , Магадане и Владивостоке . В ноябре 1967 года советские инженеры создали уникальную систему национальной телесети спутникового телевидения « Орбита » , основанную на спутниках «Молния».

Полярная орбита

Основная статья: Полярная орбита

В США в 1994 году была создана Национальная полярно-орбитальная оперативная спутниковая система охраны окружающей среды (NPOESS) для консолидации операций полярных спутников Земли.НАСА (Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства)НОАА (Национальное управление океанических и атмосферных исследований). НПОЭСС управляет рядом спутников различного назначения; например, МЕТСАТ для метеорологического спутника, ЕВМЕТСАТ для европейского отделения программы и МЕТОП для метеорологических операций.

Эти орбиты солнечно-синхронны, что означает, что они пересекают экватор каждый день в одно и то же местное время. Например, спутники на орбите NPOESS (гражданской) будут пересекать экватор, двигаясь с юга на север, время от времени в 13:30, 17:30 и 21:30.

За пределами геостационарной орбиты

Существуют планы и инициативы по выводу специализированных спутников связи за пределы геостационарных орбит.НАСА предложило LunaNet в качестве сети передачи данных, призванной обеспечить «Лунный Интернет для окололунных космических кораблей и установок».Инициатива «Лунный свет» является эквивалентным проектом ЕКА. Утверждается, что он совместим и предоставляет навигационные услуги на поверхности Луны. Обе программы представляют собой спутниковые группировки из нескольких спутников на различных орбитах вокруг Луны.

Планируется использовать и другие орбиты. Позиции в точках Земля-Луна-Либрация предлагаются также для спутников связи, охватывающих Луну, подобно спутникам связи на геостационарной орбите, охватывающим Землю. специальные спутники связи на орбитах вокруг Марса, Кроме того, рассматриваются поддерживающие различные миссии на поверхности и других орбитах, такие как Mars Telecommunication Orbiter .

Структура

Спутники связи обычно состоят из следующих подсистем:

• Коммуникационная полезная нагрузка, обычно состоящая из транспондеров , антенн , усилителей и систем коммутации.
• Двигатели, используемые для вывода спутника на желаемую орбиту.
• Станция , поддерживающая подсистему слежения и стабилизации, используемая для удержания спутника на правильной орбите, с антеннами, направленными в правильном направлении, а энергосистемой, направленной на Солнце.
• Подсистема питания, используемая для питания спутниковых систем, обычно состоит из солнечных элементов и батарей, поддерживающих питание во время солнечного затмения.
• Подсистема управления и контроля, обеспечивающая связь с наземными станциями управления. Наземные станции управления отслеживают работу спутника и контролируют его функциональность на различных этапах его жизненного цикла.

Полоса пропускания, доступная со спутника, зависит от количества транспондеров, предоставляемых спутником. Каждая услуга (телевидение, голосовая связь, Интернет, радио) требует для передачи разную полосу пропускания. Обычно это называется бюджетированием каналов, и сетевой симулятор для получения точного значения можно использовать .

Распределение частот для спутниковых систем

Распределение частот спутниковым службам представляет собой сложный процесс, требующий международной координации и планирования. Это осуществляется под эгидой Международного союза электросвязи (ITU).Для облегчения планирования частот мир разделен на три региона:

• Регион 1: Европа, Африка, Ближний Восток, территория бывшего Советского Союза и Монголия.
• Регион 2: Северная и Южная Америка и Гренландия.
• Регион 3: Азия (исключая регион 1), Австралия и юго-западная часть Тихого океана.

Внутри этих регионов полосы частот распределяются различным спутниковым службам, хотя одной службе могут быть выделены разные полосы частот в разных регионах. Некоторые из услуг, предоставляемых спутниками:

• Фиксированная спутниковая служба (ФСС)
• Служба спутникового вещания (BSS)
• Подвижная спутниковая служба
• Радионавигационно-спутниковая служба
• Метеорологическая спутниковая служба

Приложения

Телефония

Основная статья: Спутниковый телефон

Спутник Иридиум ​

Первым и исторически наиболее важным применением спутников связи была межконтинентальная междугородная телефонная связь . Фиксированная коммутируемая телефонная сеть общего пользования передает телефонные звонки со стационарных телефонов на наземную станцию , где они затем передаются на геостационарный спутник. Нисходящая линия связи следует по аналогичному пути. Усовершенствование подводных кабелей связи за счет использования оптоволокна привело к некоторому снижению использования спутников для фиксированной телефонной связи в конце 20 века.

Спутниковая связь до сих пор используется во многих приложениях. Отдаленные острова, такие как остров Вознесения , остров Святой Елены , Диего-Гарсия и остров Пасхи , где нет подводных кабелей, нуждаются в спутниковых телефонах. Есть также регионы некоторых континентов и стран, где проводная связь редка или вообще отсутствует, например, крупные регионы Южной Америки, Африки, Канады, Китая, России и Австралии. Спутниковая связь также обеспечивает связь с краями Антарктиды и Гренландии . Другое использование земель для спутниковых телефонов — это буровые установки в море, резервные базы для больниц, военных и мест отдыха. Корабли в море, как и самолеты, часто используют спутниковые телефоны.

Системы спутниковой телефонии могут быть реализованы разными способами. В больших масштабах часто бывает местная телефонная система в изолированной зоне, соединенная с телефонной системой на основной территории. Существуют также службы, которые подключают радиосигнал к телефонной системе. В этом примере можно использовать практически любой тип спутника. Спутниковые телефоны подключаются напрямую к созвездию геостационарных или низкоорбитальных спутников. Затем вызовы перенаправляются на спутниковый телепорт, подключенный к коммутируемой телефонной сети общего пользования.

Телевидение

Основная статья: Спутниковое телевидение

Поскольку телевидение стало основным рынком, его потребность в одновременной доставке относительно небольшого количества сигналов с широкой полосой пропускания ко многим приемникам стала более точно соответствовать возможностям геосинхронных спутников. Для североамериканского телевидения и радио используются два типа спутников: спутник прямого вещания (DBS) и спутник фиксированной службы (FSS).

Определения спутников FSS и DBS за пределами Северной Америки, особенно в Европе, немного более двусмысленны. Большинство спутников, используемых для прямого домашнего телевидения в Европе, имеют такую ​​же высокую выходную мощность, как и спутники класса DBS в Северной Америке, но используют ту же линейную поляризацию, что и спутники класса FSS. Примерами являются космические корабли Astra , Eutelsat и Hotbird на орбите над европейским континентом. По этой причине термины FSS и DBS чаще используются на североамериканском континенте и редко встречаются в Европе.

Спутники фиксированной службы используют диапазон C и нижние Ku _{диапазона} части . Обычно они используются для трансляций в телевизионные сети и местные партнерские станции и обратно (например, каналы программ для сетевых и синдицированных программ, прямые трансляции и транзитные каналы ), а также используются для дистанционного обучения в школах и университетах, делового телевидения ( BTV), видеоконференцсвязь и общие коммерческие телекоммуникации. Спутники ФСС также используются для распространения национальных кабельных каналов на головные станции кабельного телевидения.

Бесплатные спутниковые телеканалы также обычно распространяются на спутниках ФСС в диапазоне K _u . Спутники Intelsat Americas 5 , Galaxy 10R и AMC 3 над Северной Америкой обеспечивают довольно большое количество каналов FTA на своих _Ku диапазона транспондерах .

Служба American Dish Network DBS также недавно использовала технологию FSS для своих программных пакетов, требующих антенны SuperDish , поскольку Dish Network нуждается в большей пропускной способности для передачи местных телевизионных станций в соответствии с правилами FCC об обязательной переноске, а также для более пропускная способность для передачи HDTV каналов .

Спутник прямого вещания — это спутник связи, который осуществляет передачу на небольшие спутниковые антенны DBS (обычно от 18 до 24 дюймов или от 45 до 60 см в диаметре). в верхней части микроволнового Ku _{Спутники прямого вещания обычно работают} диапазона . Технология DBS используется для услуг спутникового телевидения, ориентированных на DTH ( Direct-To-Home ), таких как DirecTV , DISH Network и Orby TV. в США, Bell Satellite TV и Shaw Direct в Канаде, Freesat и Sky в Великобритании, Ирландии и Новой Зеландии, а также DSTV в Южной Африке.

Работая на более низкой частоте и меньшей мощности, чем DBS, спутники ФСС требуют для приема гораздо большей антенны (от 3 до 8 футов (от 1 до 2,5 м) в диаметре для диапазона K _u и 12 футов (3,6 м) или больше для диапазона C). . Они используют линейную поляризацию для каждого радиочастотного входа и выхода транспондеров (в отличие от круговой поляризации, используемой спутниками DBS), но это небольшая техническая разница, которую пользователи не замечают. Спутниковая технология FSS также первоначально использовалась для спутникового телевидения DTH с конца 1970-х до начала 1990-х годов в Соединенных Штатах в виде приемников и антенн TVRO (только прием телевидения). Он также использовался в форме диапазона K _u для ныне несуществующей Primestar службы спутникового телевидения .

Были запущены некоторые спутники с транспондерами в K _a диапазоне , такие как спутник DirecTV SPACEWAY-1 и Anik F2 . НАСА и ИСРО Недавно также запустили экспериментальные спутники с радиомаяками диапазона K _a .

Некоторые производители также представили специальные антенны для мобильного приема телевидения DBS. Используя технологию глобальной системы позиционирования (GPS) в качестве эталона, эти антенны автоматически повторно нацеливаются на спутник независимо от того, где и как находится транспортное средство (на котором установлена ​​антенна). Эти мобильные спутниковые антенны пользуются популярностью у некоторых владельцев транспортных средств для отдыха . Такие мобильные антенны DBS также используются JetBlue Airways для DirecTV (поставляется LiveTV , дочерней компанией JetBlue), которое пассажиры могут просматривать на борту на ЖК-экранах, установленных в сиденьях.

Радиовещание

Основная статья: Спутниковое радио

Спутниковое радио предлагает услуги аудиовещания в некоторых странах, особенно в США. Мобильные услуги позволяют слушателям путешествовать по континенту, слушая одни и те же аудиопрограммы где угодно.

Спутниковое радио или абонентское радио (SR) — это цифровой радиосигнал, транслируемый спутником связи, который охватывает гораздо более широкий географический диапазон, чем наземные радиосигналы.

Любительское радио

Основная статья: Любительский радиоспутник

Радиолюбители имеют доступ к любительским спутникам, которые были разработаны специально для передачи любительского радиотрафика. Большинство таких спутников работают как космические ретрансляторы, и доступ к ним обычно имеют любители, оснащенные радиооборудованием УВЧ или УКВ и остронаправленными антеннами, такими как Yagi или параболические антенны. Из-за затрат на запуск большинство современных любительских спутников запускаются на довольно низкие околоземные орбиты и рассчитаны на ограниченное количество коротких контактов в любой момент времени. Некоторые спутники также предоставляют услуги пересылки данных с использованием протокола X.25 или аналогичных.

доступ в Интернет

Основная статья: Спутниковый доступ в Интернет

После 1990-х годов технология спутниковой связи стала использоваться как средство подключения к Интернету через широкополосное соединение для передачи данных. Это может быть очень полезно для пользователей, которые расположены в отдаленных районах и не могут получить доступ к широкополосному соединению или требуют высокой доступности услуг.

Военный

Основная статья: Военный спутник связи

Дополнительная информация: Спутниковая связь X-диапазона.

Спутники связи используются для военных приложений связи, таких как глобальные системы командования и контроля . Примерами военных систем, использующих спутники связи, являются MILSTAR , DSCS и FLTSATCOM США, спутники НАТО , спутники Великобритании (например, Skynet ) и спутники бывшего Советского Союза . Индия запустила свой первый спутник военной связи GSAT-7 , его транспондеры работают UHF , F , C и Ku _{диапазонах} в . УВЧ, СВЧ также известных как X-диапазон ) или КВЧ (также известных как K _{диапазон} ( Обычно военные спутники работают в диапазонах частот ).

Сбор данных

Приземное на месте оборудование для мониторинга окружающей среды (такое как маремеры , метеостанции , метеорологические буи и радиозонды ) может использовать спутники для односторонней передачи данных или двусторонней телеметрии и телеуправления . Он может быть основан на вторичной полезной нагрузке метеорологического спутника (как в случае GOES , METEOSAT и других в системе Аргос ) или на специализированных спутниках (таких как SCD ). Скорость передачи данных обычно намного ниже, чем при спутниковом доступе в Интернет.

См. также

• Коммерциализация космоса
• Станция на высотной платформе
• История телекоммуникаций
• Спутник межспутниковой связи
• Список компаний спутниковой связи
• Список первых спутников связи
• Новое пространство
• Разведывательный спутник
• Реле (значения)
• Сатком в движении
• Блок спутниковых данных
• Задержка спутника
• Спутниковый модем
• Спутниковый космический сегмент
• Загрязнение космоса
• Лампа бегущей волны

Дальнейшее чтение

• Слоттен, Хью Р. За пределами Спутника и космической гонки: истоки глобальной спутниковой связи (издательство Университета Джонса Хопкинса, 2022); онлайн-обзор

Внешние ссылки

• Ассоциация спутниковой индустрии
• Краткая история спутников связи. Архивировано 12 мая 2015 г. в Wayback Machine Дэвидом Дж. Уэйленом.
• За пределами ионосферы: пятьдесят лет спутниковой связи (NASA SP-4217, 1997)