Спутниковая связь и ее роль в жизни человека

Спутниковая связь и ее роль в жизни человека

В 1957 году запустили первый спутник. В нем стояли два передатчика на разных частотах, который передавал сигнал “БИП, БИП, БИП”. Это был первый, официальный, известный спутник, который преодолел первую космическую скорость (7 844 м/с на высоте 100 км) и вышел на орбиту сделав несколько витков. Это был шар в котором был аккумулятор, два передатчика и антенна. Потом оказалось, что с помощью спутника можно осуществлять связь, причем связь практически не ограниченная по расстоянию в пределах Земного шара. Низкочастотные радиоволны не проходят за ионосферу, они отражаются либо огибают Земной шар.

.

• Преимущества спутниковой связи

• Большая пропускная способность.
• Возможность использовать широкий частотный диапазон.
• Высокое качество связи.

• История развития спутниковой связи

23 апреля 1965 года в СССР был успешно запущен на высокую эллиптическую орбиту спутник Молния-1.

В одном из фокусов орбиты стоит Земной шар, спутники вращаются по орбите, спутник выходит, устанавливает связь с антенной и пока он находится в зоне видимости, связь спутник поддерживает, потом спутник уходит из зоны видимости и в это время в зону видимости должен войти второй спутник. На высокой эллиптической орбите должны быть минимум 3 аппарата, чтобы связь была непрерывной.

В рамках международной программы Intelsat первый коммерческий спутник связи Early Bird (Ранняя Пташка), произведенный корпорацией COMSAT был запущен 6 апреля 1965 года.

• Основные разновидности ИСЗ

Конфигурация системы спутниковой связи зависит от типа ИСЗ, вида связи и параметров земной станции. Три основных разновидности ИСЗ в зависимости от орбиты спутника:

• ИСЗ на высокой эллиптической орбите (ВЭО)
• ИСЗ на геостационарной орбите (ГСО)
• ИСЗ на низковысотной орбите (НВО)

• ИСЗ на высокой эллиптической орбите (ВЭО)

• Спутники типа “Молния” с периодом обращения 12 часов, наклоном орбиты 63 градуса, высотой апогея над северным полушарием 40 тыс. км.

• У спутника переменная скорость. В области апогея скорость движения ИСЗ замедляется и обеспечивает радиовидимость 6-8 часов. 6-8 часов это то время, когда один спутник находится в рабочей зоне. Для обеспечения непрерывной связи на одной орбите необходимо расположить не менее трех спутников, а лучше 4.

• Преимущества ИСЗ с ВСО большой размер зоны обслуживания.

• Недостатки: необходимость слежения земных антенн за спутниками и переориентация этих антенн с заходящего спутника на восходящий.

• ИСЗ на геостационарной орбите (ГСО)

• ГСО это орбита, на которую если поставить спутник, он будет вращаться вместе с Землей с одинаковой скоростью. Он находится неподвижно относительно земной точки. ГСО — круговая орбита с периодом обращения ИСЗ 24 часа, расположенная в плоскости экватора на высоте 35 875 км с поверхности Земли. Орбита синхронно вращается с вращением Земли, поэтому спутник находится неподвижно относительно земной поверхности.
• Достоинства:
• Зона обслуживания одного спутника достигает треть поверхности Земли, т.е. 3-х спутников достаточно для глобальной сети.
• Антенны земных станций не требуют систем слежения. Антенна неподвижна.
• Не требуют сложной наземной аппаратуры, могут обеспечивать большое покрытие, но в зонах не сильно приближенных к полюсам Земли.
• Недостатки:
• В северных широтах спутник виден под малыми углами к горизонту и совсем не виден в приполярных областях.
• Ограничение на количество спутников на ГСО.
• Достаточно высокая цена самого аппарата ИСЗ и его запуска.

• ИСЗ на низковысотной орбите (НВО)

• В настоящее время развиваются спутники связи на низковысотной орбите. Спутники запускаются на круговые орбиты, бывает полярная орбита, которая проходит через нулевой меридиан, плоскость которых наклонена к плоскости экватора. Наличие большого количества спутников на разных орбитах, позволяет добиться высокого покрытия поверхности Земли этими системами связи.

• Высота орбиты 200-2000 км над поверхностью Земли. Спутники относятся к легкому классу и для их запуска можно использовать недорогой носитель, либо дорогой носитель, который сразу забросит на орбиту два десятка аппаратов, которые потом выводятся в нужной точке. Покрытие может быть глобальное.

• Главный недостаток ИСЗ на НВО, спутники вращаются по круговым низким орбитам на достаточно высокой линейной скорости и от момента, когда спутник выходит в ту зону, где находится абонент, до того момента, когда он из этой зоны выходит, может проходить 20-40 минут. Для того, чтобы обеспечить хорошее покрытие, нужно много спутников.

• Проблема космического мусора

• Спутники, как правило имеют систему питания основанную на солнечных батареях. Но в свое время проводили эксперименты над спутниками у которых в качестве источника питания использовался генератор, который работает на основе ядерной реакции, т.е. распад какого-нибудь урана или плутония, при этом выделяется энергия, которая преобразуется в электричество, грубо говоря спутник с ядерным реактором. И такой советский спутник, содержащий радиоактивные материалы, приземлился на территорию Канады и был грандиозный скандал международный.

• Сейчас в космосе вращается несколько десятков тысяч старых спутников и их остатков. Поэтому построение систем в которых используется большое количество спутников, оно чревато плачевными последствиями.

• Также, наличие большого количества спутников на орбите приводит к тому, что эти спутники, создают световой экран, который мешает наблюдению ученым, через астрономические телескопы с Земли. Эти спутники создают яркие точки, которые все время находятся перед объективами телескопов.

• Диапазоны частот спутниковой связи

• Диапазоны частот, которые отведены в соответствии с Международным Союзом Электросвязи ITU, которые регламентировали использование частот. Частоты, как правило высокие СВЧ, потому что более низкие частоты хуже себя ведут, отражаются от ионосферы, а ВЧ хорошо затухают в этой атмосфере.

• Спутниковые службы

В зависимости от назначения систем спутниковой связи и типа земной станции различают следующие службы:

• Фиксированная спутниковая служба для связи между станциями, расположенными в определенных фиксированных пунктах и для распределения телевизионных программ.
• Подвижная спутниковая служба для связи между подвижными станциями, размещенными на транспортных средствах или у абонентов.
• Радиовещательная спутниковая служба для передачи радио и телевизионных программ непосредственно на терминалы абонентов.

Создание спутниковой системы связи позволило вывести на новые уровень не только возможности телефонии, но других каналов коммуникации. Спутниковые интернет, сотовая связь и телевидение — это лишь малая часть новых возможностей.

Одним из распространенных у пользователей продуктов спутниковой связи является навигация. Это позволяет пользователю не просто получать точные координаты своего местоположения, что может быть незаменимым в непредвиденной ситуации, если человек потерялся. Спутниковая навигация позволяет нам сократить время при получении определенных услуг— найти ближайший магазин, или получить информацию о дорожной ситуации в определенном месте.

Также, именно благодаря искусственным спутникам, человечество смогло не просто составить точные карты, но и получать более точные данные о перемещении атмосферных фронтов, изменениях в ландшафте земного шара. А это позволяет, как пример, составлять более точные прогнозы погодных явления, а не просто регистрируя данные перемещения воздушных масс в определенном месте.

Человек все меньше зависит от проводов там, где раньше этого было не избежать. Музыка и телевидение по воздуху, и разговор с человеком за тысячи километров — все это сегодня уже не сказка, а реальность современного обывателя.

• Спасибо за внимание!

Работу выполнила

ученица 7 «В» класса

Чечнева Дарья