Спутниковые технологии

99% искусственных спутников Земли - спутники связи, основная цель которых - передача данных, полученных с Земли.

Количество и расположение спутников

Спутниковое телевидение

Искусственные спутники окружают землю в количестве, которое трудно представить и уже почти нет сфер, где бы технологии получения информации или передачи данных обходились без космических технологий. Количество спутников растет, пропускная способность, количество возможностей расширяется.

Принцип работы спутника-ретранслятора

Спутники - телевизионные ретрансляторы

Спутники связи самые распространенные - электронные устройства, находящиеся на орбите, являющиеся искусственными спутниками Земли. Предназначены для обеспечения передачи данных в любом месте. Используются там, где нет возможности покрыть большую площадь ретрансляторами или плотность приемников невелика, например море, пустыни. Большинство спутников получают электропитание с помощью солнечных батарей.

Сам спутник является ретранслятором, он принимает радиосигнал с земли на одной частоте и передает его на другой. Таких ретрансляторов на одном спутнике может быть много. Абонент может принимать и передавать информацию через спутник, такой канал называется двухсторонним. Если канал предназначен только для приема или передачи - это односторонний канал.

Замок для плотного соединения

Пример двухстороннего спутникового канала - спутниковый телефон. Сигнал от телефона попадает на спутник, со спутника ретранслируется на землю в наземные сети связи и наоборот, когда вызывают и разговаривают с абонентом спутниковой связи, сигнал от наземной станции проходит до спутника и оттуда получается телефонной трубкой абонента. В связи с тем, что радиосигналу приходится преодолевать расстояние от земли до спутника и обратно, существует ощутимая задержка времени между передачей сигнала и его приемом. Это немного усложняет разговор по телефону.

Пример одностороннего спутникового канала - спутниковое телевидение. Телевизионный канал с Земли транслируется на спутник, а оттуда принимается многочисленными абонентами спутникового телевидения.

Чтобы снизить задержку радиосигнала, расстояние между Землей и орбитой снижают, увеличивая скорость вращения спутника вокруг Земли. Для абонента спутник будет непрерывно двигаться по небосклону, то появляясь, то исчезая из видимости. Чтобы связь не прерывалась можно либо увеличить количество спутников так, чтобы ад абонентом всегда был один или пара спутников связи или подобрать расстояние между Землей и спутником, чтобы период вращения сателлита вокруг земли совпадал с периодом вращения Земли, тогда спутник будет вращаться с такой же угловой скоростью, что Земля (геосинхронная орбита).

Для наблюдателя с земли такой спутник будет выглядеть неподвижным на небосклоне, лежащим в плоскости экватора. Такая орбита называется геостационарной, а линия, на которой находятся геостационарные спутники - пояс Кларка, названного в честь ученого и писателя фантаста, который придумал размещать спутники на определенной высоте, обеспечивая их “неподвижность” относительно земли.

Геостационарная орбита:

    Это очень удобно для построения систем связи, т.к. нет необходимости отслеживать положение спутника, антенна может быть один раз направлена в его сторону и закреплена.

    Пример - антенна спутникового телевидения, “тарелка”, жестко закрепляется и не требует изменения положения с течением времени.

    Узконаправленная, офсетная спутниковая антенна

    Пояс Кларка - выглядит, как воображаемая линия на небосклоне, находящаяся на расстоянии 35 803 км прямо над экватором и лежащая в его плоскости. Количество спутников растет, место становится все меньше, увеличивается вероятность столкновений и выхода из строя. Как вариант решения проблемы свободного места (кто бы мог подумать, для спутников не хватает места в космосе), предполагается усложнение и разработка больших спутников-платформ, состоящих из множества ретрансляторов.

    Еще один пример использования спутников - высокоточное позиционирование с помощью специальных сигналов, синхронизированных по времени. Засекая разницу между сигналами от нескольких спутников можно точно определить положение приемника. Примером использования такой системы является GPS (англ. Global Positioning System — система глобального позиционирования). Кроме GPS существует еще одна, отечественная система с аналогичным принципом действия ГЛОНАСС.