Основные типы спутников

В современном мире жители нашей планеты уже активно пользуются достижениями космических технологий. Научные спутники, такие, как космический телескоп "Хаббл", демонстрируют нам все величие и необъятность окружающего нас пространства, чудеса, происходящие как в отдаленных уголках Вселенной, так и в ближайшем космосе.

Активное использование получили спутники связи, подобные, например, "Гэлакси XI". С их участием обеспечивается международная и мобильная телефонная связь и, конечно, спутниковое телевидение. Спутники связи играют огромную роль в распространении интернета. Это благодаря им мы имеем возможность с огромной скоростью получить доступ к информации, которая физически расположена на другом конце света, на другом континенте.

Спутники наблюдения, один из них "Спот", передают информацию, важную для различных отраслей промышленности и отдельных организаций, помогая, например, геологам искать месторождения полезных ископаемых, администрациям крупных городов - планировать застройку, экологам - оценивать уровень загрязнения рек и морей.

Самолеты, корабли и автомобили ориентируются, используя спутники Глобальной системы ориентирования GPS и ГЛОНАСС, а управление морскими коммуникациями осуществляется с использованием навигационных спутников и спутников связи.

Мы уже привыкли видеть в прогнозах погоды снимки, сделанные такими спутниками, как "Метеосат". Другие спутники помогают ученым следить за состоянием окружающей среды, передавая такую информацию, как высота волн и температура морской воды.

Военные спутники обеспечивают армии и органы безопасности самой различной информацией, в том числе данными радиоэлектронной разведки, выполняемой, например, спутниками "Магнум", а также снимками с очень высоким разрешением, которые выполняют секретные спутники оптической и радиолокационной разведки.

В этом разделе сайта мы познакомимся со многими спутниковыми системами, принципами их работы и устройством спутников.

Геостационарная или геосинхронная орбита Кларка

Впервые идея создания спутников связи зародилась вскоре после второй мировой войны, когда А. Кларк в номере журнала «Мир радио» (Wireless World) за октябрь 1945 г. подробно представил свою концепцию ретрансляционной станции связи, расположенной на высоте 35880 км над поверхностью Земли.

Такая орбита называется геосинхронной, геостационарной, или орбитой Кларка. Чем больше высота орбиты спутника, тем больше длительность одного витка вокруг Земли. При движении по круговой орбите высотой 35880 км один виток совершается за 24 ч, т.е. за период суточного вращения Земли. Спутник, движущийся по такой орбите, будет постоянно находиться над определенной точкой поверхности Земли (хотя потребуются регулярные коррекции орбиты для компенсации влияния гравитационного поля Луны).

Кларк считал такую орбиту идеальной для глобальной ретрансляционной связи. Три спутника, находящиеся на геостационарной орбите в плоскости экватора, обеспечивают радиовидимость большей части поверхности Земли (за исключением приполярных областей). При этом исключается влияние ионосферы на радиосвязь. Идея Кларка не была сразу воплощена в жизнь, поскольку в то время не существовало средств доставки спутника даже на низкую околоземную орбиту, не говоря уже о стационарной.

А. Кларк представил свои первоначальные предложения по геостационарному спутнику Совету Британского межпланетного общества в виде меморандума. Этот документ, датированный 25 мая 1945 г., в настоящее время находится в архиве Смитсонского института в Вашингтоне.

Спутник связи «Комстар 1»

Конструкция спутника связи «Комстар-1»

Одним из первых геостационарных спутников, применявшихся для повседневных нужд людей, стал спутник «Комстар». Спутники «Комстар 1» управляются оператором «Комсат» и арендуются AT&T. Их срок службы рассчитан на семь лет. Они ретранслируют сигналы телефонии и телевизионные сигналы в пределах территории США, а также Пуэрто-Рико. Через них может одновременно ретранслироваться до 6000 телефонных разговоров и до 12 телевизионных каналов. Геометрические размеры спутника «Комстар 1»: высота: 5,2 м (17 футов), диаметр: 2,3 м (7,5 фута). Стартовый вес составляет 1410 кг (3109 фунтов).

Приемопередающая антенна связи с вертикальной и горизонтальной поляризационными решетками, позволяет вести и прием, и передачу на одной частоте, но с перпендикулярной поляризацией. За счет этого пропускная способность радиочастотных каналов спутника удваивается. Забегая вперед, можно сказать, что поляризация радиосигнала используется сейчас практически во всех спутниковых системах, особенно это знакомо владельцам спутниковых приёмных телевизионных систем, где при настройке на высокочастотные телеканалы приходится устанавливать либо вертикальную, либо горизонтальную поляризацию.

Еще одна интересная конструктивная особенность состоит в том, что цилиндрический корпус спутника вращается со скоростью около одного оборота в секунду, чтобы обеспечить эффект гироскопической стабилизации спутника в пространстве. Если учесть немалую массу спутника - около полутора тонн - то эффект действительно имеет место. И при этом антенны спутника остаются направленными в определенную точку пространства на Земле, чтобы излучать туда полезный радиосигнал.

Спутники на геостационарной, геосинхронной и низкой орбитах.

Одновременно спутник должен находиться на геостационарной орбите, т.е. "висеть" над Землей "неподвижно", точнее, лететь вокруг планеты со скоростью её вращения вокруг собственной оси в направлении её вращения. Уход с точки позиционирования вследствие влияния различных факторов, самыми значительными из которых являются мешающее притяжение Луны, встреча с космической пылью и другими объектами космоса, отслеживается системой управления и периодически корректируется двигателями системы ориентации спутника.