16Встречи с интересными людьми

предыдущая статья | оглавление | в архив | следующая статья



Геостационарная орбита: вчера, сегодня, завтра


М. Мирошников Теле-Спутник - 11(13) Ноябрь 1996 г.


В краеведческом музее небольшого сибирского городка Красноярск-26 несколько за-лов посвящено космической тематике. Это неудиви-тельно - в Красноярске-26 находится Научно-произ-водственное объединение прикладной механики (НПО ПМ), выпускающее боль-шинство российских теле-коммуникационных, навига-ционных и геодезических спутников (см. "ТЕЛЕ-Спутник", май 1996 г.).



Спутник связи "Молния".

В первом зале музея экспонируется небольшая статья из американского научного журнала Wireless World за октябрь 1945 года. Название статьи - "Extra-terrestrial Relays" ("Внеземные ретрансляторы") - и имя автора - Arthur C. Clarke (Артур Кларк) - мало что скажут непосвященным. Между тем это тот самый Артур Кларк, который является всемирно известным ученым, писателем-фантастом и популяризатором науки. Кстати, в основу сценария известного фильма "Космическая одиссея 2001 года" легло произведение А. Кларка, автор вместе с режиссером Стенли Кубриком получили "Оскара" за этот фильм. А в статье "Внеземные ретрансляторы" была впервые в мире обоснована возможность использования геостационарной орбиты (ГСО) для телекоммуникаций. "Насколько мне известно, впервые использование искусственных спутников Земли для создания всемирной системы телевидения было предложено мной...", - скромно напишет писатель в 1962 году в работе "Черты будущего".

Свою статью А. Кларк начинает с проблем телевидения: максимальный радиус действия передатчика телестанции составляет около 100 миль, передача телевизионных сигналов на другой континент кажется неразрешимой проблемой. Далее писатель отмечает, что период обращения спутника вокруг Земли по круговой орбите увеличивается с увеличением радиуса орбиты и становится равным 24 часам при радиусе около 42 тыс. км. Если подобная орбита находится в экваториальной плоскости, то спутник, вращающийся синхронно с вращением Земли, будет находиться над определенной точкой экватора, при этом для земных наблюдателей спутник будет казаться неподвижным (перемещаясь в космосе со скоростью около 3 км/c). После выяснения такого примечательного факта А. Кларк переходит к проблемам построения системы связи, базирующейся на спутниках, находящихся на этой орбите. Радиоволны с частотами 50 Мгц-100 Ггц будут беспрепятственно проходить атмостферу и ионосферу, уверен ученый (в 1945 году единственным способом убедиться в этом было изучение отражения радиоволн от поверхности Луны). По А. Кларку, спутники на ГСО могут обеспечивать различные виды связи: трансляцию информации из одной точки земного шара в другую, из точки на участок земной поверхности и из точки на все видимое со спутника полушарие Земли. Три связанных между собой оптическими или радиоканалами связи симметрично расположенных на ГСО спутника обеспечивают покрытие всего земного шара, отмечает писатель и оценивает требуемую мощность спутниковой силовой установки: 1,2 кВт. Силовая установка должна использовать солнечную энергию, а качественный прием на Земле будут осуществлять "маленькие параболические антенны диаметром около фута" (30 см).

В работе "Черты будущего" (1962 год) А. Кларк рассмотрел возможные пути развития науки и техники до 2100 года. Освоение космоса шло полным ходом, и писатель был более конкретен в своих прогнозах, чем в 1945 году: "Через несколько лет каждая большая страна сможет запустить в космос (или арендовать) радио- и телевизионные спутники, способные транслировать действительно высококачественные программы на всю планету."

Идеи Артура Кларка 1945 года были с интересом восприняты в странах, ставших вскоре космическими державами.

Ракеты-носители, выводившие на орбиту первые искусственные спутники Земли (см. фото 1), были недостаточно мощными для вывода груза на ГСО. Для вывода спутника на геостационарную орбиту требовалась мощная ракета-носитель и дополнительный разгонный блок: ракета-носитель выводила спутник с разгонным блоком на переходную орбиту, затем разгонный блок выводил спутник на ГСО. Мощные ракеты-носители появились лишь через несколько лет после начала освоения космоса.



В музее РКК "Энергия". Первый искусственный спутник Земли.

В Советском Союзе создание гражданских прикладных автоматических аппаратов не считалось приоритетным направлением государственной космической программы, поэтому работы по созданию геостационарных спутников связи были завершены лишь в начале 70-х годов. Начиная с 1965 года ретрансляция телевизионных программ, дальняя телефонная и телеграфная радиосвязь осуществлялась с помощью спутников связи серии "Молния" (типы "Молния-1" и "Молния-2"), входивших в систему дальней космической радиосвязи "Орбита". Спутники "Молния" выводились на эллиптические орбиты с высотой апогея, расположенного над Северным полушарием, ок. 40 тыс. км, с высотой перигея 460-630 км и с периодом обращения около 12 часов. Конечно, это была далеко не геостационарная орбита, сеансы связи с одним спутником имели длительность 8-10 часов при необходимости отслеживания приемной антенной положения спутника, и лишь система из трех искусственных спутников Земли на таких орбитах обеспечивала непрерывную круглосуточную связь (с кратковременными сбоями в моменты перенастройки приемной антенны наземной станции "Орбита" со спутника на спутник). Первоначально серийное производство спутника "Молния" осуществлялось в РКК "Энергия" под Москвой, затем в конце 60-х годов было передано в НПО ПМ. К 1 января 1974 года было запущено 34 спутника "Молния", обеспечивших регулярную связь и телевизионное вещание на территории СССР и других стран.

В начале 70-х годов в НПО ПМ параллельно разрабатывалось несколько геостационарных спутников разного назначения, в том числе спутник непосредственного телевещания "Экран", связной спутник многоцелевого назначения "Радуга". Все бортовые системы спутников имели или абсолютную, или весьма высокую степень новизны, поскольку спутники должны были работать в новых условиях на принципиально новой орбите. Так, впервые применялась конструктивно-компоновочная схема спутника с 3-осной ориентацией и с ориентируемой солнечной батареей. Существовавшие ранее модели западных спутников для ГСО имели "бочкообразную" конструкцию со стабилизацией вращением. С середины 70-х годов все новые спутники для ГСО у нас и за рубежом создаются только с 3-осной ориентацией и с 2 крыльями солнечных батарей.



Рис. 1. Зависимость периода обращения и орбитальной скорости спутника от расстояния до центра Земли.

При создании спутника "Экран" была поставлена задача обеспечения приема на простые и дешевые приемники с антеннами типа "волновой канал" (прием со спутника "Молния" был возможен только на станции "Орбита" с диаметром антенны 12 м), таким образом, "Экран" стал первым спутником непосредственного телевещания (НТВ). В конструкции "Экрана" была использована новая бортовая двигательная установка с микродвигателями для приведения спутника в точку и удержания по долготе, спутник отличали оригинальная антенная фазированная решетка для обеспечения оптимальной диаграммы направленности, охватывающей территорию Сибири и Дальнего Востока, а также усилитель большой мощности (300 Вт).

Вот хроника освоения геостационарной орбиты советскими спутниками.

26 марта 1974 г. в Советском Союзе был запущен искусственный спутник Земли "Космос-637", скромно названный в сообщении ТАСС "очередным". Однако параметры орбиты этого ИСЗ были нетипичны для советских спутников: расстояние от поверхности Земли 35600 км, наклонение к плоскости экватора 0,25 град., период обращения 23 ч. 46 мин.

29 июля 1974 г. согласно сообщению ТАСС в Советском Союзе был осуществлен запуск спутника связи "Молния-1С" на орбиту с параметрами: расстояние от поверхности Земли 35850 км, наклонение к плоскости экватора 0 град. 4 мин., период обращения 23 часа 59 мин. Индекс "С" - "стационар" - говорит о том, что спутник "Молния" теперь выведен на ГСО.

22 декабря 1975 г. ТАСС сообщило о том, что "на орбиту, близкую к геостационарной", выведен новый спутник связи "Радуга" (международный регистрационный индекс "Стационар-1"): "в преддверии XXV съезда КПСС космические средства связи, используемые в народном хозяйстве, пополнились новым типом спутника".

26 октября 1976 г. ТАСС сообщил о запуске еще одного нового спутника - спутника телевизионного вещания "Экран" - на орбиту с параметрами: расстояние от поверхности Земли 35600 км, наклонение 0,3°, период обращения 23 ч. 42 мин.

Газета НПО ПМ описывает состояние геостационарной орбиты в 70-е годы:

"На ГСО США эксплуатировали с 1964 г. уже несколько типов достаточно простых (ориентируемых вращением "бочкообразных"), но эффективных гражданских и военных спутников различного назначения - в первую очередь спутников связи, но в том числе и спутников обнаружения запуска межконтинентальных баллистических ракет.

Первый рабочий трехосноориентируемый связной спутник (типа "Синком") США вывели на ГСО практически в одно время с нами - в декабре 1975 г. Одновременно они интенсивно отрабатывали новые перспективные конструкции.

В 1974 - 1975 гг. США вывели на ГСО уже первые метеорологические спутники, а из связных спутников заслуживал внимания запуск уникального экспериментального спутника ATS-6, на котором стояли даже антенны диаметром 9 м и использовались разные диапазоны частот от P до Ku.

Канада с 1972 г. эксплуатировала на ГСО простые спутники типа "Аник", но совместно с США в начале 1976 г. также запустила на ГСО более сложный экспериментальный спутник нового типа - CTS, который при малой массе и всего лишь двух ретрансляторах отличался такими вполне современными качествами, как сжатие цифрового видеосигнала, ширина полосы частот ретранслятора 85 Мгц, мощность одного ретранслятора 200 Вт (что обеспечивало прием ТВ-программ в Ku- диапазоне непосредственно на земные антенны диаметром до 0,6 м).

Англия к середине 70-х гг. имела на ГСО спутники связи, но лишь простые по конструкции и военного назначения (типа "Скайнет").

Франция и Германия в конце 1974 и второй половине 1975 года вывели на геостационар два первых экспериментальных спутника связи типа "Симфония"



 
Теле-Спутник Ноябрь 1996
наверх
 



Уважаемые посетители!
В связи с полной реконструкцией Архива, возможны ситуации, когда текст будет выводиться не полностью или неправильно (отсутсвие статей в некоторых номерах это не ошибка). Если заметите какие-то ошибки, то, пожалуйста, сообщите нам о них. Для связи можете воспользоваться специальной формой:

Номер журнала: *
Страница: *
Дополнительные сведения: *
Желательно четко опишите замеченную проблему - это поможет быстрее ее решить.
Мы не отвечаем на вопросы! Их следует задавать на нашем форуме!
Антиспам: * Нажмите мышкой на синий квадрат:


Поля, помеченные звездочкой (*)
обязательны для заполнения





Новый сайт