8Встречи с интересными людьми

оглавление | в архив | следующая статья



С азов и от истоков. Спутниковое телевидение - как это работает?


И. Шаренков Теле-Спутник - 5(19) Май 1997 г.


"Как сумеет человечество справиться с лавиной информации и развлечений, которая будет обрушиваться на него с небес, покажет только будущее. Наука вновь, со своей обычной веселой беспечностью, подбросила на порог цивилизации еще одного плачущего младенца. Это дитя может вырасти в столь же большую проблему, как и та, что родилась под щелканье счетчиков Гейгера на территории Чикагского университета в 1942 году.

Останется ли вообще время для какой-нибудь работы на планете, насыщеннной от полюса до полюса утонченными развлечениями, первоклассной музыкой, блестящими дискуссиями, превосходными спортивными состязаниями и всеми мыслимыми видами информационного обслуживания? Даже теперь, как утверждают, наши дети проводят одну шестую часть своего времени бодрствования, не отрывая глаз от телевизионного экрана. Мы становимся расой созерцателей, а не созидателей. И может статься, наша самодисциплина не устоит перед теми волшебными силами, которые еще будут вызваны нами к жизни.

Если так случится, то эпитафия нашей расе, написанная бегущими светящимися буквами, будет гласить:

Тем, кого боги хотят уничтожить,
они сначала дают телевизор."


Артур Кларк



Строки, вынесенные в качестве эпиграфа, были написаны треть столетия назад, в 1962 году, в книге "Черты будущего". Как видим, опасения Кларка подтверждаются, а в чем-то даже его прогноз оптимистичнее нынешней действительности - ибо среди бессчетного числа каналов трудно найти развлечения действительно утонченные, дискуссии действительно блестящие и музыку хоть сколько-нибудь первоклассную. Мутная волна "культуры микки-маусов", несущая в себе заряд как раз именно уничтожения культуры подлинной, захлестнула практически полностью каналы современного телевещания, включая, безусловно, и каналы российские. "Потопиши мя вода, до души внидоша..." Как будто гигантским ножом некоего Левиафана-бульдозера срезаются все вершины, дивные красоты национальных культур, и низвергаются в ямищи общечеловеческих грехов и страстей. Что видится глазу, смотрящему в телевизор, - пустыня, бесплодная пустыня, изрытая гусеницами сего огромного Зверя, о приближении которого глаголали пророки и апостолы - видны ли где хотя бы редкие оазисы, а может, уже и не оазисы, а миражи... Но все это лишь вступление, а тема сегодняшнего нашего разговора иная.

Спутниковое телевидение - принцип и осуществление

В прошлом номере мы с вами, дорогие читатели, немного коснулись истории и проследили появление необходимости выхода человечества в ближний космос для более эффективной и масштабной связи. Не лишне здесь будет отметить, что впервые подняли антенну над земной поверхностью - на воздушном шаре - А.С. Попов и П.Н. Рыбкин, его соратник и помощник.

Основы телевидения же были заложены спустя всего 12 лет после изобретения Поповым радио - профессором Петербургского университета Борисом Львовичем Розингом (1869 - 1933), в 1907 году, а в 1911 он осуществил первую в мире телевизионную передачу с помощью электронно-лучевой трубки. Однако лишь в 30-х годах появились кинескопы с магнитной фокусировкой луча, дававшие удовлетворительную четкость изображения. Первые передачи электронного телевидения начались с октября 1938 года - в СССР, а в 1939 году телевещание стало регулярным. С 1948 года введен стандарт разложения 625 строк - 50 кадров, по которому работают и по сей день, и первые выделенные каналы метровых волн УКВ-диапазона тоже, естественно, сохранились - это каналы I - V на частотах 48.5... 100 МГц (6.2...3 м). По мере строительства телецентров во всех крупных городах этих каналов оказалось недостаточно, ведь расположенные рядом телецентры должны работать на разных каналах, иначе на границе областей обслуживания возможны сильные взаимные помехи. Поэтому выделили еще семь каналов в диапазоне частот 147...230 МГц (1.7...1.3 м), после чего метровый диапазон кончился и пришлось переходить в дециметровый - сначала в 470...630 МГц (64 - 47 см), а затем и до 790 МГц (38 см).

Но новые требования по охвату телевещанием и связью вообще больших территорий выдвинулии новые задачи, решить которые, развивая наземные коммуникационные средства, оказалось либо в принципе технически невозможно, либо настолько дорого, что покинуло уже рамки разумного.

Запуск искусственных спутников Земли практически убрал границы возможностей связи в земных пределах.

Принцип такой связи состоит в ретрансляции отражающей поверхностью или аппаратурой спутника сигнала от передающих наземных станций к приемным- то есть ретрансляция может быть пассивной и активной. В первом случае используется большая площадь отражающей поверхности спутника, которая рассеивает падающую на него энергию радиоволн, а земная станция принимает часть рассеянной спутником энергии. Пассивные ретрансляторы передают сигналы без задержки (в реальном масштабе времени), то есть обеспечивают мгновенную передачу. Такие спутники отличаются простотой и малой стоимостью. Это могут быть надувные тонкостенные оболочки, не содержащие специальной аппаратуры. Они надежны в работе и могут служить весьма продолжительное время, управлять их работой предельно просто. Еще одним преимуществом является возможность одновременной и независимой ретрансляции через один спутник практически неограниченного числа сигналов совершенно разных систем связи, соединяющих разные пункты - при условии, что системы работают на разных частотах.

По схеме пассивной ретрансляции работали американские спутники серии "Эхо". Тонкостенная оболочка из металлизированных синтетических пленок этих спутников имела сферическую форму диаметром 30 м у "Эхо-1" и 40 м у "Эхо-2". Работа с этими спутниками показала, что связь на их основе недостаточно эффективна - слишком велико затухание сигнала, в связи с чем требуются большие мощности - около 10 мегаватт - передающих станций и очень высокая чувствительность приемных наземных устройств. Это же влечет за собой большую сложность и высокую стоимость наземных станций и, следовательно, всей системы космической связи в целом, несмотря на относительную дешевизну самих спутников. Кроме того, слабость отраженных к Земле сигналов обуславливает большие шумы и помехи, то есть низкое качество связи. Все это заставило отказаться от создания регулярных систем связи на основе пассивных космических ретрансляторов.

Активная ретрансляция сигналов осуществляется по следующей схеме - аппаратура спутника принимает радиосигналы с Земли, усиливает и затем вновь передает их на Землю. Наличие на спутнике специальной приемно-передающей аппаратуры позволяет существенно изменить мощность передающей и чувствительность приемной наземных станций. Подобная система связи становится экономически более эффективной по сравнению с обычной наземной уже при дальности связи более 200 км. Высокое качество связи обеспечивается высоким уровнем мощности приходящего к Земле сигнала.

Для обеспечения связи в пределах одной страны или нескольких пограничных стран целесообразно использование спутников на эллиптических орбитах - при этом апогей, т.е. наивысшая точка, должен находиться над обслуживаемой территорией. Большая высота полета в районе апогея обеспечит дальнюю связь, а длительное время полета его на этом участке - большую продолжительность саенса связи. Наиболее известная в СССР подобная система основана на спутниках "Молния". Преимущества системы связи на эллиптических орбитах - простота и относительно малые энергетические затраты на выведение спутника на орбиту, что позволяет обходиться сравнительно неболшой ракетой-носителем. Однако такая система для круглосуточной связи требует использование нескольких спутников - как минимум трех - а это усложняет управление ею. К тому же приемные и передающие антенны должны быть подвижными - для отслеживания движения спутника.

Геостационарная орбита здесь является панацеей - в определенном смысле - от всех неприятностей. Это круговая экваториальная орбита высотой 35 875 км над поверхностью Земли. Спутник на ней находится в неподвижном относительно Земли положении - в связи с равенством их угловых скоростей, как бы "висит" над определенной точкой Земли. С геостационарной орбиты обеспечивается большая зона охвата поверхности, и один спутник может обеспечить круглосуточную связь между разнесенными на 17 000 км пунктами. Три геостационарных спутника способны обеспечить связь между любыми пунктами Земли, расположенными между 700 северной и южной широт. Для этого они должны быть равномерно расположены на орбите, т.е. углы между ними должны составлять 1200. Связь при этом осуществляется через два других спутника и один промежуточный наземный пункт. Можно, конечно, в этой схеме исключить наземный приемно-передающий пункт и транслировать сигнал непосредственно со спутника на спутник - по цепочке, при этом сократится путь сигнала и уменьшится время его запаздывания. Качество принимаемого сигнала будет выше - ведь он меньший путь пройдет в атмосфере, источнике шумов и искажений. Однако при такой схеме передачи сами спутники усложняются, масса их возрастает, и ракета-носитель будет нужна более мощная.

Луна, Солнце, искусственные облака рассеивающих диполей тоже могут включаться в систему космической связи - в роли пассивных ретрансляторов. Болшие перспективы имеет связь в оптическом диапазоне - посредством лазеров, особенно при обмене информацией между космическими кораблями, так как в этом случае нат помех со стороны атмосферы.



 
Теле-Спутник Май 1997
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