Спутниковая система орбита. Станция спутниковой связи «Орбита»: работа мечты. Вы сюда прямо после практики пришли

12:17 29/11/2017

0 👁 719

29 ноября 1967 года создана космическая система спутниковой связи «Орбита» с использованием «Молния-1» для связи Москвы с Владивостоком.

Мы редко задумываемся, как организовано движение в околоземном пространстве. Например, о том, что от до космической станции - рукой подать, меньше чем от Москвы до Питера, а принятый спутниковой тарелкой сигнал проделал больший путь, чем средний автомобиль проходит за пять лет. К тому же каждому запуску предшествует тщательное проектирование , по которой аппарат будет двигаться в космическом пространстве.

Орбиты, которые мы выбираем

Когда в 1961 году специалисты королёвского ОКБ-1 приступили к созданию первого советского спутника связи «Молния-1» для телевизионной системы «Орбита», перед ними встала проблема выбора целевой орбиты для своего детища. Самой эффективной, на первый взгляд, казалась высотой 36 тысяч километров. Находящийся на ней круглосуточно пребывает в прямой видимости примерно для 1/3 поверхности Земли. Однако с такой орбиты невозможно обеспечить связь в высоких широтах и телевещание в районах Крайнего Севера. Кроме того, Советский Союз не располагал тогда носителями для вывода тяжелых спутников на геостационарную орбиту.

Выход нашли баллистики, придумавшие орбиту, на которую спутник связи можно было выводить , уже находившейся в разработке. Это была сильно вытянутая орбита с минимальной высотой (перигеем) 500 километров, а максимальной (апогеем) - 40 000 километров. Период обращения составлял 12 часов, причем в соответствии с законами небесной механики большую часть времени спутник проводил в районе апогея. Наклонение орбиты (63,4°) было выбрано так, чтобы в этот период спутник был виден с большей части территории СССР. Благоприятные условия для связи длились восемь часов, после чего спутник уходил на другую сторону Земли, а на следующем витке проходил апогей над Северной Америкой. Вновь он становился доступен для ретрансляции телевидения только через 16 часов.

Успешно вывести на эту орбиту спутник связи «Молния-1» удалось с третьей попытки 23 апреля 1965 года, и уже на следующий день состоялся первый в Советском Союзе сеанс космической связи между Москвой и Владивостоком. Для круглосуточного телевещания приходилось держать в космосе одновременно три спутника «Молния», а на Земле строить сложные антенны. Большие параболические «зеркала» отслеживали замысловатую траекторию спутника в небе: он быстро восходил на западе, поднимался в зенит, переваливал через него, потом начинал двигаться в обратную сторону, снова разворачивался и, ускоряясь, спускался к восточному горизонту. Еще одним осложняющим фактором были значительные изменения скорости при движении по вытянутой орбите, в результате чего из-за эффекта Доплера постоянно менялась частота принимаемого на Земле сигнала.

Траектория, выбранная для первого советского спутника связи, позднее получила название орбита «Молния». Ее развитием с появлением более мощных ракет стала высокоэллиптическая орбита «Тундра» с перигеем 500 километров, апогеем 71 000 и периодом обращения 24 часа. Орбиты с таким периодом называют геосинхронными, поскольку, двигаясь по ним, космический аппарат всегда проходит апогей над одним и тем же районом Земли. Эффективность использования спутников на орбите «Тундра» значительно повышается, так как они могут обслуживать выбранную территорию более 12 часов на каждом витке, а для организации круглосуточной связи достаточно двух аппаратов. Однако наземное оборудование по-прежнему остается сложным, ведь геосинхронные спутники постоянно меняют свое положение на небе, и за ними приходится следить.

Зависшие в небе

Приемное оборудование радикально упрощается, если спутник остается неподвижным относительно Земли. Из всего множества геосинхронных орбит это достигается только на одной круговой, расположенной строго над экватором (наклонение 0°). Эта орбита называется геостационарной, поскольку на ней спутник словно бы зависает над выбранной точкой экватора на высоте 35 786 километров.

Американцы первыми запустили геостационарный спутник, но удалось им это не сразу. Первые две попытки в 1963 году окончились неудачей, и только 10 сентября 1964 года на ГСО вышел спутник «Синком-3». Интересно, что в космос он стартовал еще 19 августа, и почти месяц с помощью собственного двигателя подкрадывался к выбранной для него точке стояния. Первый отечественный геостационарный спутник «Радуга-1» был запущен лишь 22 декабря 1975 года. С тех пор ГСО постоянно пополняется, и сегодня на ней расположено более 400 спутников и еще 600 аппаратов движутся вблизи нее.

Строго говоря, из-за различных возмущений и погрешностей выведения геостационарный спутник не «висит» совсем неподвижно над экватором, а совершает колебательное движение относительно своей точки стояния. В проекции на земную поверхность его траектория напоминает небольшую восьмерку. Вдобавок из-за гравитационных возмущений аппарат может «дрейфовать» вдоль орбиты. Чтобы удержаться в выбранной точке стояния и не выйти из створа наземных антенн, аппарат должен регулярно корректировать свою орбиту. Для этого на борту имеется запас топлива. Именно от него порой зависит срок службы геостационарного спутника.

Несложные геометрические построения показывают, что на широтах выше 81° геостационарные спутники находятся под горизонтом, а значит, связь с их помощью в полярных районах невозможна. На практике мобильная связь через геостационарный спутник ограничивается широтой 65-70°, а фиксированная - 70-75°. Связь через ГСО имеет и еще один серьезный недостаток. По пути к спутнику и обратно радио сигнал преодолевает более 70 тысяч километров, затрачивая на это четверть секунды. С учетом времени на обработку сигнала и его передачу по наземным линиям связи задержка может заметно превышать полсекунды. В результате интернет-сервисы через спутник откликаются медленно, а телефонное общение становится некомфортным, поскольку даже современные средства «эхоподавления» не всегда справляются с большими задержками. Чтобы избавиться от этих недостатков, приходится уменьшать высоту спутников.

Элементы орбиты

Слово «орбита» по-латыни означает «колея» или «путь». Околоземную орбиту характеризует ряд параметров: наименьшая и наибольшая высота (перигей и апогей, которые также определяют период обращения), наклонение (угол между плоскостью орбиты и плоскостью земного экватора), долгота восходящего узла, задающая, «в какую сторону» (вокруг какой линии в плоскости экватора) наклонена орбита, и аргумент перигея, указывающий, как повернута эллиптическая орбита в своей собственной плоскости. Гравитационные возмущения со стороны других планет, давление солнечного излучения, несферическая форма Земли, ее магнитное поле и атмосфера приводят к тому, что орбиты спутников могут заметно меняться во времени. Поэтому в ходе эксплуатации спутника регулярно проводятся траекторные измерения, и при необходимости его орбита корректируется.

Созвездие Iridium

На сравнительно невысоких орбитах формируются коммерческие и правительственные системы спутников связи. Технически эти траектории нельзя назвать удобными для связи, поскольку спутники на них большую часть времени видны низко над горизонтом, что негативно сказывается на качестве приема, а при гористом рельефе может сделать его невозможным. Поэтому чем ниже орбита, тем больше спутников должно быть в системе. Если для глобальной системы связи на ГСО достаточно трех спутников, то на орбитах средней высоты (5000-15 000 километров) требуется уже от 8 до 12 космических аппаратов. А для высот 500-2000 километров нужно более полусотни спутников.

И все же к концу 1980-х годов сложились предпосылки для реализации низкоорбитальных систем связи. Во-первых, на ГСО спутникам становилось все теснее. «Парковочные места» на этой орбите подлежат международной регистрации, причем расположенные по соседству спутники не должны работать на одних и тех же радиочастотах, чтобы не создавать друг другу помех. Во-вторых, прогресс в области радиоэлектроники позволил создавать недорогие (а главное - легкие) спутники с достаточно широкими возможностями. Ракета, способная вывести на ГСО всего один большой спутник связи, могла забросить на низкую орбиту целую «пачку» таких аппаратов. В-третьих, завершение «холодной войны» и процесс разоружения высвобождали сотни межконтинентальных баллистических ракет, которые могли по «бросовым ценам» использоваться для запуска небольших спутников. И наконец, именно в эти годы стал быстро расти спрос на мобильную связь, для которой характерно использование маломощных ненаправленных антенн, «не добивающих» до ГСО. Все эти факторы делали запуск даже очень большого числа недорогих низкоорбитальных спутников выгоднее создания группировки из нескольких тяжелых геостационарных аппаратов.

Среди первых низкоорбитальных систем связи были Orbcomm (США) и «Гонец» (Россия). Они не обеспечивали передачу голоса, а предназначались для отправки текстовых сообщений и сбора информации с различных датчиков, например метеорологических. На сегодня Orbcomm включает 29 спутников массой 42 килограмма на орбитах высотой 775 километров. Система «Гонец» первоначально содержала всего 6 спутников, из-за чего время доставки сообщений могло затягиваться на несколько часов. Сейчас в ней сменяется уже третье поколение спутников, число работающих аппаратов достигло девяти, но в перспективе должно быть доведено до 45 - по девять штук на пяти почти полярных орбитах (наклонение 82,5°) высотой 1500 километров.

Полярными называют орбиты, которые проходят над Северным и Южным полюсами Земли, то есть располагаются перпендикулярно экватору. В поле зрения спутника на полярной орбите периодически попадает любой участок земной поверхности. Если использовать несколько таких орбит, повернутых под углом друг к другу, и по каждой с равными интервалами запустить несколько спутников, можно непрерывно обозревать всю поверхность Земли. Именно так работает сеть спутниковой телефонии Iridium. В ней используются полярные орбиты с наклонением 86,4° и высотой 780 километров. Первоначально на них размещалось 77 спутников, откуда и возникло название системы: иридий - 77-й элемент Периодической системы Менделеева. Однако через девять месяцев после запуска, в ноябре 1998 года, компания Iridium обанкротилась. Цена разговора, доходившая до семи долларов в минуту, оказалась слишком высокой для потребителей, отчасти из-за того, что система Iridium обеспечила по-настоящему глобальную связь - от полюса до полюса. Стартовавшая чуть позже система GlobalStar ради экономии использует вместо полярных орбиты с наклонением 52°, что ограничивает связь 70-й параллелью (примерно на широте Ямала). Зато для работы хватает 48 спутников (плюс четыре запасных), а стоимость связи в том же 1999 году составляла не более двух долларов в минуту.

Спутники Iridium уже готовились свести с орбиты и сжечь в плотных слоях атмосферы, когда всю систему выкупило американское министерство обороны. По сей день Iridium остается единственной спутниковой системой связи, которая непрерывно обеспечивает телефонную связь по всему земному шару. Например, через нее с 2006 года обеспечивается постоянное подключение к Интернету полярной станции Амундсен-Скотт на Южном полюсе. Скорость соединения составляет 28,8 килобит в секунду, как на старом телефонном модеме.

Использование околоземного пространства

В первом приближении орбиты спутников делятся на низкие (до 2000 километров от Земли), средние (ниже геостационарной орбиты) и высокие. Пилотируемые полеты совершаются не выше 600 километров, поскольку космические корабли не должны входить в окружающие нашу планету радиационные пояса. Энергичные протоны внутреннего создают опасность для жизни космонавтов. Максимальная интенсивность облучения достигается на высоте около 3000 километров, которой избегают все космические аппараты. Внешний электронный пояс не так опасен. Его максимум лежит где-то между зонами навигационных и геостационарных спутников. Еще выше обычно поднимаются спутники, работающие на сильно вытянутых эллиптических орбитах. Таковы, например, рентгеновская обсерватория (США), которая во избежание помех наблюдает вдали от радиационных поясов, и будущая российская обсерватория «Радиоастрон», данные которой тем точнее, чем больше расстояние от работающих с ней в паре земных . Самые высокие околоземные орбиты, которые в равной мере можно считать околосолнечными, лежат на высоте 1,5 миллиона километров вблизи так называемых .

Вместе с Солнцем

К полярным близок еще один важный класс орбит, называемых , которые всегда имеют постоянную ориентацию относительно . На первый взгляд кажется, что это противоречит законам небесной механики, согласно которым плоскость орбиты остается постоянной, а значит, в ходе движения Земли вокруг Солнца она должна поворачиваться к нему то одной, то другой стороной. Но если учесть, что Земля имеет приплюснутую форму, то оказывается, что плоскость орбиты испытывает прецессию, то есть немного поворачивается от витка к витку. Правильно подобрав высоту и наклонение, можно добиться того, чтобы поворот плоскости орбиты как раз соответствовал дуге, пройденной Землей вокруг Солнца. Например, для высоты орбиты 200 километров наклонение должно составлять чуть больше 96° градусов, а для 1000 километров - уже более 99° (цифры более 90° соответствуют движению по орбите против суточного вращения Земли).

Ценность ССО состоит в том, что, двигаясь по ней, спутник пролетает над земными объектами всегда в одно и то же время суток, что важно для проведения космической съемки. Кроме того, благодаря близости ССО к полярным орбитам с них можно следить за всей земной поверхностью, что важно для метеорологических, картографических и разведывательных спутников, которые собирательно называются спутниками дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ). Определенный выбор параметров ССО позволяет спутнику никогда не уходить в тень Земли, всегда оставаясь на солнце вблизи границы дня и ночи. Спутник при этом не испытывает перепадов температуры, а солнечные батареи непрерывно обеспечивают его энергией. Такие орбиты удобны для радарного картирования земной поверхности.

45 лет назад, 2 ноября 1967 года, была официально открыта первая отечественная спутниковая система связи и распределения телерадиопрограмм «Орбита». Ее работу обеспечивали одноименные наземные станции и космические аппараты «Молния-1», которые разрабатывались в ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М.Ф. Решетнёва».

Спутниковая система предназначалась для осуществления телеграфно-телефонной связи, а также передачи телепрограмм на территории СССР. Ее открытие позволило увеличить аудиторию первого канала всесоюзного телевидения на 20 миллионов человек, прежде всего, в отдаленных уголках страны: на Урале, в Сибири и на Дальнем Востоке.

Для организации работы системы «Орбита» использовались высокоэллиптические спутники «Молния-1». Первый такой аппарат, созданный в ОКБ-1 С.П. Королёва, начал функционировать в 1965 году. На этапе его лётных испытаний проект был передан молодому коллективу ОКБ-10 под руководством М.Ф. Решетнёва, специалисты которого существенно доработали бортовые системы спутника, обеспечив тем самым значительное улучшение качества предоставляемых им услуг. Первый космический аппарат «Молния-1», созданный на сибирской земле, был выведен на орбиту в мае 1967 года. За ним последовало ещё два запуска. Это позволило выполнить задачу государственного масштаба - начать эксплуатацию системы космической связи на базе спутников «Молния-1» к 50-летию Великой Октябрьской социалистической революции.

Одновременно с созданием спутников с 1965 по 1967 годы в СССР велось строительство наземных станций «Орбита» с антеннами диаметром 12 метров, которые «отслеживали» положение космических аппаратов. В первый год эксплуатации «Орбита» насчитывала в своем составе 20 наземных станций, в 1974 году работало более 50 станций, а к 1977 году их было уже более 70.

Коллектив М.Ф. Решетнёва постоянно работал над улучшением характеристик космических аппаратов «Молния-1». Специалисты предприятия находили новые технические решения для увеличения их мощности и пропускной способности. Вскоре на базе платформы «Молнии-1» были созданы спутники следующих поколения - «Молния-2» и «Молния-3» с достаточно высокими характеристиками, которые еще долгие годы обеспечивали услуги связи на территории страны.

Создание «Орбиты» стало настоящим научно-техническим прорывом того времени. Это первая в мировой практике национальная спутниковая система связи и телевещания на высокоэллиптических орбитах. Вслед за СССР подобные системы стали появляться и в других странах.

Кто: ТД «Библио-Глобус» и МКП «PODIVM»

Где: Москва, Москва 101000, ул. Мясницкая, 6/3, стр. 1

Когда: 15.11.17 (15:00)

Участвуют: руководство ТД «Библио-Глобус»; руководство МКП “PODIVM”; представители Московского городского общества коллекционеров.

2 ноября 1967 года начала регулярную работу система «Орбита». Это система дальней космической радиосвязи, созданная на основе ИСЗ «Молния» для передачи, приёма и последующей ретрансляции программ Центрального телевидения, а также обеспечения двусторонней телефонной, телеграфной и фототелеграфной связи, охватывающая восточные районы СССР. 1 мая 1965 года был проведён эксперимент по ретрансляции программ Центрального телевидения (ЦТ) через спутник связи «Молния-1» на Дальний Восток. Для наиболее полного охвата территорий в СССР приступили к строительству гигантской коллективной приёмной сети «Орбита». И уже в 1967 году первые 20 станций были введены в эксплуатацию. Удалённые районы Крайнего Севера, Дальнего Востока и Средней Азии получили возможность смотреть программу ЦТ, которая формировалась в Москве, а четыре её дубля, в зависимости от часовых поясов, в записи транслировались в соответствующую зону. К 1977 году количество наземных станций было доведено до 73.

История

Телевизионная система «Орбита»

Регулярную работу система «Орбита» начала 2 ноября 1967 года , когда был открыт ТВ центр в Останкино. Передачи предназначались для Крайнего Севера, Сибири, Дальнего Востока и Средней Азии. В 1971 году на Урал, Среднюю Азию и часть Казахстана передается дубль первой программы - программа «Восток», учитывающая поясное время. С 1 января 1976 Останкино ведёт передачи на восьми каналах: помимо четырёх основных программ ещё четыре дубля Первой программы по спутниковой системе «Орбита» передаются специально для восточных территорий СССР с временным сдвигом +2, +4, +6 и +8 часов. Так, первый выпуск программы «Время» по системе «Орбита-1» выходил в эфир в 12:30 московского времени. Спутниковая система «Экран», заработавшая 26 октября 1976 года , позволяет принимать передачи ЦТ на приёмники коллективного пользования в населённых пунктах Сибири и Крайнего Севера. С 1 января 1977 года все программы ЦТ вещают в цвете.

1 января 1982 года ЦТ перепланировало свои программы: вечерняя Четвёртая стала Второй программой, общесоюзный статус которой обеспечивали четыре дубля для восточных территорий. Работу она начинала в 8:00 и после дневного перерыва возобновляла эфир в 18:00 выпуском «Новостей».

Текущее состояние сети

В настоящее время Первый канал с помощью системы «Орбита» осуществляет трансляцию на пять зон (орбиты указаны и во время профилактики):

• Зона А - Камчатка, Чукотка, Магадан, Сахалин («Орбита-1», часовые пояса +7, +8);
• Зона Б - Дальний Восток, Восточная Сибирь («Орбита-2», часовые пояса +6, +7);
• Зона В - Центральная Сибирь («Орбита-3», часовые пояса +3, +4);
• Зона Г - Западная Сибирь («Орбита-4», часовые пояса +2, +3);
• Зона Д - Центральная Россия («Орбита-5», часовые пояса −1, 0).

С 1 февраля 2007 года телеканал НТВ запустил, как сказано на сайте, «пятую по счёту орбиту - специально для жителей Сибири » . Зрители Новосибирска, Барнаула, Томска, Омска и некоторых других городов Сибири могут теперь смотреть программы телеканала в такое же время, что и москвичи.

Ссылки

• Cорок лет назад советские конструкторы изобрели первую телевизионную систему «Орбита»

Примечания

Wikimedia Foundation . 2010 .

• Орбиобразие
• Орбитальный самолёт

Смотреть что такое "Орбита (ТВ сеть)" в других словарях:

Орбита (значения) - Орбита многозначный термин: Орбита путь небесного тела в гравитационном поле другого тела; Орбита синоним глазницы; Орбита муниципалитет в Испании; Орбита спутниковая сеть телевидения, охватывавшая восточные районы… … Википедия

ОРБИТА - система спутниковой связи, разработанная в СССР (действует с 1965). Включает сеть наземных станций и искусственные спутники Земли Молния, Радуга, Горизонт … Большой Энциклопедический словарь

ОРБИТА (система спутниковой связи) - «ОРБИТА», система спутниковой связи, разработанная в СССР (действует с 1965). Включает сеть наземных станций и искусственные спутники Земли «Молния», «Радуга», «Горизонт» … Энциклопедический словарь

Орбита захоронения - Орбитой захоронения считается орбита, высота которой на 200 километров превышает высоту геостационарной орбиты. На орбиту захоронения отправляются отработавшие орбитальные аппараты для уменьшения вероятности столкновений и освобождения места на… … Википедия

Орбита Луны - Орбита Луны траектория, по которой Луна вращается вокруг общего с Землёй центра масс, располагающегося примерно в 4700 км от центра Земли. Каждый оборот занимает 27,3 земных суток и называется сидерическим месяцем. В среднем Луна удалена от … Википедия

"ОРБИТА" - наименование сов системы спутниковой связи. ИСЗ связи Молния 1 используются в системе с 1965, ИСЗ Молния 3 с 1974 (в 1971 1977 действовали также ИСЗ Молния 2). В систему входят передающие и приёмные земные станции (см. рис.). Первые 20 станций… … Большой энциклопедический политехнический словарь - Стилизованное изображение межпланетной транспортной сети. Зеленая полоса один из множества возможных путей, расположенных на поверхности светлозеленой трубы. Места, где зеленая поло … Википедия