Tietoliikennesatelliitit sijaitsevat yleensä geostationaarinen kiertorata(GEO). joka on pyöreä kiertorata, jonka korkeus on 35 786 kilometriä Maan päiväntasaajan yläpuolella ja joka seuraa Maan pyörimissuuntaa. GEO:ssa olevan kohteen kiertoaika on yhtä suuri kuin sen kiertoaika, joten maan päällä oleville tarkkailijoille se näyttää paikallaan ja on kiinteässä paikassa taivaalla.

GEO:n satelliitit sallivat jatkuvaa viestintää , lähettää radiotaajuisia signaaleja kiinteät antennit. Nämä signaalit eivät eroa kovinkaan paljon lähetyksessä käytetyistä signaaleista. maanpäällinen televisio ja niiden taajuus on yleensä 3-50 kertaa suurempi. Satelliitin vastaanottama signaali vahvistetaan ja lähetetään takaisin Maahan, mikä mahdollistaa viestinnän tuhansien kilometrien päässä toisistaan ​​olevien pisteiden välillä.

Erityinen ominaisuus, joka tekee geostationaariset satelliitit erittäin houkutteleva on heidän kyky välittää tietoa. Välitetty signaali voidaan vastaanottaa antenneilla missä tahansa satelliitin peittoalueella, mikä on verrattavissa maan, alueen, maanosan tai jopa kokonaisen pallonpuoliskon kokoon. Satelliitin suoraksi käyttäjäksi voi tulla jokainen, jolla on halkaisijaltaan pieni antenni 40-50 cm.

Gestationaarisella kiertoradalla toimiva satelliitti ei tarvitse moottoria ja sen oleskelu Maan kiertoradalla voi kestää useita vuosia. Ohuen yläilmakehän kitka hidastaa sitä lopulta ja saa sen vajoamaan alemmas ja lopulta palamaan alemmassa ilmakehässä.

Jos satelliitti laukaistaan iso määrä polttoainetta, se liikkuu nopeammin ja sen kiertoradan säde on suurempi. Suuri kiertorata tarkoittaa, että satelliitin kulmaliike Maan ympäri on hitaampaa. Esimerkiksi 380 000 km:n päässä Maasta sijaitsevan Kuun kiertoaika on 28 päivää.

Low-Earth Orbit (LEO) -satelliitit, kuten monet tiede- ja havaintosatelliitit toimivat paljon alhaisemmilla korkeuksilla: ne kiertävät Maata noin 90 minuutissa useiden satojen kilometrien korkeuksissa.

Televiestintäsatelliitit voivat olla myös LEO:ssa, ja ne ovat näkyvissä mistä tahansa 10-20 minuuttia. Tiedonsiirron jatkuvuuden takaamiseksi tässä tapauksessa tarvitaan kymmeniä satelliitteja.

LEO:n tietoliikennejärjestelmät voivat vaatia 48, 66, 77, 80 tai jopa 288 satelliittia tarvittavat palvelut. Useita näistä järjestelmistä on otettu käyttöön viestinnän tarjoamiseksi mobiilipäätelaitteille. He käyttävät suhteellisesti matalat taajuudet(1,5-2,5 GHz), jotka ovat samalla alueella kuin käytetyt taajuudet matkapuhelinverkot GSM:n kanssa. Se tosiasia, että varten tämän tyyppistä satelliitit eivät vaadi kalliita lähetys- ja vastaanottolaitteita - niille plussaa: satelliitin tarkkaa seurantaa ei tässä tapauksessa tarvita. Lisäksi alhainen korkeus minimoi signaalin kulkuaikaviiveen ja vaatii vähemmän lähettimen tehoa yhteyden muodostamiseen.

Linnunradan galaksin tähtijärjestelmä, jossa elämme, sisältää Auringon ja 8 muuta sitä kiertävää planeettaa. Ensinnäkin tiedemiehet ovat kiinnostuneita Maata lähinnä olevien planeettojen tutkimisesta. Kuitenkin myös planeettojen satelliitit ovat erittäin mielenkiintoisia. Mikä on satelliitti? Mitkä ovat niiden tyypit? Miksi ne ovat niin mielenkiintoisia tieteelle?

Mikä on satelliitti?

Satelliitti on pieni kappale, joka pyörii planeetan ympäri painovoiman vaikutuksesta. Tällä hetkellä tiedämme 44 tällaista taivaankappaletta.

Vain tähtijärjestelmämme kahdella ensimmäisellä planeetalla, Venuksella ja Merkuriuksella, ei ole satelliitteja. Maapallolla on yksi satelliitti (Kuu). "Punaisella planeetalla" (Mars) on kaksi taivaankappaletta mukana - Deimos ja Phobos. Tähtijärjestelmämme suurimmalla planeetalla, Jupiterilla, on 16 satelliittia. Saturnuksella on 17, Uranuksella 5 ja Neptunuksella 2.

Satelliittityypit

Kaikki satelliitit on jaettu kahteen tyyppiin - luonnollisiin ja keinotekoisiin.

Keinotekoiset - ihmisten luomat taivaankappaleet, jotka tarjoavat mahdollisuuden tarkkailla ja tutkia planeettaa sekä muita tähtitieteellisiä kohteita. Niitä tarvitaan karttojen piirtämiseen, sääennusteisiin ja signaalien lähettämiseen radiossa. Maan suurin ihmisen tekemä "matkustajakaveri" on (ISS). Keinotekoisia satelliitteja ei löydy vain planeetaltamme. Yli 10 tällaista taivaankappaletta pyörii Venuksen ja Marsin ympärillä.

Mikä on luonnollinen satelliitti? Ne ovat luonnon itsensä luomia. Niiden alkuperä on aina herättänyt aitoa kiinnostusta tutkijoiden keskuudessa. Teorioita on useita, mutta keskitymme virallisiin versioihin.

Jokaisen planeetan lähellä on kosmista pölyä ja kaasuja. Planeetta houkuttelee taivaankappaleita, jotka lentävät sen lähellä. Tällaisen vuorovaikutuksen seurauksena muodostuu satelliitteja. On olemassa myös teoria, jonka mukaan planeetan kanssa törmäävistä kosmisista kappaleista erotetaan palaset, jotka myöhemmin saavat pallomaisen muodon. Tämän oletuksen mukaan planeettamme on fragmentti. Tämän vahvistaa maan ja kuun kemiallisten koostumusten samankaltaisuus.

Satelliittien kiertoradat

Ratatyyppejä on 3 tyyppiä.

Napataso on vinossa planeetan ekvatoriaaliseen tasoon nähden suorassa kulmassa.

Kaltevan kiertoradan liikerata siirtyy suhteessa ekvaattoritasoon kulmalla, joka on pienempi kuin 90 0 .

Päiväntasaajan taso (kutsutaan myös geostationaariseksi) sijaitsee samannimisessä tasossa, jonka liikerataa pitkin taivaankappale liikkuu planeetan kierrosnopeudella akselinsa ympäri.

Myös satelliittien kiertoradat on jaettu kahteen osaan niiden muodon mukaan perustyyppi- pyöreä ja elliptinen. Ympyräradalla taivaankappale liikkuu jollakin planeetan tasoista vakioetäisyydellä planeetan pinnan yläpuolella. Jos satelliitti liikkuu elliptisellä kiertoradalla, tämä etäisyys muuttuu yhden kiertoradan aikana.

Aurinkokunnan planeettojen luonnolliset satelliitit: mielenkiintoisia faktoja

Saturnuksen kuu Titanilla on oma tiheä ilmakehä. Sen pinnalla on järviä, jotka sisältävät nestemäisiä hiilivetyyhdisteitä.

Neuvostoliiton ja Yhdysvaltojen jälkeen satelliitit laukaisivat Ranska (1965), Australia (1967), Japani (1970), Kiina (1970) ja Iso-Britannia (1971).

Toteutus perustuu kansainväliseen tieteelliseen ja tekniseen yhteistyöhön. Esimerkiksi Neuvostoliitolle ystävälliset maat lähettivät satelliitteja Neuvostoliiton avaruussatamista. Jotkut Kanadassa, Ranskassa ja Italiassa valmistetut satelliitit on laukaistu vuodesta 1962 lähtien Yhdysvaltojen kehittämillä kantoraketilla.

Mikä on kosminen kappale, joka pyörii kiertoradalla tietyn planeetan ympäri? Alkuperänsä perusteella ne ovat luonnollisia ja keinotekoisia. Maailman yhteisö on erityisen kiinnostava luonnolliset satelliitit planeettoja, koska ne kätkevät edelleen monia mysteereitä, ja useimmat niistä odottavat edelleen löytämistään. Niiden tutkimiseksi on projekteja, joilla on yksityistä, valtiollista ja globaalia merkitystä. Keinotekoiset satelliitit mahdollistavat sovellettujen ja tieteellisten ongelmien ratkaisemisen sekä yksittäisen planeetan että koko ulkoavaruuden mittakaavassa.

Miksi esimerkiksi televisiosignaalin lähettämiseksi New Yorkista Moskovaan on tarpeen laukaista jonkinlainen laite kauas avaruuteen? Vastaus tähän kysymykseen on hyvin yksinkertainen: Maa on pallomainen. Radioaallot, joihin muodossa sähkömagneettiset värähtelytÄäni, kuva ja jopa tietokonetiedot välittyvät ja kulkevat suorassa linjassa. Ne eivät voi kiertää maata eivätkä läpäise sen paksuutta. Lähettäisimme radioaaltoja mihin tahansa maan päälle, ne väistämättä menevät pois planeetaltamme avaruuteen. Totta, osa radioaalloista heijastuu ionosfääristä - maata ympäröivästä erityisestä kerroksesta, ikään kuin peilistä. Se heijastuu ja putoaa jälleen planeetan pinnalle, satojen ja tuhansien kilometrien päässä lähettimestä. Pitkän matkan radioviestintä perustuu tähän ilmiöön. Siksi tavallisen vastaanottimen avulla voimme kuulla radiolähetyksiä Amerikasta tai Kiinasta.

Mutta ongelma on, että tällaisten aaltojen (niitä kutsutaan lyhyiksi, keskipitkiksi ja pitkiksi) avulla on mahdotonta lähettää televisiokuvaa tai korkealaatuinen ääni, eikä suuria tietomääriä. Lähetystä varten TV-signaali tai laadukasta musiikkia tarvitsevat erityisiä radioaaltoja korkeataajuus epäröintiä. Niitä kutsutaan ultralyhyiksi. Ultralyhyet aallot eivät heijastu ionosfääristä ja menevät vapaasti avaruuteen. Kuinka voimme varmistaa, että televisiokuvat ultralyhyillä aalloilla voidaan lähettää pitkiä matkoja? Oikein! Meidän on otettava kiinni aallot avaruudessa ja ohjattava ne takaisin Maahan. Vastaanottimen sijaintipaikkaan. Sitä varten viestintäsatelliitit ovat. Yksinkertaisesti sanottuna viestintäsatelliitti on peili avaruuteen ripustetuille radioaalloille. Satelliitti roikkuu niin korkealla, että sen kannalta kaukana toisistaan ​​sijaitsevat kaupungit, esimerkiksi Lontoo ja Istanbul, ovat "näkyviä" yhdellä silmäyksellä. Radioaallot voivat kulkea satelliitista vapaasti molempiin kaupunkeihin ilman esteitä. Ja aallot kulkevat myös vapaasti satelliittiin näistä pääkaupungeista (ja monista muista paikoista maapallolla). Satelliitti auttaa radiosignaalia "hyppäämään" kaarevuuden yli maapallo.

Tietyllä tavalla viestintäsatelliitti on samanlainen kuin korkeat televisiotornit. Loppujen lopuksi, mitä korkeampi torni, sitä pidemmälle radiosignaali voidaan lähettää. Jos TV-tornin yläosa on näköetäisyydellä, voit vastaanottaa TV-ohjelmia siitä televisiossasi. Mutta heti kun ajat pidemmälle, torni katoaa horisontin taakse (eli Maan kaaren taakse). Nyt radioaallot eivät saavuta televisiotasi. Satelliitti on kymmeniä tuhansia kilometrejä korkeampi kuin korkein torni. Siksi se voi samanaikaisesti lähettää aaltonsa suureen osaan maapalloa.

Satelliitin ja tornin välillä on kuitenkin merkittävä ero. Jos tv-torni seisoo yhdessä paikassa, satelliitin täytyy lentää valtavalla nopeudella (yli 8 kilometriä sekunnissa!) Maan ympäri. Muuten hän vain kaatuu. Nämä ovat fysiikan lakeja. Kuinka voimme varmistaa, että se on aina samassa kohdassa, kuten TV-tornin huippu? Maan pintaa tarkkailevat tai kiertävät avaruusalukset eivät lennä kovin korkealla - noin 200 - 300 kilometrin korkeudessa. Hyvänä kirkkaana yönä ne voidaan nähdä jopa maasta. Kirkas piste ilmestyi horisontin yläpuolelle, lensi taivaan poikki ja katosi muutaman minuutin kuluttua taas horisontin taakse. Ja vaikka maapallon piste, jossa tarkkailija seisoo, samoin kuin satelliitti pyörivät maan akselin ympäri, avaruusalus ohittaa maan pinnan. Hän lentää nopeammin kuin maa pyörii.

Jotta satelliitti olisi jatkuvasti taivaalla samassa kohdassa, se on laukaistava erittäin korkealle. Sitten kiertorata - polku, jota se kuvaa planeettamme ympärillä - osoittautuu hyvin pitkäksi. Satelliitin kiertoaika ja minkä tahansa maan pinnan pisteen kiertoaika planeetan akselin ympäri tulee samaksi. Tieteellisesti sanottuna satelliitin ja planeetan pinnan kulmanopeus on sama.

Tämä voidaan ymmärtää hyvin selvästi yksinkertainen esimerkki. Jos esimerkiksi kaksi muovailuvahapalloa kiinnitetään pyörivään pyörään - toinen pyörän ulkopuolelle, toinen sisäpuolelle, lähemmäs akselia, huomaat, että palloa vanteella kannetaan suuri nopeus, ja lähellä keskustaa oleva tuskin liikkuu. Kuitenkin suhteessa toisiinsa ne ovat liikkumattomia ja ovat samalla linjalla. Niillä on sama kulmanopeus. Pallo akselilla on maan pinta. Pyörän ulkopuolella oleva pallo on kiertoradalla pyörivä viestintäsatelliitti.

Rata, joka sallii satelliitin roikkua liikkumattomana maan pinnan yläpuolella, kutsutaan geostationaariseksi. Se on ympyrän muotoinen ja kulkee suunnilleen maan päiväntasaajan yläpuolella - linjan, joka erottaa pohjoisen pallonpuoliskon eteläisestä. Juuri sellaisesta satelliitista, joka sijaitsee 35 - 40 tuhannen kilometrin päässä, vastaanotamme televisio-ohjelmia "antenneilla", jotka alkoivat vähitellen kasvaa kotimaassamme.

Tietoliikennesatelliitit sijoitetaan tyypillisesti geostationaariselle kiertoradalle (GEO). joka on pyöreä kiertorata, jonka korkeus on 35 786 kilometriä Maan päiväntasaajan yläpuolella ja joka seuraa Maan pyörimissuuntaa. GEO:ssa olevan kohteen kiertoaika on yhtä suuri kuin sen kiertoaika, joten maan päällä oleville havainnoijille se näyttää paikallaan ja on kiinteässä paikassa taivaalla.

GEO:n satelliitit mahdollistavat jatkuvan viestinnän, lähettää radiotaajuisia signaaleja kiinteistä antenneista. Nämä signaalit eivät eroa kovinkaan paljon maanpäällisissä televisiolähetyksissä käytetyistä ja ovat tyypillisesti 3–50 kertaa taajuudeltaan korkeampia. Satelliitin vastaanottama signaali vahvistetaan ja lähetetään takaisin Maahan, mikä mahdollistaa viestinnän tuhansien kilometrien päässä toisistaan ​​olevien pisteiden välillä.

Erityinen ominaisuus, joka tekee geostationaarisista satelliiteista erittäin houkuttelevia, on niiden kyky välittää tietoa. Välitetty signaali voidaan vastaanottaa antenneilla missä tahansa satelliitin peittoalueella, mikä on verrattavissa maan, alueen, maanosan tai jopa kokonaisen pallonpuoliskon kokoon. Satelliitin suoraksi käyttäjäksi voi tulla jokainen, jolla on halkaisijaltaan pieni antenni 40-50 cm.

Gestationaarisella kiertoradalla toimiva satelliitti ei tarvitse moottoria ja sen oleskelu Maan kiertoradalla voi kestää useita vuosia. Ohuen yläilmakehän kitka hidastaa sitä lopulta ja saa sen vajoamaan alemmas ja lopulta palamaan alemmassa ilmakehässä.

Jos satelliitti laukaistaan ​​enemmän polttoainetta, se liikkuu nopeammin ja sen kiertoradan säde on suurempi. Suuri kiertorata tarkoittaa, että satelliitin kulmaliike Maan ympäri on hitaampaa. Esimerkiksi 380 000 km:n päässä Maasta sijaitsevan kuun kiertoaika on 28 päivää.

Low-Earth Orbit (LEO) -satelliitit, kuten monet tiede- ja havaintosatelliitit toimivat paljon alhaisemmilla korkeuksilla: ne kiertävät Maata noin 90 minuutissa useiden satojen kilometrien korkeuksissa.

Televiestintäsatelliitit voivat olla myös LEO:ssa, ja ne ovat näkyvissä mistä tahansa 10-20 minuuttia. Tiedonsiirron jatkuvuuden takaamiseksi tässä tapauksessa tarvitaan kymmeniä satelliitteja.

LEO-tietoliikennejärjestelmät voivat vaatia 48, 66, 77, 80 tai jopa 288 satelliittia tarjotakseen tarvittavat palvelut. Useita näistä järjestelmistä on otettu käyttöön viestinnän tarjoamiseksi mobiilipäätelaitteille. Ne käyttävät suhteellisen alhaisia ​​taajuuksia (1,5-2,5 GHz), jotka ovat samalla alueella kuin GSM-matkaviestinverkoissa käytettävät taajuudet. Se, että tämän tyyppiset satelliitit eivät vaadi kalliita lähetys- ja vastaanottolaitteita, on heille plussaa: satelliitin tarkkaa seurantaa ei tässä tapauksessa tarvita. Lisäksi alhainen korkeus minimoi signaalin kulkuaikaviiveen ja vaatii vähemmän lähettimen tehoa yhteyden muodostamiseen.