"Aerospace" 1962 №5, s.28-33
Проблемът на далечни разстояния радио комуникация е придобило особено значение, тъй като веднага след като космически полети на човешките са се повишили в дневния ред. Какво е сложността, какви са начините за решаване на този проблем? Отнасяйте тя може да бъде от две гледни точки, като се позовава на радио комуникациите между управлението на наземни станции и космически превозни средства, както и използването на изкуствени спътници (сателитни) като повторител за увеличаване обхвата на комуникацията между наземни обекти, самолети, кораби и други подобни. D. Тези две задачи се различават по тяхното формулиране, но от техническа гледна точка, имат много общи черти.
За разширяване на обхвата и подобряване на надеждността на радио комуникация с космическия кораб го бяха няколко радиостанции, разположени в различни точки на СССР. Тези радиостанции са ретранслатори, което позволява поддържане на надеждни комуникации с космически кораб на почти всички области на своя полет.
Използването на изкуствени спътници като ретранслатори в наземните системи за комуникация ще увеличи значително своето разстояние.
Доскоро комуникацията между радио наземни станции, както и на самолета е на разстояние до 1000 км се извършва само на къси вълни. Въпреки това, късовълново радио в момента не можем да отговаря напълно, и ето защо.
От обхвата малка дължина на вълната на честотите е относително малък, той едновременно без взаимно блокиране на различни честоти може да не работи не повече от 1000 бензиностанции. Сега броят на работните места е много пъти по-голяма, което води до силна намеса проблеми.
Фиг. 1. Някои проекти са на дълги разстояния.
От друга страна, повишени нива на промишлен шум при къси дължини на вълните, и изисква много мощни предаватели за надеждна комуникация. В допълнение, на къси вълни радио фундаментално присъщи недостатъци, като изкривяване поради многопосочно разпространение и избледняване на сигнала в приемната точка. В резултат на това, надеждна радиовръзка на къси вълни над много дълги разстояния в момента е почти невъзможно.
Значително по-малко натоварени и повече свободно на промишлен шум гама VHF. Но те са добре разпределени само в рамките на линията на погледа. Наскоро тя е била приложена LD линии чрез използване на дисперсия ultrashort радиовълни от тропосферата и йоносферата нередности и отраженията от метеорни следи от. Въпреки това, такава връзка изисква много мощен предаватели.
По този начин, обикновено междуградски наземно радио изпитва големи трудности. В същото време, напредък в космическите изследвания са показали, че ако се инсталира на изкуствени земни спътници приемопредаватели, тогава те могат да се използват за предаване на сигнали на големи разстояния. Освен това, можете да създадете комуникационна система, обхващаща целия свят. Тези системи могат да бъдат използвани за наземно радио и да се свързват с космически кораб. Идеята за създаването на един много обещаващ.
Невидимите линии, посочени в космоса с изкуствени спътници. Те би трябвало да помогне за свързване на всички континенти на нашата планета силни радио и телевизионни комуникации.
В първия изкуствен спътник на земята предавателя е определен, работещо на честоти около 20 и 40 мегахерца, и който имаше мощност от 1 ват. Въпреки малкия капацитет на сателитни сигнали са получени на разстояние от няколко хиляди километра. Това привлече вниманието на комуникатори и тласък за развитието на космически базирани комуникационни системи.
В такива системи може да се използва както за активна и пасивна транспондера, инсталирани в изкуствени спътници. Може би, например, използването на фиксирани по отношение на земята, или така наречените стационарни спътници (тяхната ъглова скорост трябва да бъде равна на ъгловата скорост на Земята) на надморска височина от около 36 000 km и движимо в ниски орбити.
Чужбина вече са разгледани няколко проекти (на фиг. 1 са показани на фигурите). Първият включва стартирането на височина от няколко хиляди километра от дванадесет спътници за приемане на сигнали от Земята и да се отрази, ги предава на много хиляди километри.
По втория проект, три фиксирани стационарни сателитни от предаващите и приемащите оборудване трябва да бъде на височина от около 36 000 km. Оборудването ще получи сигнали от Земята, укрепване и направлява във всички посоки. Подвижните спътници могат да бъдат използвани като активни транспондери и транспондери незабавно със закъснение при предаването на информация.
Активни транспондери ЗАБАВЕНО
Спътникът е предназначен да настроите приемника, памет и предавател. Полет над една точка, спътникът получава и съхранява информация; и полети над другия, той преминава по команда от Земята до тази позиция. Информация, предадена от движението на самите спътници. Ето защо, те се наричат "посланици" (фиг. 2).
Фиг. 2. Схемата за комуникация с помощта на релейни сателити забави.
Основният недостатък на този метод - забавянето на предаваната информация, стойността на които се определя от латентността на спътника, за да предават на информацията и по време на неговото "трансфер". Първата стойност зависи от броя на спътниците в системата за комуникация, а вторият е около 2-3 минути на хиляди километри разстояние в 200-500 км височина на полета на сателита.
Продължителността на сесията, през който информацията се предава към сателит или изваждат от него до ултра къси вълни, ограничено време, за да намерите най-сателити в рамките на пряка видимост на точката на контакт. Когато надморската височина на полета на 200-500 км, това е около 3 минути.
За да се определи възможността за използване на спътници за предаване на информация между наземни станции в САЩ са започнали комуникационните спътници "Куриер" с четири приемници, памет 272 000 думи и четири предавателите на всеки 5-8 вата. Сателит ще може едновременно да изпълнява предаване и приемане на информация за няколко честоти.
Реле сателити без отлагане
Те приемат информация и да я премине в същото време на друга честота. Ако спътника лети с висока надморска височина по отношение на повърхността на Земята, диапазонът на комуникация се увеличава (фиг. 3). Зависимостта на редица комуникация на надморската височина на сателита не е трудно да се определи, тя е изградена на фиг. 4.
По принцип има две възможности за изграждане на комуникационна система, която използва тези спътници. На първо място - контролирани сателити, следвайки върху целевата орбита през определени разстояния един от друг. След това е възможно да се гарантира, че по всяко време между наземни кореспонденти е най-малко един сателит и комуникация е гладка.
Но най-реалистичен използването на неконтролирани сателити. Не е изключено, прекъсвания в комуникацията. Ние се изчисли броят на критичните сателити. Нека р - вероятност, че сателитът е в рамките на две гледни точки. След това (1-р) п = # 947; - вероятността, че който и да е спътник на п не може да се използва за комуникация. Следователно, е необходимо броят на спътника, за да:
Фиг. 3. Системата за комуникация незабавно.
Изчисленията за връзката от другата страна на Атлантическия океан дават следната зависимост (вж. Таблица) между Височина H и необходимата п броя спътници орбита при вероятност за комуникация прекъсване # 947 = 0,1.
Предимството на описаната система - без закъснения в предаването на съобщения. Въпреки това, една такава система, присъщи недостатъци: за надеждна комуникация трябва да са голям брой спътници.
Възможно е също така и други опции на комуникационни системи, използвайки пасивни отражатели в пространството. Пасивни отражатели могат да служат като спътник, Луната, разпръснати метален корпус.
Необходимостта от висока мощност предаватели, разбира се, по-неблагоприятно положение от пасивни транспондери. Но те имат редица предимства. На първо място, следва да се отбележи простотата на дизайна и надеждността на пасивни транспондери. Освен това, те могат да се препредават съобщения едновременно на практика неограничен брой кореспонденти, а активен повторител на един канал може да предава съобщения само един кореспондент.
Фиг. 4. Зависимост комуникация гама L и изисква мощността на предавателя на височина Н полет на спътника - активен ретранслатор незабавно.
Ако обемът на данните е малък и се използват насочени антени, силата, нуждата от комуникация, за да бъде малък и пасивни транспондери могат да бъдат полезни.
Пасивен рефлектор може да бъде естествен спътник на Земята - Луната. Но тъй като тя се отстранява от земята на голямо разстояние (385 000 km) и повърхността на Луната отразява само няколко процента от инцидент електромагнитната енергия, тя се нуждае от мощен предавател, за да общуват.
Въпреки това, с помощта на Луната като пасивен транспондер има своите предимства - висока надеждност и неуязвимост на комуникационни системи.
Чуждестранната преса обсъди проекта за създаване на височина 3-4 хиляди километра зона на разпръснати метални предмети, които могат да отразяват електромагнитни вълни. Приема се, че, като се използва отражение на радиовълни от тази зона, ще бъде възможно да се проведе комуникации на далечни разстояния в УКВ почти същото като в границите на къси вълни, отразена от йоносферата. Въпреки това, няма убедителни доказателства, че такава зона ще създаде ефективна система за комуникация, не. В същото време, метални игли, разпръснати в пространството, ще попречат на физическото радио и астрономически изследвания, което представлява щит около Земята, както и да създават сериозна заплаха за космическия кораб.
Ако започне сателит в екваториалната плоскост на посоката на въртене на Земята на кръгова орбита на височина от около
Фиг. 5. сателитните комуникации, използващи фиксирани релейни сателити.
36 000 километра, тя ще остане неподвижен спрямо земната повърхност. Лесно е да се докаже, като се има предвид състоянието на равновесие на силите, действащи върху спътника.
Създаването на такива сателити чудесна възможност за изграждането на глобална пространство комуникационни системи. Както се вижда от фиг. 5, само три спътника, разположени на ъгъла на равностранен триъгълник, за да покриват цялата земя връзката с изключение на малки площи в близост до полюсите. В най-простия вариант, комуникационната система може да се състои от един сателит. Тя ще обслужва връзка около 30% от повърхността на Земята.
Въпреки това, създаването на стационарен сателитен включва големи трудности поради необходимостта да се стабилизира положението си спрямо земната повърхност. За това е трябвало да се използва специален далечни разстояния радио, което позволява да се определи спътника компенсира от определена позиция и да се генерират команди към двигателите. Освен това, системата за пространствена ориентация на сателитната антена.
Използването на фиксирани сателити като пасивни ретранслатори е трудно, защото тя изисква твърде много власт наземен предавател. За стабилна телевизията при относително приемливи размери наземни антени (около 1000 м) и за няколко уреда наземно предаване хиляди кВт мощност необходимо това, че диаметърът на изкуствен спътник под формата на сфери е равно на около един километър. Задължително намаляване на мощността значително, ако сателита, за да настроите посоката на голям размер на рефлектор. Такава рефлектор може да бъде въздух напомпани (от метализиран пластмасов материал) размерът на няколко десетки метра. В този случай, сателитна система е необходима рефлектор ориентация.
Важно предимство на системата с стационарни спътници на Земята - непрекъсната комуникация. Спътникът е винаги на мястото си и са готови да предават сигнали. Въпреки това, тази система е сложна и не може да се използва в полярните области.
Какви са основните проблеми в чужбина, докато създавате пространство комуникационни системи? Може да се отбележи, че пространството радио канали са изградени на същите принципи като "земята", но има някои особености.
Поради големия обхват на комуникация и неуспех да се установи на самолета на външната предавателя висока мощност има проблем получаване на слаби сигнали. Необходимо е да се вземат под внимание въздействието върху шума на приемника на Земята, космически шум и топлинна шум на приемника.
Има два възможни начина: използване на грешки коригиране на повечето методи за предаване и приемане на информация, които се използват при нормални условия не е необходимо, както и развитието на приемници с ниско ниво на шум, т.е. приемници параметри и особено молекулни усилватели ...
Съобщението на канал пространство, докато се движи космически кораб Доплер ефект настъпва. Изглежда, за промяна на честотата на предаваните сигнали. За борба с този феномен вредни курорт за автотунинг приемника на честотата на приемания сигнал.
изпратени от Земята до космическия кораб Радиовълните преминават през йоносферата, където са отслабени от дълги и къси радиовълни. Радиовълните по-къси от няколко сантиметра се заглушават в тропосферата. Ако приемем, че истинската шума на приемника с намаляване на дължината на вълната комуникация са склонни да расте, то е възможно да се избере оптималната комуникация вълна, за да получите максималното съотношение на мощност на получената мощност сигнал към собствения шум на приемника.
Оказва се, че за по-малко напреднали приемници параметрични усилватели са оптимално м, за по-напреднали приемници с молекулярни усилватели - дециметър и см вълна комуникация. Въпреки това, без реле, те позволяват да се поддържа връзка само в пряка видимост. За радио комуникации отвъд хоризонта, можете да използвате вълни от 10-20 м обхват. Те са, като някои затихване проникне в йоносферата и се отразяват от повърхността на Земята и йоносферата, се разпространяват на големи разстояния.
Мощност, необходима за радио комуникация, е рязко намалява, когато са насочени антени. Печалбата на власт е по-голямо, от "по-остри" насоченост антените. Антената трябва да бъде точно насочен към кореспондентът на антената. За да направите това, трябва да знаете позицията на последния и има специална система за ориентацията на антената. Точността на системата за ориентация, за да бъде по-висока, за "по-остър" насочеността на антената и повече произведени печалба на власт.
През последните години голям напредък в производството на тесни лъча на електромагнитната енергия. Събуждащ някои колебания в някои кристали, то е възможно да се създаде един тесен и почти не отклоняване на лъча на електромагнитни вълни. Ако лъч е насочен точно към приемна антена, почти всички на предаваната енергия ще бъде прието. Връзката може да се извърши на дълги разстояния, като се използват маломощни предаватели и приемници са прости нечувствителен. Всички сложността е в точната посока на предаване на приемната антена.
Ретранслатори, инсталирани на изкуствените земни спътници, които можете да създадете система за комуникация на дълги разстояния. Тези системи могат да бъдат ползвани за връзка със Земята и с самолети и космически кораби. Особено подходящи за тази цел комуникационна система с активен ретранслатор незабавно които не изискват висока мощност предаватели и обемисти антени с висока насоченост. Такива ретранслатори могат да бъдат инсталирани на фиксирани (неподвижни) изкуствени спътници стартираха на височина 36 000 км, а в движение, са на ниски височини.
Ние засегна само някои от въпросите, свързани с космическите за радиокомуникации. Стартирането на изкуствени спътници, междупланетни сонди и космически кораб с човек на борда откри нова ера. Сега новите съветски сателити са в орбита, "Космос 1", "Космос 2", "Космос-3" и "Space-4".
Техният дебют е изключително важно да се проучи условията на радиосигнали, преминаващи през йоносферата, и да се подобри надеждността на космическите за радиокомуникации. Преди да се отвори прозореца към бъдещето и да се отворят нови перспективи за смелите. Трудно е да се покрият всички мисълта, че това е най-голямото постижение обещава да увеличи обхвата на радио- и телевизионни комуникации, но вече са получени първите резултати.
Нетърпелив да поставят своите постижения в изследването на космическото пространство в служба на цялото човечество, на съветския народ винаги са защитавани и застъпник за широко международно сътрудничество в областта на космическите изследвания.
В съобщение до президента на САЩ Хрушчов за изследването и използването на космическото пространство са очертани редица проблеми, за решаването на които вече могат да се присъединят към усилията на СССР и САЩ.
Един от тях - използването на изкуствени земни спътници за създаването на международни комуникационни системи супер обсег. "Изпълнението на такива проекти, - съобщението се казва - може да доведе до значителни подобрения в комуникациите и телевизия в света. Потребителите ще получават по-надеждни средства за комуникация, каквито досега невиждани възможности за разширяване на контактите между народите. "
Свързани статии