Září 18, 2019 od týmu YoungWonks *
Jak funguje satelitní komunikace? Vzhledem k tomu, že se dnes družice používají pro komunikaci-mimo jiné -, je to stále důležitější otázka. Což nás přivádí k tématu našeho nejnovějšího blogu. Ale než se podíváme na to, jak nám satelity pomáhají komunikovat na obrovské vzdálenosti, začněme od začátku.
Co je satelit?
satelit je v podstatě jakýkoli objekt, který se točí (nebo jinými slovy obíhá) kolem jiného objektu ve vesmíru. Některé satelity jsou přirozené, zatímco jiné jsou umělé(umělé). Měsíc je příkladem přirozeného satelitu, který obíhá kolem Země. Ve sluneční soustavě je šest planetárních satelitních systémů obsahujících 185 známých přírodních družic.
dnes termín satelit obvykle označuje umělé objekty letící ve vesmíru. Stejně jako jejich přirozené protějšky, tyto obíhají planetu a klíčovým rozdílem je, že byly úmyslně umístěny na oběžnou dráhu.
Sputnik 1 je první umělá družice na světě. Do vesmíru byl vypuštěn 4. října 1957 Sovětským svazem. Od té doby, o 8,900 satelitů z více než 40 zemí byly zahájeny.
je důležité si uvědomit, že satelity se používají k několika účelům. Například, mohou být použity k vytváření hvězdných map a map planetárních povrchů, a také fotografovat planety, do kterých jsou vypuštěny. Mezi běžné typy patří vojenské a civilní družice pro pozorování Země, komunikační satelity, navigační satelity, meteorologické satelity, a vesmírné dalekohledy. Satelity jsou obvykle polo-nezávislé počítačem řízené systémy. Satelitní subsystémy provádějí mnoho úkolů, jako je výroba energie, tepelná regulace, telemetrie, postoj.
ve skutečnosti jsou vesmírné stanice a lidská kosmická loď na oběžné dráze také satelity. Oběžné dráhy satelitu se velmi liší v závislosti na účelu satelitu a jsou klasifikovány mnoha způsoby. Mezi známé (překrývající se) třídy patří nízká oběžná dráha Země, polární oběžná dráha a geostacionární oběžná dráha.
jak jsou tyto satelity vypuštěny do vesmíru? To se provádí pomocí startovacího vozidla, v podstatě rakety, která umístí satelit na oběžnou dráhu. Více často než ne, raketa se zvedne z odpalovací rampy na zemi, ale existují některé, které byly vypuštěny na moři z ponorky nebo mobilní Námořní platformy, nebo na palubě letadla.
v tomto blogu se podrobně podíváme na komunikační satelity. Nazývají se tak, protože se používají pro komunikační účely.
Co je komunikační satelit?
komunikační satelit je umělý satelit, který přenáší a zesiluje rádiové telekomunikační signály prostřednictvím transpondéru. V podstatě vytváří komunikační kanál mezi zdrojovým vysílačem a přijímačem na různých místech na zemi. Komunikační satelity se používají pro televizní, telefonní, rozhlasové, internetové a vojenské aplikace. V současné době je na oběžné dráze Země 2 134 komunikačních satelitů a tyto zahrnují soukromé i vládní organizace. Několik z nich je na geostacionární oběžné dráze 22,236 mil (35,785 km) nad rovníkem, takže satelit vypadá stacionárně ve stejném bodě na obloze. Orbitální období z těchto satelitů je stejná jako rychlost rotace Země, což umožňuje satelitní parabolu antény pozemní stanice, které mají být zaměřené trvale na tomto místě; nemají pohybovat podél a sledovat to. Od vysoké frekvence rádiové vlny používané pro telekomunikační spojení cestování po linii pohledu, oni se brání zakřivení země. Tyto komunikační satelity přenášejí signál kolem křivky země, což umožňuje komunikaci mezi široce odstraněnými geografickými body. Komunikační satelity používají širokou škálu rádiových a mikrovlnných frekvencí. Aby se zabránilo rušení signálu, mezinárodní organizace mají předpisy uvádějící, které frekvenční rozsahy (nebo pásma) mohou určité organizace používat. Toto rozdělení pásem snižuje šance na rušení signálu.
satelitní dráhy
satelity lze klasifikovat podle jejich oběžných drah. Jak již bylo zmíněno, mnozí jsou geostacionární družice, protože mají Geostacionární oběžné Dráze (GEO), která je 22,236 mil (35,785 km) od povrchu země. Zde se zdá, že satelit je ve stejné poloze na obloze při pohledu pozemními pozorovateli. Takže zde pozemní antény nemusí sledovat satelit po obloze.
Střední oběžné Dráze (MEO) satelity jsou ty, které jsou blíže k zemi; jejich orbitálních nadmořských výškách se liší od 2 000 až 36 000 kilometrů (to je 1200 až 22.400 km) nad zemí. Oblast pod střední oběžné dráhy je kolem 160 až 2 000 km (99 1,243 km) nad zemí a je tzv. Nízké oběžné Dráze (LEO).
s družicemi MEO a LEO obíhajícími kolem Země rychleji nejsou neustále viditelné na obloze v pevném bodě na zemi. Místo toho se zdá, že překračují oblohu a „nastavují“, když jdou za zemí. To znamená, že nabízí nepřetržitou komunikací s nižší oběžné dráze bude potřebovat větší počet satelitů, čímž je zajištěno, že alespoň jeden z nich je vždy na obloze, aby usnadnila přenos komunikačních signálů. Je však také důležité poznamenat, že vzhledem k jejich relativně kratší vzdálenosti od země jsou jejich signály mnohem silnější.
družicové konstelace
skupina družic pracujících společně se nazývá družicová konstelace. Dvě takové souhvězdí, které mají nabízet satelitní telefonní služby (hlavně do odlehlých oblastí), jsou systémy Iridium a Globalstar. Systém Iridium má 66 satelitů. Dnes je také možné poskytnout diskontinuální pokrytí pomocí satelitu s nízkou oběžnou dráhou Země, který může ukládat data přijatá při průchodu jednou částí země a později je přenášet při průchodu jinou částí. Vhodným příkladem je kaskádový systém používaný kanadskou komunikační družicí CASSIOPE.
vzestup komunikačních družic
Sputnik 1 byl první umělou družicí Země na světě; na oběžnou dráhu jej Sovětský svaz umístil 4. října 1957. V té době byl vybaven palubním rádiovým vysílačem, který pracoval na dvou frekvencích: 20.005 a 40.002 MHz. Sputnik 1 byl vypuštěn jako významný krok v průzkumu vesmíru a vývoje raket.
to znamená, že nebylo umístěno na oběžné dráze, aby odesílalo data z jednoho bodu na zemi do druhého. Prvním satelitem, který předával komunikaci, byl ve skutečnosti Pioneer 1, zamýšlená lunární sonda. Kosmická loď dělal to na půli cesty na měsíc, a letěl dost vysoko, k provedení proof of concept relé telemetrie po celém světě: první z Mysu Canaveral do Manchesteru, Anglie, pak z Havaje na Cape Canaveral; a konečně, po celém světě, z Havaje do Manchester.
aplikace / použití komunikačních satelitů
1. Satelitní telefony:
jedná se o první a historicky nejdůležitější využití komunikačních satelitů. Pevné Veřejné Telefonní Síti přenáší telefonní hovory z pevné linky telefony na zemi nádraží, odkud jsou přenášeny na geostacionární družice. Downlink sleduje analogickou cestu. S výrazným zlepšením podmořských komunikačních kabelů pomocí optických vláken se satelity již nepoužívají pro pevnou telefonii ve stejném měřítku. Ale to neznamená, že satelity se již nepoužívají pro komunikaci. Vzdálená místa, jako je Ascension Island, Svatá Helena, Diego Garcia, a Velikonoční ostrov nemají v provozu žádné podmořské kabely, takže tyto oblasti potřebují satelitní telefony. Satelitní komunikace je také potřebná na kontinentech a zemích, kde pevné telekomunikace jsou vzácné až neexistující-řekněme, v Antarktidě, Grónsko velké oblasti Jižní Ameriky , Afrika, Kanada, Čína, Rusko, a Austrálie.
Další využití půdy pro satelitní telefony zahrnují lodě na moři, soupravy na moři, zálohy pro nemocnice, armádu a rekreaci. Satelitní telefonní systémy obvykle fungují prostřednictvím místního telefonního systému v izolované oblasti s odkazem na telefonní systém v hlavní oblasti. Existují také služby, které vysílají rádiový signál do telefonního systému. V tomto příkladu lze použít téměř jakýkoli typ satelitu. Satelitní telefony oslovují přímo souhvězdí buď geostacionárních, nebo satelitů s nízkou oběžnou dráhou Země. Hovory jsou pak přesměrovány na satelitní teleport připojený k veřejné telefonní síti.
2. satelit:
Satelitní televize je, když je televizní program dodáván divákům přenosem z komunikačního satelitu obíhajícího kolem Země přímo na místo diváka. Signály jsou přijímány prostřednictvím venkovní parabolické antény zvané satelitní anténa a nízkošumový blok downconverter. Satelitní přijímač – buď externí set-top box, nebo vestavěný televizní tuner – dekóduje požadovaný televizní program pro prohlížení na televizi. Satelitní televize nabízí širokou škálu kanálů a služeb. Je to jediná televize dostupná v mnoha odlehlých oblastech, které nemají pozemní televizi nebo kabelovou televizi. Signály moderních systémů jsou přenášeny z komunikačního satelitu na frekvencích pásma Ku (12-18 GHz), které potřebují pouze malou misku o průměru menším než jeden metr.
Také, na rozdíl od raných systémů, které používají analogové signály, ty moderní používat digitální signály, které umožňují přenos moderní televizní standard televize s vysokým rozlišením, a to díky mnohem lepší spektrální účinnosti digitálního vysílání. Od roku 2018 jsou jedinými kanály spoléhajícími na satelitní vysílání v analogových signálech Brazilská Star One C2 a americký kanál C-SPAN na AMC-11. Pro tyto dva typy jsou vyžadovány různé přijímače. Některé přenosy a kanály jsou nešifrované, a tedy free-to-air nebo free-to-view. Ostatní kanály jsou přenášeny pomocí šifrování (placené televize), potřebuje diváka, aby se přihlásit a platit měsíční poplatek získat programování. Spotřeba satelitní televize má nyní mnohem méně odběratelů kvůli trendu řezání kabelů, kdy lidé dávají přednost sledování internetové streamovací televize.
3. Satelitní Rádio:
satelitní rádio nebo předplatné rádio (SR) je v podstatě digitální rádiový signál, který je přenášen komunikační satelit, a to obvykle zahrnuje širší zeměpisný rozsah než pro pozemní rádiové signály. Satelitní rádio poskytuje služby zvukového vysílání v některých zemích, mezi nimi i USA. Mobilní služby, jako SiriusXM a Worldspace, umožňují posluchačům cestovat po celém kontinentu a naladit se na stejné zvukové programování kdekoli. Služby, jako je Music Choice nebo Muzakův satelitní obsah, potřebují přijímač s pevným umístěním a anténu. Ve všech případech by anténa měla mít jasný výhled na satelity. V místech, která mají vysoké budovy, mosty nebo dokonce parkovací garáže zakrývající signál, mohou být opakovače použity k zpřístupnění signálu posluchačům.
4. Amatuer Radio Satellite:
amatérští rádioví operátoři využívají Amatérské satelity, které byly vytvořeny speciálně pro amatérský rádiový provoz. Většina z těchto satelitů funkce jako spaceborne opakovače, a jsou obvykle používány amatéry vybaven UHF nebo VHF radio vybavení a vysoce směrové antény jako Yagis nebo parabol. Vzhledem k zahájení náklady, většina amatérských satelitů jsou zahájeny na nízké oběžné dráze země, a jsou navrženy tak, aby vypořádat s jen pár krátkých kontaktů v daném čase.
5. Satelitní Internet:
satelitní přístup k internetu označuje přístup k internetu umožněný prostřednictvím komunikačních satelitů. Dnes, spotřebitelské satelitní Internet služba je obvykle nabízen k lidem prostřednictvím geostacionárních satelitů, které může poskytnout relativně vysoké datové rychlosti, a to zejména díky novější satelity pomocí Ku pásmo k dosažení proudu dat rychlostí až 506 Mbit/s. Po 1990, satelitní komunikační technologie byla použita jako prostředek pro připojení k Internetu pomocí širokopásmového datového připojení. To je užitečné zejména pro lidi v odlehlých oblastech, kteří nemohou využít širokopásmové připojení.
6. Satelity používané pro vojenské účely:
komunikační satelity se také používají pro vojenské komunikační aplikace, jako jsou globální systémy velení a řízení. Vojenské systémy, které používají komunikační satelity jsou MILSTAR, DSCS, a FLTSATCOM Spojených Států, NATO satelity, UK satelitů (například Skynet), a satelity bývalého Sovětského Svazu. Indie má také první vojenský komunikační satelit GSAT-7, jeho transpondéry pracují v pásmech UHF, F, C a Ku. Vojenské satelity obvykle pracují ve frekvenčních pásmech UHF, SHF nebo EHF (také známé jako pásmo Ka).
Satelitní Komunikace Dnes
Od vypuštění první družice Sputnik 1, kolem 8,900 satelitů z více než 40 zemí byly zahájeny. Podle odhadu z roku 2018 je na oběžné dráze 5000 lidí. Z těch 5000, 63% provozní satelity v nízké oběžné dráze, 6% jsou na střední oběžné dráze země (20 000 km), 29% jsou v geostacionární oběžné dráze (ve výšce 36 000 km) a zbývající 2% jsou v eliptické oběžné dráze. Některé velké vesmírné stanice byly ve skutečnosti vypuštěny po částech a sestaveny na oběžné dráze. Je důležité si uvědomit, že z 5 000 satelitů na oběžné dráze bylo v roce 2018 v provozu pouze 1900, zatímco zbytek se nyní stal vesmírným odpadem.
znečištění vesmíru způsobené tímto vesmírným odpadem je dnes velkým problémem. Co jsou tedy vesmírné trosky? Vesmírné úlomky se týkají přírodních úlomků nalezených ve sluneční soustavě, takže zahrnují asteroidy, komety a meteoroidy. Už se však neomezuje pouze na tato těla. Od začátku programu orbitálních úlomků NASA v roce 1979 se termín také týká vesmírného odpadu nebo vesmírného odpadu, který je generován z hmoty zaniklých, uměle vytvořených objektů ve vesmíru, zejména na oběžné dráze Země. Patří sem staré satelity a vyhořelé raketové stupně a fragmenty z jejich rozpadu a kolizí. Od prosince 2016 vzniklo pět družicových srážek. Vesmírný odpad je také známý jako vesmírný odpad, vesmírný odpad, vesmírný odpad nebo orbitální úlomky.
dnes se podniká několik kroků k řešení takových nečistot. USA. má soubor standardních postupů pro civilní (NASA) a vojenské (DoD a USAF) orbitální zmírnění trosek, podobně jako Evropská kosmická agentura. V roce 2007 začala mezinárodní organizace pro normalizaci (ISO) připravovat mezinárodní standard pro zmírnění kosmického odpadu. Německo a Francie zveřejnily dluhopisy, které mají chránit majetek před poškozením troskami.
Jiný přístup k úlomky klimatu je navrhování poslání architektury tak, aby vždy nechat rakety v druhé fázi se v eliptické orbitě s low-přízemí, čímž se zajistí rychlý orbital decay a vyhnout se dlouhodobé orbitální trosky z vyhořelého raketového těla. Vnější odstranění vesmírného odpadu neviděl mnoho odběratelů především proto, že bylo zjištěno, že není nákladově efektivní.
dubna 2018 došlo k zahájení mise RemoveDEBRIS. Cílem této mise je otestovat účinnost několika technologií aktivního odstraňování nečistot (ADR) na simulovaných cílech na nízké oběžné dráze Země. Učiní tak provedením několika plánovaných experimentů a platforma je proto vybavena sítí, harpunou, laserovým měřicím přístrojem, plachtou a dvěma Cubesaty (miniaturní výzkumné satelity). RemoveDEBRIS byl vypuštěn na palubu kosmické lodi SpaceX Dragon v rámci mise CRS-14 a na Mezinárodní vesmírnou stanici (ISS) dorazil 4.dubna 2018.