Sep 18, 2019 af
hvordan virker satellitkommunikation? Da satellitter i vid udstrækning bruges i dag til kommunikation – blandt andet – formål, er dette et stadig mere relevant spørgsmål. Hvilket bringer os til emnet for vores seneste blog. Men før vi ser på, hvordan satellitter hjælper os med at kommunikere på tværs af store afstande, lad os starte i begyndelsen.
Hvad er en satellit?
en satellit er dybest set ethvert objekt, der drejer (eller med andre ord kredsløb) omkring et andet objekt i rummet. Nogle satellitter er naturlige, mens andre er kunstige (menneskeskabte). Månen er et eksempel på en naturlig satellit, der kredser om jorden. I solsystemet er der seks planetariske satellitsystemer indeholdende 185 kendte naturlige satellitter.
i dag henviser udtrykket satellit typisk til kunstige genstande fløjet i rummet. Ligesom deres naturlige modstykker kredser disse om en planet, og den vigtigste forskel er, at de med vilje er placeret i kredsløb. Sputnik 1 er verdens første kunstige satellit. Det blev lanceret i rummet den 4. oktober 1957 af Sovjetunionen. Siden da er omkring 8.900 satellitter fra mere end 40 lande blevet lanceret.
det er vigtigt at bemærke her, at satellitter bruges til flere formål. For eksempel kan de bruges til at lave stjernekort og kort over planetariske overflader og også tage billeder af planeter, de lanceres i. Almindelige typer inkluderer militære og civile jordobservationssatellitter, kommunikationssatellitter, navigationssatellitter, vejrsatellitter og rumteleskoper. Satellitter er normalt semi-uafhængige computerstyrede systemer. Satellit-delsystemer udfører mange opgaver, såsom elproduktion, termisk kontrol, telemetri, holdning. faktisk er rumstationer og menneskelige rumfartøjer i kredsløb også satellitter. Satellitbaner varierer meget afhængigt af formålet med satellitten og klassificeres på en række måder. Kendte (overlappende) klasser inkluderer lav jordbane, polar bane og geostationær bane.
hvordan lanceres disse satellitter i rummet? Dette gøres med et lanceringskøretøj, dybest set en raket, der placerer satellitten i kredsløb. Oftere end ikke, raketten løfter fra en affyringsrampe på land, men der er nogle, der er blevet lanceret til søs fra en ubåd eller en mobil maritim platform, eller ombord på et fly.
i denne blog skal vi se nærmere på kommunikationssatellitter. De kaldes så, fordi de bruges til kommunikationsformål.
Hvad er en kommunikationssatellit?
en kommunikationssatellit er en kunstig satellit, der relæer og forstærker radiotelekommunikationssignaler gennem en transponder. Det skaber dybest set en kommunikationskanal mellem en kildesender og en modtager forskellige steder på jorden. Kommunikationssatellitter bruges til TV, Telefon, radio, internet og militære applikationer. Der er i øjeblikket 2.134 kommunikationssatellitter i Jordens bane, og disse omfatter både private og offentlige organisationer. Flere er i geostationær bane 22.236 miles (35.785 km) over ækvator, så satellitten ser stationær ud på det samme punkt på himlen. Orbitalperioden for disse satellitter er den samme som Jordens rotationshastighed, hvilket igen gør det muligt for parabolantennerne på jordstationer at blive rettet permanent mod det sted; de behøver ikke at bevæge sig langs og spore det. Da de højfrekvente radiobølger, der bruges til telekommunikationsforbindelser, rejser med synsfelt, bliver de blokeret af jordens kurve. Hvad disse kommunikationssatellitter gør, er at de videresender signalet rundt om jordens kurve, hvilket muliggør kommunikation mellem vidt fjernede geografiske punkter. Kommunikationssatellitter bruger en bred vifte af radio-og mikrobølgefrekvenser. For at undgå signalinterferens har internationale organisationer regler om, hvilke frekvensområder (eller bånd) visse organisationer har tilladelse til at bruge. Denne tildeling af bånd reducerer chancerne for signalinterferens.
satellitbaner
satellitter kan klassificeres som pr. Som tidligere nævnt er mange geostationære satellitter, da de har en geostationær bane (GEO), som er 22.236 miles (35.785 km) fra jordens overflade. Her ser satellitten ud til at være i samme position på himlen, når den ses af jordobservatører. Så her behøver jordantenner ikke at spore satellitten over himlen. medium Earth Orbit (MEO) satellitter er dem, der er tættere på jorden; deres orbitale højder varierer fra 2.000 til 36.000 kilometer (1.200 til 22.400 mi) over jorden. Regionen under mellemstore baner er omkring 160 til 2.000 kilometer (99 til 1.243 mi) over jorden og kaldes lav jordbane (LEO).
med Meo-og LEO-satellitter, der kredser hurtigere om jorden, er de ikke konstant synlige på himlen på et fast punkt på jorden. I stedet ser de ud til at krydse himlen og “sætte”, når de går bag jorden. Dette betyder, at det at tilbyde kontinuerlige kommunikationstjenester med disse lavere kredsløbssatellitter ville have brug for et større antal satellitter, hvilket sikrer, at mindst en af dem altid er på himlen for at lette transmission af kommunikationssignaler. Men det er også vigtigt at bemærke, at deres signaler på grund af deres relativt kortere afstand til jorden er meget stærkere.
Satellitkonstellationer
en gruppe satellitter, der arbejder sammen, kaldes en satellitkonstellation. To sådanne konstellationer, der formodes at tilbyde satellittelefontjenester (hovedsageligt til fjerntliggende områder), er Iridium-og Globalstar-systemerne. Iridium-systemet har 66 satellitter. Det er også muligt i dag at give diskontinuerlig dækning ved hjælp af en satellit med lav jordbane, der kan gemme data modtaget, mens de passerer over en del af jorden og transmitterer dem senere, mens de passerer over en anden del. KASKADESYSTEMET, der bruges af Canadas CASSIOPE-kommunikationssatellit, er et passende eksempel.
stigning af kommunikationssatellitter
Sputnik 1 var verdens første kunstige jordsatellit; den blev placeret i kredsløb af Sovjetunionen den 4.oktober 1957. På det tidspunkt var den udstyret med en indbygget radiosender, der arbejdede på to frekvenser: 20.005 og 40.002 MHG. Sputnik 1 blev lanceret som et stort skridt i udforskningen af rum-og raketudvikling.
når det er sagt, blev det ikke placeret i kredsløb for at sende data fra et punkt på jorden til et andet. Den første satellit, der videresendte kommunikation, var faktisk Pioneer 1, en beregnet månesonde. Rumfartøjet kom halvvejs til månen og fløj højt nok til at udføre proof of concept relay of telemetri over hele verden: først fra Cape Canaveral til Manchester, England; derefter fra Cape Canaveral til Cape Canaveral; og endelig over hele verden fra Cape Canaveral til Manchester.
applikationer / anvendelser af kommunikationssatellitter
1. Satellittelefoner:
de er den første og historisk vigtigste brug af kommunikationssatellitter. Det faste offentlige skiftede telefonnet bærer telefonopkald fra fasttelefoner til en jordstation, hvorfra de overføres til en geostationær satellit. Nedlinket følger en analog sti. Med betydelige forbedringer i ubådskommunikationskabler gennem brug af fiberoptik bruges satellitter ikke længere til fasttelefoni i samme skala. Men det betyder ikke, at satellitter ikke længere bruges til kommunikation. Fjerntliggende steder som Ascension Island, Saint Helena, Diego Garcia og Påskeøen har ingen ubådskabler i drift, så disse områder har brug for satellittelefoner. Satellitkommunikation er også nødvendig på kontinenter og lande, hvor fastnettelekommunikation er sjælden til ikke – eksisterende-siger i Antarktis, Grønland store regioner i Sydamerika, Afrika, Canada, Kina, Rusland og Australien.
anden arealanvendelse til satellittelefoner inkluderer skibe til søs, rigge til søs, sikkerhedskopiering til hospitaler, militær og rekreation. Typisk fungerer satellittelefonsystemer gennem et lokalt telefonsystem i et isoleret område med et link til telefonsystemet i et hovedområde. Der er også tjenester, der sender et radiosignal til et telefonsystem. I dette eksempel kan næsten enhver type satellit bruges. Satellittelefoner når direkte ud til en konstellation af enten geostationære eller lav-jord-kredsløbssatellitter. Opkald videresendes derefter til en satellitteleport, der er tilsluttet det offentlige telefonnet.
2. Satellit-Tv:
satellit-tv er, når tv-programmering leveres til seerne ved at videresende den fra en kommunikationssatellit, der kredser om jorden direkte til seerens placering. Signalerne modtages via en udendørs parabolantenne kaldet en parabol og en støjsvag blok nedkonverter. En satellitmodtager-enten en ekstern set-top – boks eller en indbygget tv-tuner-afkoder det ønskede tv-program til visning på et tv-apparat. Satellit-tv tilbyder en bred vifte af kanaler og tjenester. Det er det eneste fjernsyn, der er tilgængeligt i mange fjerntliggende områder, der ikke har jordbaseret tv-eller kabel-tv-tjeneste. Moderne systemer signaler overføres fra en kommunikationssatellit på KU-båndfrekvenserne (12-18 GHS), der kun har brug for en lille skål mindre end en meter i diameter.
også i modsætning til tidlige systemer, der brugte analoge signaler, bruger moderne digitale signaler, der tillader transmission af den moderne tv-standard high-definition-tv takket være den meget forbedrede spektrale effektivitet ved digital udsendelse. Fra og med 2018 er de eneste kanaler, der er afhængige af satellitudsendelse i analoge signaler, Brasiliens Star One C2 og amerikansk kanal C-SPAN på AMC-11. Der kræves forskellige modtagere til de to typer. Nogle transmissioner og kanaler er ukrypterede og dermed fri til luft eller fri til visning. Andre kanaler transmitteres med kryptering (betalings-tv), der har brug for seeren til at abonnere og betale et månedligt gebyr for at modtage programmeringen. Satellit – tv-forbrug har nu meget mindre takers på grund af ledningsskæringstendensen, hvor folk foretrækker at se internetbaseret streaming-tv.
3. Satellitradio:
en satellitradio eller abonnementsradio (SR) er dybest set et digitalt radiosignal, der videresendes af en kommunikationssatellit, og dette dækker typisk et bredere geografisk område end jordbaserede radiosignaler. Satellitradio leverer lydudsendelsestjenester i nogle lande, blandt dem er USA. Mobile tjenester, som f.eks Siriusm, og verdensrum, lad lyttere rejse over kontinentet og indstille sig på den samme lydprogrammering hvor som helst. Tjenester, som f.eks. musikvalg eller satellit-leveret indhold, har brug for en modtager med fast placering og en parabolantenne. I alle tilfælde skal antennen have et klart overblik over satellitterne. På steder, der har høje bygninger, broer eller endda parkeringshuse, der skjuler signalet, kan repeatere bruges til at gøre signalet tilgængeligt for lyttere.
4. Amatuer Radio Satellite:
Amatørradiooperatører gør brug af amatørsatellitter, der er oprettet specielt til amatørradiotrafik. De fleste af disse satellitter fungerer som spaceborne repeatere og bruges generelt af amatører udstyret med UHF-eller VHF-radioudstyr og meget retningsbestemte antenner som Yagis eller parabolantenner. På grund af lanceringsomkostninger lanceres de fleste amatørsatellitter i lave jordbaner og er designet til kun at håndtere et par korte kontakter på et givet tidspunkt.
5. Satellitinternet:
Satellitinternetadgang henviser til internetadgang, Der er muliggjort via kommunikationssatellitter. I dag tilbydes satellit-internettjeneste af forbrugerkvalitet typisk til folk gennem geostationære satellitter, der kan give relativt høje datahastigheder, især takket være nyere satellitter, der bruger Ku-bånd til at opnå nedstrøms datahastigheder på op til 506 Mbit/s. Efter 1990 ‘ erne er satellitkommunikationsteknologi blevet brugt som et middel til at oprette forbindelse til internettet ved hjælp af bredbåndsdataforbindelser. Dette er især nyttigt for folk i fjerntliggende områder, der ikke kan benytte en bredbåndsforbindelse.
6. Satellitter, der anvendes til militære formål:
kommunikationssatellitter bruges også til militære kommunikationsapplikationer, såsom globale kommando-og kontrolsystemer. Militære systemer, der bruger kommunikationssatellitter, er MILSTAR, DSC ‘ erne og FLTSATCOM i USA, NATO-satellitter, Britiske satellitter (for eksempel Skynet) og satellitter fra det tidligere Sovjetunionen. Indien har også en første militær kommunikationssatellit GSAT-7, dens transpondere opererer i UHF, F, C og Ku band bands. Militære satellitter opererer normalt i UHF, SHF eller EHF (også kendt som Ka band) frekvensbånd.
satellitkommunikation i dag
siden lanceringen af den første satellit Sputnik 1 er der lanceret omkring 8.900 satellitter fra mere end 40 lande. Ifølge et skøn fra 2018 er 5.000 i kredsløb. Ud af disse 5.000 er 63% af de operationelle satellitter i kredsløb med lav jord, 6% er i kredsløb med mellem jord (ved 20.000 km), 29% er i geostationær bane (ved 36.000 km) og de resterende 2% er i elliptisk bane. Nogle store rumstationer er faktisk blevet lanceret i dele og samlet i kredsløb. Det er vigtigt at bemærke, at ud af de 5.000 satellitter i kredsløb var kun 1.900 operationelle i 2018, mens resten nu er blevet rumaffald.
faktisk er rumforureningen forårsaget af dette rumaffald et stort problem i dag. Så hvad er rumaffald? Rumaffald henviser til det naturlige affald, der findes i solsystemet, så det inkluderer asteroider, kometer og meteoroider. Men det er ikke længere kun begrænset til disse organer. Siden 1979 begyndelsen af NASA Orbital Debris Program henviser udtrykket også til rumaffald eller rumaffald, der genereres fra massen af nedlagte, kunstigt skabte objekter i rummet, især i Jordens kredsløb. Disse inkluderer gamle satellitter og brugte raketfaser og fragmenterne fra deres opløsning og kollisioner. Fra December 2016 har fem satellitkollisioner genereret rumaffald. Rumaffald er også kendt som rumaffald, rumkuld, rumskrot eller orbitalaffald.
i dag tages der flere skridt til at håndtere sådant affald. amerikansk. har et sæt standardpraksis for civil (NASA) og militær (DoD og USAF) orbital-debris mitigation, ligesom den Europæiske Rumorganisation. I 2007 blev den International organisation for standardisering (ISO) begyndte at udarbejde en international standard for reduktion af rumaffald. Tyskland og Frankrig har bogført obligationer for at beskytte ejendom mod affaldsskader.
en anden tilgang til afbødning af affald er at designe missionarkitekturen for altid at forlade raket anden fase i en elliptisk geocentrisk bane med en lav perigee, hvilket sikrer hurtig orbital forfald og undgår langsigtet orbital affald fra brugte raketlegemer. Ekstern fjernelse af rumaffald har ikke set mange takers primært fordi det har vist sig at være ikke omkostningseffektiv.
April 2018 blev lanceringen af RemoveDEBRIS-missionen. Denne mission har til formål at teste effektiviteten af flere ADR-teknologier (Active Debris Removal) på mock-mål i lav jordbane. Det vil gøre det ved at udføre flere planlagte eksperimenter, og platformen er derfor udstyret med et net, en harpun, et laserafløbsinstrument, et dragsail og to CubeSats (miniature research satellites). RemoveDEBRIS blev lanceret ombord på rumfartøjet Dragon refill som en del af CRS-14-missionen, og det ankom til International Space Station (ISS) den 4.April 2018.