Sep18,2019By Team YoungWonks*
衛星通信はどのように動作しますか？ 広範囲に衛星が通信のために今日使用されていることを考えると-他の目的の間で-これはますます関連性の高い質問です。 これは私たちの最新のブログの話題に私たちをもたらします。 しかし、衛星が私たちが巨大な距離を越えて通信するのにどのように役立つかを見る前に、最初から始めましょう。 衛星とは何ですか？
衛星とは何ですか？
衛星は、基本的に、宇宙の他の物体の周りを回転する（つまり、軌道を周回する）任意の物体です。
衛星は、宇宙の他の物体の周りを回転する（ま いくつかの衛星は自然であり、他の衛星は人工（人工）である。 月は地球を周回する自然衛星の一例です。 太陽系には、185の既知の自然衛星を含む6つの惑星衛星システムがあります。
今日では、衛星という用語は、通常、宇宙で飛行した人工物体を指します。 多くの彼らの自然のカウンターパートのように、これらは惑星を周回し、重要な違いは、彼らが意図的に軌道に配置されているということです。 Sputnik1は世界初の人工衛星です。
スプートニク1は世界初の人工衛星です。
1957年10月4日にソビエト連邦によって宇宙に打ち上げられた。 それ以来、40カ国以上から約8,900個の衛星が打ち上げられています。 ここでは、衛星がいくつかの目的で使用されていることに注意することが重要です。
衛星はいくつかの目的で使用されます。 たとえば、星図や惑星表面の地図を作成したり、打ち上げられた惑星の写真を撮るために使用することができます。 一般的なタイプには、軍事および民間の地球観測衛星、通信衛星、航法衛星、気象衛星、宇宙望遠鏡が含まれます。 衛星は通常、半独立したコンピュータ制御システムです。 衛星サブシステムは、発電、熱制御、遠隔測定、姿勢などの多くのタスクを実行します。 実際には、軌道上の宇宙ステーションと人間の宇宙船も衛星です。
実際には、軌道上の宇宙ステーションと人間の宇宙船も衛星です。 衛星の軌道は、衛星の目的によって大きく異なり、いくつかの方法で分類されています。 よく知られている（重複する）クラスには、低地球軌道、極軌道、および静止軌道が含まれます。
これらの衛星はどのように宇宙に打ち上げられていますか？ これは打ち上げ機、基本的には衛星を軌道に乗せるロケットで行われます。 多くの場合、ロケットは陸上の発射台から離陸しますが、潜水艦や移動式海上プラットフォームから、または飛行機に乗って海上で発射されたものもあ
このブログでは、通信衛星をよく見てみましょう。 彼らは通信目的で使用されるので、そう呼ばれます。
通信衛星とは何ですか？
通信衛星は、トランスポンダを介して無線通信信号を中継し、増幅する人工衛星です。 基本的には、地球上のさまざまな場所でソース送信機と受信機の間に通信チャネルを作成します。 通信衛星は、テレビ、電話、ラジオ、インターネット、および軍事用途に使用されています。 現在、地球の軌道には2,134の通信衛星があり、これらは民間組織と政府組織の両方で構成されています。 いくつかは、赤道上22,236マイル(35,785km)の静止軌道にあるので、衛星は空の同じ点で静止しているように見えます。 これらの衛星の軌道周期は地球の自転速度と同じであり、地上局の衛星アンテナはその場所に永久に向けられ、移動して追跡する必要はありません。 通信リンクに使用される高周波電波は、視線によって移動するので、それらは地球の曲線によって妨害されます。 これらの通信衛星が行うことは、地球の曲線の周りに信号を中継して、広く取り除かれた地理的ポイント間の通信を可能にすることです。 通信衛星は、無線およびマイクロ波周波数の広い範囲を使用しています。 信号干渉を避けるために、国際機関は、特定の組織が使用を許可されている周波数範囲（または帯域）を示す規制を持っています。 この帯域の割り当てにより、信号干渉の可能性が低減されます。
衛星軌道
衛星は軌道ごとに分類することができます。 前述したように、多くは静止衛星であり、地球の表面から22,236マイル（35,785km）の静止軌道（GEO）を持っています。 ここでは、地上の観測者が見たときに、衛星は空の同じ位置にあるように見えます。 だからここで地上アンテナは空を横切って衛星を追跡する必要はありません。
中軌道（MEO）衛星は地球に近いものであり、軌道高度は地球上の2,000-36,000キロメートル（1,200-22,400mi）である。 中軌道の下の領域は、地球上の約160から2,000キロメートル（99から1,243マイル）であり、低地球軌道（LEO）と呼ばれています。
MEOとLEO衛星が地球をより速く周回すると、地球上の固定点で空に継続的に見えることはありません。 代わりに、彼らは空を横断し、彼らが地球の後ろに行くときに”設定”するように見えます。 これは、これらの低軌道衛星との継続的な通信サービスを提供するためには、より多くの衛星が必要であり、通信信号の送信を容易にするために、少なくとも一つの衛星が常に空にあることを保証することを意味する。 しかし、地球までの距離が比較的短いため、信号がはるかに強いことに注意することも重要です。
衛星の星座
一緒に働く衛星のグループは、衛星の星座と呼ばれています。 衛星電話サービス（主に遠隔地）を提供することになっている2つのそのような星座は、IridiumとGlobalstarシステムです。 イリジウム系には66個の衛星がある。 また、地球のある部分を通過しながら受信したデータを格納し、別の部分を通過しながら後で送信することができる低軌道衛星を使用して不連続な カナダのカシオペア通信衛星で使用されているカスケードシステムは、適切な例です。
通信衛星の台頭
スプートニク1号は、世界初の人工地球衛星であり、4月にソビエト連邦によって1957年に軌道に投入された。 当時、20.005MHzと40.002MHzの2つの周波数で動作するオンボードの無線送信機が装備されていました。 スプートニク1号は、宇宙探査とロケット開発の主要なステップとして打ち上げられました。それは、地球上のある点から別の点にデータを送信するために軌道に置かれていませんでした。
それは、地球上のある点から別の点にデータを送信す 通信を中継する最初の衛星は、実際には月探査機であるパイオニア1号であった。 宇宙船は月までの途中に到達し、世界中のテレメトリの概念実証リレーを実行するのに十分な高さを飛んだ：最初はケープカナベラルからイギリスのマンチェスターへ、次にハワイからケープカナベラルへ、そして最後にハワイからマンチェスターへ。
アプリケーション/通信衛星の使用
1. 衛星電話：
彼らは通信衛星の最初の、そして歴史的に最も重要な使用です。 固定公衆交換電話網は、固定電話から地球局への電話を運び、そこから静止衛星に送信されます。 下りリンクは類似のパスに従います。 光ファイバーの使用による海底通信ケーブルの大幅な改善により、衛星はもはや同じ規模の固定電話に使用されていません。 しかし、それは衛星がもはや通信に使用されていないことを意味するものではありません。 アセンション島、セントヘレナ、ディエゴ-ガルシア、イースター島などの遠隔地には海底ケーブルがないため、これらの地域には衛星電話が必要です。 衛星通信はまた、固定電話通信が存在しないことはまれである大陸や国で必要とされています-南極大陸、南アメリカ、アフリカ、カナダ、中国、ロシア、オー
衛星電話のための他の土地利用は、海上での船、海上でのリグ、病院、軍事、レクリエーションのためのバックアップが含まれます。 典型的には、衛星電話システムは、主要な陸域の電話システムへのリンクを有する孤立した領域のローカル電話システムを介して機能する。 電話システムに無線信号を送信するサービスもあります。 この例では、ほぼすべてのタイプの衛星を使用できます。 衛星電話は、静止軌道または低軌道衛星のいずれかの星座に直接手を差し伸べます。 通話は、公衆交換電話網に接続された衛星テレポートに転送されます。
2. 衛星テレビ:
衛星テレビは、テレビ番組が視聴者の場所に直接地球を周回する通信衛星からそれを中継することにより、視聴者に配信されるときです。
テレビ番組は、視聴者の場所に直接それを中継することにより、視聴者に配信されます。 信号は、衛星放送受信アンテナと低ノイズのブロックダウンコンバータと呼ばれる屋外パラボラアンテナを介して受信されます。 衛星放送受信機-外部セットトップボックス、または内蔵のテレビチューナーのいずれか-テレビで視聴するための所望のテレビ番組をデコードします。 衛星テレビは、チャンネルやサービスの広い範囲を提供しています。 これは、地上テレビやケーブルテレビサービスを持っていない多くの遠隔地で利用可能な唯一のテレビです。 現代のシステム信号は、直径1メートル未満の小さな皿だけを必要とするKuバンド周波数（12-18GHz）の通信衛星から渡されます。
また、アナログ信号を使用した初期のシステムとは異なり、現代のものは、デジタル放送のスペクトル効率が大幅に改善されたおかげで、現代のテ 2018年現在、アナログ信号の衛星放送に依存しているチャンネルは、ブラジルのスターワンC2とAMC-11のアメリカのチャンネルC-SPANのみである。 異なる受信機は、二つのタイプのために必要とされます。 一部の送信およびチャネルは暗号化されていないため、無料で空気または無料で表示されます。 他のチャンネルは暗号化（有料テレビ）で送信され、視聴者は番組を受信するために月額料金を購読して支払う必要があります。 衛星TVの消費に今人々がインターネットによって基づかせている流出のテレビを見ることを好んでいるコード切断の傾向によるより少ない受け手が
3. 衛星ラジオ：
衛星ラジオまたはサブスクリプションラジオ（SR）は、基本的に通信衛星によって中継されるデジタル無線信号であり、これは通常、地 衛星ラジオはいくつかの国でオーディオ放送サービスを提供していますが、その中には米国があります。 モバイルサービスは、SiriusXM、およびWorldspaceのように、リスナーが大陸を旅し、どこでも同じオーディオプログラミングにチューニングしてみましょう。 Music Choiceやmuzakの衛星配信コンテンツなどのサービスには、固定位置の受信機とディッシュアンテナが必要です。 すべての例では、アンテナは衛星への明確な眺めがあるべきです。 信号を不明瞭にする高い建物、橋、または駐車場がある場所では中継器が傾聴者に信号を利用できるようにするのに使用することができる。
4. Amatuerラジオ衛星：
アマチュア無線事業者は、アマチュア無線トラフィックのために特別に作成されたアマチュア衛星を利用しています。 これらの衛星のほとんどはspaceborne中継器として機能し、UHFまたはVHF無線機器とYagisまたはディッシュアンテナのような指向性の高いアンテナを備えたアマチュアによって一般的に使用されています。 打ち上げコストのために、ほとんどのアマチュア衛星は低軌道に打ち上げられ、特定の時間にわずかな短い接触に対処するように設計されています。
5. 衛星インターネット：
衛星インターネットアクセスは、通信衛星を介して可能になるインターネットアクセスを指します。 今日、消費者向けの衛星インターネットサービスは、比較的高いデータ速度を提供できる静止衛星を介して人々に提供されており、特にKuバンドを使用して506Mbit/sまでの下流のデータ速度を達成する新しい衛星のおかげである。 1990年代以降、衛星通信技術は、ブロードバンドデータ接続を使用してインターネットに接続する手段として使用されてきました。 これは広帯域関係を役に立つことができない遠隔地域の人々のために特に有用である。
6. 軍事目的のために使用される衛星：
通信衛星は、グローバルコマンドおよび制御システムなどの軍事通信アプリケーションにも使用されます。 通信衛星を使用する軍事システムは、米国のMILSTAR、DSCS、FLTSATCOM、NATO衛星、英国の衛星（例えば、スカイネット）、旧ソ連の衛星です。 インドにも最初の軍事通信衛星GSAT-7があり、そのトランスポンダはUHF、F、C、Kuバンドで動作します。 軍事衛星は通常、UHF、SHF、またはEHF（Kaバンドとしても知られている）周波数帯域で動作します。
衛星通信今日
最初の衛星スプートニク1の打ち上げ以来、約8,900カ国以上から40の衛星が打ち上げられています。 2018年の推定によると、5,000は軌道上にあります。 これらの5,000のうち、運用衛星の63％が低地球軌道にあり、6％が中地球軌道（20,000km）、29％が静止軌道（36,000km）、残りの2％が楕円軌道にある。 いくつかの大規模な宇宙ステーションは、実際には部品で打ち上げられ、軌道上で組み立てられています。 軌道上の5,000個の衛星のうち、2018年に運用されたのは1,900個だけであり、残りは現在スペースデブリになっていることに注意することが重要です。
確かに、このスペースデブリによって引き起こされる宇宙汚染は、今日の大きな問題です。 だから、スペースデブリとは何ですか？ スペースデブリとは、太陽系で見つかった自然のデブリのことで、小惑星、彗星、隕石などが含まれています。 しかし、それはもはやこれらの体だけに限定されていません。 1979年のNASA Orbital Debris Programの開始以来、この用語は、宇宙、特に地球軌道で人工的に作成された人工的に作成された物体の質量から生成される宇宙廃棄物または宇宙ゴミをも指しています。 これらには、古い衛星と使用済みのロケットステージと、その崩壊と衝突からの断片が含まれます。 2016年12月現在、5回の衛星衝突でスペースデブリが発生している。 スペースデブリは、宇宙ゴミ、宇宙ごみ、宇宙ジャンクまたは軌道デブリとしても知られています。 今日、このような破片に対処するためにいくつかの措置が講じられています。
米国 欧州宇宙機関と同様に、民間人（NASA）および軍事（DoDおよびUSAF）の軌道デブリ軽減のための一連の標準的な慣行を持っています。 2007年、国際標準化機構（ISO）は、スペースデブリ軽減のための国際標準の準備を開始しました。 ドイツとフランスは、瓦礫の被害から財産を保護するために債券を掲載しています。
デブリ緩和へのもう一つのアプローチは、常に低近地点で楕円地心軌道にロケット第二段を残すようにミッションアーキテクチャを設計し、このように急速な軌道減衰を確保し、使用済みロケット本体からの長期軌道デブリを回避することです。 スペースデブリの外部除去は、主に費用対効果が高くないことが判明しているため、多くの受験者を見ていません。
2018年4月には、RemoveDEBRISミッションの打ち上げが行われました。 このミッションは、低軌道の模擬目標上のいくつかのアクティブデブリ除去（ADR）技術の効率をテストすることを目的としています。 これは、いくつかの計画された実験を行うことによってそうし、プラットフォームは、それに応じてネット、銛、レーザー測距機器、ドラグセイル、および二つのCubesat（ミニチュア研究衛星）が装備されています。 RemoveDEBRISはCRS-14ミッションの一環としてSpaceX Dragon repilf宇宙船で打ち上げられ、2018年4月4日に国際宇宙ステーション（ISS）に到着しました。