Sep 18, 2019 By Team YoungWonks *
Hoe werkt satellietcommunicatie? Gezien het feit dat satellieten tegenwoordig onder meer voor communicatiedoeleinden worden gebruikt, is dit een steeds relevantere vraag. Dat brengt ons bij het onderwerp van onze laatste blog. Maar voordat we kijken naar hoe satellieten ons helpen communiceren over enorme afstanden, laten we beginnen bij het begin.
Wat is een satelliet?
een satelliet is in principe elk object dat rond een ander object in de ruimte draait. Sommige satellieten zijn natuurlijk, terwijl andere kunstmatig zijn (door de mens gemaakt). De maan is een voorbeeld van een natuurlijke satelliet die rond de aarde draait. In het zonnestelsel zijn er zes planetaire satellietsystemen met 185 bekende natuurlijke satellieten.
tegenwoordig verwijst de term satelliet gewoonlijk naar kunstmatige objecten die in de ruimte worden gevlogen. Net als hun natuurlijke tegenhangers draaien deze rond een planeet en het belangrijkste verschil is dat ze opzettelijk in een baan zijn geplaatst.
Sputnik 1 is ‘ s werelds eerste kunstmatige satelliet. Het werd gelanceerd in de ruimte op 4 oktober 1957 door de Sovjet-Unie. Sindsdien zijn ongeveer 8.900 satellieten uit meer dan 40 landen gelanceerd.
hierbij dient te worden opgemerkt dat satellieten voor verschillende doeleinden worden gebruikt. Ze kunnen bijvoorbeeld worden gebruikt om sterrenkaarten en kaarten van planetaire oppervlakken te maken, en ook om foto ‘ s te maken van planeten waarin ze worden gelanceerd. Veel voorkomende soorten zijn militaire en civiele aardobservatiesatellieten, communicatiesatellieten, navigatiesatellieten, weersatellieten en ruimtetelescopen. Satellieten zijn meestal semi-onafhankelijke computergestuurde systemen. Satellietsubsystemen voeren vele taken uit, zoals energieopwekking, thermische controle, telemetrie, attitude. in feite zijn ruimtestations en menselijke ruimtevaartuigen in een baan ook satellieten. Satellietbanen verschillen sterk, afhankelijk van het doel van de satelliet, en zijn ingedeeld in een aantal manieren. Bekende (overlappende) klassen omvatten lage baan van de aarde, polaire baan, en geostationaire baan.
Hoe worden deze satellieten in de ruimte gelanceerd? Dit wordt gedaan met een draagraket, eigenlijk een raket die de satelliet in een baan om de aarde plaatst. Vaker wel dan niet, de raket liften vanaf een lanceerplatform op het land, maar er zijn een aantal die zijn gelanceerd op zee vanaf een onderzeeër of een mobiel Maritiem platform, of aan boord van een vliegtuig.
in deze blog zullen we de communicatiesatellieten van dichtbij bekijken. Ze worden zo genoemd omdat ze worden gebruikt voor communicatiedoeleinden.
Wat is een communicatiesatelliet?
een communicatiesatelliet is een kunstmatige satelliet die radiotelecommunicatiesignalen via een transponder doorzendt en versterkt. Het creëert een communicatiekanaal tussen een bronzender en een ontvanger op verschillende locaties op aarde. Communicatiesatellieten worden gebruikt voor televisie, Telefoon, radio, internet en militaire toepassingen. Er zijn momenteel 2.134 communicatiesatellieten in de baan van de aarde en deze omvatten zowel particuliere als overheidsorganisaties. Verschillende zijn in geostationaire baan 22.236 mijl (35.785 km) boven de evenaar, zodat de satelliet lijkt stil op hetzelfde punt aan de hemel. De omlooptijd van deze satellieten is hetzelfde als de rotatiesnelheid van de aarde, waardoor de schotelantennes van grondstations permanent op die plek kunnen worden gericht; ze hoeven niet mee te bewegen en het te volgen. Aangezien de hoogfrequente radiogolven die worden gebruikt voor telecommunicatieverbindingen per gezichtslijn reizen, worden ze belemmerd door de kromme van de aarde. Wat deze communicatiesatellieten doen, is het signaal rond de curve van de Aarde sturen, waardoor communicatie mogelijk wordt tussen ver verwijderde geografische punten. Communicatiesatellieten maken gebruik van een breed scala aan radio-en microgolffrequenties. Om signaalinterferentie te voorkomen, hebben internationale organisaties voorschriften die bepalen welke frequentiebereiken (of-banden) bepaalde organisaties mogen gebruiken. Deze toewijzing van banden vermindert de kans op signaalinterferentie.
Satellietbanen
satellieten kunnen worden ingedeeld volgens hun banen. Zoals eerder vermeld, veel zijn geostationaire satellieten, omdat ze een geostationaire baan (GEO), die 22.236 mijl (35.785 km) van het aardoppervlak. Hier lijkt de satelliet zich in dezelfde positie aan de hemel te bevinden, gezien door grondwaarnemers. Dus hier grondantennes hoeven niet te volgen de satelliet door de lucht.
satellieten met middelhoge Baan (Meo) zijn de satellieten die dichter bij de aarde staan; hun baanhoogten variëren van 2.000 tot 36.000 kilometer (1.200 tot 22.400 mi) boven de aarde. Het gebied onder middelzware banen is ongeveer 160 tot 2000 kilometer (99 tot 1.243 mi) boven de aarde en wordt Lage aarde baan (LEO) genoemd.
met de MEO-en LEO-satellieten die sneller rond de aarde draaien, zijn ze niet continu zichtbaar aan de hemel op een vast punt op de aarde. In plaats daarvan lijken ze de hemel over te steken en “onder” te gaan wanneer ze achter de aarde gaan. Dit betekent dat het aanbieden van continue communicatiediensten met deze satellieten met een lagere baan een groter aantal satellieten nodig zou hebben, zodat er altijd minstens één van hen in de lucht is om de transmissie van communicatiesignalen te vergemakkelijken. Maar het is ook belangrijk op te merken dat door hun relatief kortere afstand tot de aarde, hun signalen zijn veel sterker.
Satellietconstellaties
een groep satellieten die samenwerken wordt een satellietconstellatie genoemd. Twee van deze constellaties, die worden verondersteld om satelliettelefoondiensten aan te bieden (voornamelijk naar afgelegen gebieden), zijn de Iridium en Globalstar systemen. Het Iridium-systeem heeft 66 satellieten. Het is vandaag ook mogelijk om discontinue dekking te bieden met behulp van een lage-aarde-baan satelliet die ontvangen gegevens kan opslaan terwijl het passeren van een deel van de aarde en het later verzenden terwijl het passeren van een ander deel. Het CASCADE systeem dat gebruikt wordt door de Canadese CASSIOPE communicatiesatelliet is een goed voorbeeld. Sputnik 1 was de eerste kunstmatige aards satelliet ter wereld en werd op 4 oktober 1957 door de Sovjet-Unie in een baan om de aarde geplaatst. Op dat moment was het uitgerust met een on-board radio-zender die werkte op twee frequenties: 20.005 en 40.002 MHz. Spoetnik 1 werd gelanceerd als een belangrijke stap in de verkenning van de ruimte en raketontwikkeling.
Dat gezegd hebbende, werd het niet in een baan geplaatst om gegevens van het ene punt op aarde naar het andere te sturen. De eerste satelliet die communicatie doorstuurde was in feite Pioneer 1, een voorgenomen maansonde. Het ruimteschip kwam halverwege de maan, en vloog hoog genoeg om het proof of concept relay van telemetrie over de hele wereld uit te voeren: eerst van Cape Canaveral naar Manchester, Engeland; dan van Hawaii naar Cape Canaveral; en ten slotte over de hele wereld van Hawaii naar Manchester.
Toepassingen / Toepassingen van communicatiesatellieten
1. Satelliettelefoons:
zij zijn het eerste en historisch belangrijkste gebruik van communicatiesatellieten. Het vaste openbare geschakelde telefoonnet voert telefoongesprekken van vaste telefoons naar een grondstation, van waaruit ze worden verzonden naar een geostationaire satelliet. De downlink volgt een analoog pad. Met aanzienlijke verbeteringen in onderzeese communicatiekabels door het gebruik van glasvezelkabels, worden satellieten niet langer gebruikt voor vaste telefonie op dezelfde schaal. Maar dat betekent niet dat satellieten niet meer worden gebruikt voor communicatie. Afgelegen plaatsen zoals Ascension Island, Saint Helena, Diego Garcia en Paaseiland hebben geen onderzeese kabels in gebruik, dus die gebieden hebben satelliettelefoons nodig. Satellietcommunicatie is ook nodig in continenten en landen waar vaste Telecommunicatie zeldzaam is tot nonexistent – zeg, in Antarctica, Groenland grote regio ‘ s van Zuid-Amerika, Afrika, Canada, China, Rusland en Australië.
ander landgebruik voor satelliettelefoons omvat schepen op zee, platforms op zee, back-up voor ziekenhuizen, militairen en recreatie. Meestal werken satelliettelefoonsystemen via een lokaal telefoonsysteem in een geïsoleerd gebied met een verbinding met het telefoonsysteem in een groot landgebied. Er zijn ook diensten die een radiosignaal naar een telefoonsysteem sturen. In dit voorbeeld kan bijna elk type satelliet worden gebruikt. Satelliettelefoons reiken rechtstreeks naar een constellatie van geostationaire of lage-aarde-baansatellieten. Gesprekken worden vervolgens doorgestuurd naar een satellietteleport die is aangesloten op het openbare geschakelde telefoonnetwerk.
2. Satelliet Televisie:
satelliettelevisie is wanneer televisieprogramma ‘ s aan kijkers worden geleverd door het rechtstreeks door te zenden van een communicatiesatelliet die om de aarde draait naar de locatie van de kijker. De signalen worden ontvangen door middel van een outdoor parabolische antenne genaamd een schotelantenne en een geluidsarme block downconverter. Een satellietontvanger-een externe settopbox of een ingebouwde televisietuner-decodeert het gewenste televisieprogramma voor het bekijken op een televisietoestel. Satelliet televisie biedt een breed scala aan kanalen en diensten. Het is de enige televisie die beschikbaar is in veel afgelegen gebieden die geen terrestrische televisie of Kabeltelevisie hebben. Moderne systemen signalen worden doorgegeven van een communicatiesatelliet op de KU band frequenties (12-18 GHz)die slechts een kleine schotel minder dan een meter in diameter nodig.
in tegenstelling tot vroegere systemen die analoge signalen gebruikten, gebruiken moderne systemen digitale signalen die de transmissie van de moderne standaard hoge-definitietelevisie mogelijk maken, dankzij de sterk verbeterde spectrale efficiëntie van digitale omroep. Vanaf 2018, De enige kanalen die afhankelijk zijn van satellietuitzendingen in analoge signalen zijn Brazilië ‘ s Star One C2 en Amerikaanse kanaal C-SPAN op AMC-11. Voor de twee typen zijn verschillende ontvangers vereist. Sommige uitzendingen en kanalen zijn onversleuteld en dus free-to-air of free-to-view. Andere kanalen worden verzonden met encryptie (betaaltelevisie), waarbij de kijker zich moet abonneren en een maandelijks bedrag moet betalen om de programmering te ontvangen. Satelliet-TV consumptie heeft nu een stuk minder afnemers als gevolg van de snoer-cutting trend waar mensen de voorkeur aan internet gebaseerde streaming televisie kijken.
3. Satellietradio:
een satellietradio of abonnementsradio (SR) is in wezen een digitaal radiosignaal dat door een communicatiesatelliet wordt doorgegeven en dat doorgaans een groter geografisch bereik heeft dan terrestrische radiosignalen. Satellietradio biedt audio-uitzenddiensten in sommige landen, waaronder de VS. Met mobiele services, zoals SiriusXM en Worldspace, kunnen luisteraars over het hele continent reizen en overal op dezelfde audioprogrammering afstemmen. Diensten, zoals Music Choice of Muzak ‘ s satelliet-geleverde content, hebben een vaste locatie-ontvanger en een schotelantenne nodig. In alle gevallen moet de antenne een duidelijk zicht hebben op de satellieten. Op plaatsen met hoge gebouwen, bruggen of zelfs parkeergarages die het signaal verduisteren, kunnen repeaters worden gebruikt om het signaal beschikbaar te maken voor luisteraars.
4. Amatuer Radio Satelliet:
amateurradio operators maken gebruik van amateursatellieten, die speciaal zijn gemaakt voor amateurradioverkeer. De meeste van deze satellieten functioneren als spaceborne repeaters en worden over het algemeen gebruikt door amateurs die zijn uitgerust met UHF-of VHF-radioapparatuur en zeer gerichte antennes zoals Yagis-of schotelantennes. Vanwege de lanceringskosten worden de meeste amateursatellieten gelanceerd in een lage baan om de aarde, en zijn ze ontworpen om slechts met een paar korte contacten op een bepaald moment om te gaan.
5. Satellietinternet:
toegang tot satellietinternet verwijst naar internettoegang die mogelijk wordt gemaakt via communicatiesatellieten. Vandaag, consumer grade satelliet Internet service wordt meestal aangeboden aan mensen door middel van geostationaire satellieten die relatief hoge data snelheden kunnen bieden, vooral dankzij nieuwere satellieten met behulp van Ku band om downstream data snelheden tot 506 Mbit/s te bereiken. Na de jaren negentig is satellietcommunicatietechnologie gebruikt als een middel om verbinding te maken met het Internet met behulp van breedbanddataverbindingen. Dit is vooral handig voor mensen in afgelegen gebieden die geen gebruik kunnen maken van een breedbandverbinding.
6. Satellieten gebruikt voor militaire doeleinden:
communicatiesatellieten worden ook gebruikt voor militaire communicatietoepassingen, zoals wereldwijde commando-en besturingssystemen. Militaire systemen die communicatiesatellieten gebruiken zijn de MILSTAR, de DSCS en de FLTSATCOM van de Verenigde Staten, NAVO-satellieten, Britse satellieten (bijvoorbeeld Skynet), en satellieten van de voormalige Sovjet-Unie. India heeft ook een eerste militaire communicatie satelliet GSAT-7, de transponders werken in UHF, F, C en Ku band bands. Militaire satellieten werken meestal in de UHF, SHF of EHF (ook bekend als Ka-band) frequentiebanden.
satellietcommunicatie vandaag
sinds de lancering van de eerste satelliet Spoetnik 1 zijn ongeveer 8.900 satellieten uit meer dan 40 landen gelanceerd. Volgens een schatting van 2018, zijn er 5000 in een baan om de aarde. Uit deze 5.000, 63% van de operationele satellieten in een lage baan om de aarde, 6% in een medium earth orbit (20.000 km), 29% in een geostationaire baan (op 36.000 km) en de resterende 2% in een elliptische baan. Sommige grote ruimtestations zijn in feite in delen gelanceerd en in een baan om de aarde geassembleerd. Het is belangrijk op te merken dat van de 5.000 satellieten in een baan, slechts 1.900 operationeel waren in 2018, terwijl de rest nu ruimteafval zijn geworden.
De vervuiling van de ruimte veroorzaakt door dit ruimteafval is vandaag de dag een groot probleem. Wat is ruimteafval? Ruimtepuin verwijst naar het natuurlijke puin in het zonnestelsel, dus het omvat asteroïden, kometen en meteoroïden. Maar het is niet langer beperkt tot deze lichamen. Sinds het begin van het NASA Orbital Debris Program in 1979 verwijst de term ook naar ruimteafval of ruimteafval dat wordt gegenereerd uit de massa van ter ziele gegane, kunstmatig gecreëerde objecten in de ruimte, vooral in de baan om de aarde. Deze omvatten oude satellieten en gebruikte rakettrappen en de fragmenten van hun desintegratie en botsingen. Vanaf December 2016 hebben vijf satellietbotsingen ruimteafval gegenereerd. Ruimteafval is ook bekend als ruimteafval, ruimteafval, ruimteafval of orbitale puin.
vandaag worden er verschillende stappen ondernomen om met dergelijk afval om te gaan. VS. heeft een set van standaard praktijken voor civiele (NASA) en militaire (DoD en USAF) orbital-puin mitigatie, net als de European Space Agency. In 2007 begon de International Organization for Standardization (ISO) met de voorbereiding van een internationale standaard voor de mitigatie van ruimteschroot. Duitsland en Frankrijk hebben obligaties geplaatst om eigendommen te beschermen tegen schade door puin.
een andere benadering van het mitigeren van puin is het ontwerpen van de missiearchitectuur, zodat de raket altijd in de tweede fase in een elliptische geocentrische baan met een laag perigeum blijft, waardoor snel baanverlies wordt gegarandeerd en langdurig baanafval van gebruikte raketlichamen wordt vermeden. Externe verwijdering van ruimteafval heeft niet gezien veel afnemers vooral omdat het is gebleken niet kosteneffectief te zijn.
in April 2018 werd de missie RemoveDEBRIS gelanceerd. Deze missie is gericht op het testen van de efficiëntie van verschillende Active Debris Removal (ADR) technologieën op mock targets in een lage baan om de aarde. Het zal dit doen door het uitvoeren van verschillende geplande experimenten en het platform is dienovereenkomstig uitgerust met een net, een harpoen, een laser ranging instrument, een dragsail, en twee kubussen (miniatuur onderzoek satellieten). RemoveDEBRIS werd gelanceerd aan boord van de SpaceX Dragon refill ruimtevaartuig als onderdeel van de CRS-14 missie en het aankwam op het International Space Station (ISS) op April 4, 2018.