Sep 18, 2019 by Team YoungWonks *
cum funcționează comunicarea prin satelit? Având în vedere că sateliții extensivi sunt folosiți astăzi pentru comunicare – printre altele – în scopuri, Aceasta este o întrebare din ce în ce mai relevantă. Ceea ce ne aduce la subiectul ultimului nostru blog. Dar înainte de a ne uita la modul în care sateliții ne ajută să comunicăm pe distanțe uriașe, să începem cu începutul.
Ce este un satelit?
un satelit este practic orice obiect care se învârte (sau cu alte cuvinte, orbitează) în jurul unui alt obiect din spațiu. Unii sateliți sunt naturali, în timp ce alții sunt artificiali (creați de om). Luna este un exemplu de satelit natural care orbitează Pământul. În sistemul solar, există șase sisteme de satelit planetare care conțin 185 de sateliți naturali cunoscuți.
astăzi, termenul satelit se referă de obicei la obiecte artificiale zburate în spațiu. La fel ca omologii lor naturali, aceștia orbitează o planetă și diferența cheie este că au fost plasați intenționat pe orbită. Sputnik 1 este primul satelit artificial din lume. A fost lansat în spațiu la 4 octombrie 1957 de către Uniunea Sovietică. De atunci, au fost lansați aproximativ 8.900 de sateliți din peste 40 de țări.
este important să rețineți aici că sateliții sunt utilizați în mai multe scopuri. De exemplu, ele pot fi folosite pentru a face hărți stelare și hărți ale suprafețelor planetare și, de asemenea, pentru a face fotografii ale planetelor în care sunt lansate. Tipurile comune includ sateliți militari și civili de observare a Pământului, sateliți de comunicații, sateliți de navigație, sateliți meteorologici și telescoape spațiale. Sateliții sunt de obicei sisteme semi-independente controlate de computer. Subsistemele prin satelit îndeplinesc multe sarcini, cum ar fi generarea de energie electrică, controlul termic, telemetria, atitudinea.
de fapt, stațiile spațiale și navele spațiale umane pe orbită sunt, de asemenea, sateliți. Orbitele satelitului diferă foarte mult, în funcție de scopul satelitului și sunt clasificate în mai multe moduri. Clasele bine cunoscute (suprapuse) includ orbita joasă a Pământului, orbita polară și orbita geostaționară.
cum sunt lansați acești sateliți în spațiu? Acest lucru se face cu un vehicul de lansare, practic o rachetă care plasează satelitul pe orbită. De cele mai multe ori, racheta se ridică de pe o platformă de lansare pe uscat, dar există unele care au fost lansate pe mare de pe un submarin sau o platformă maritimă mobilă sau la bordul unui avion.
în acest blog, vom arunca o privire atentă asupra sateliților de comunicații. Ele sunt numite astfel deoarece sunt folosite în scopuri de comunicare.
Ce este un satelit de comunicații?
un satelit de comunicații este un satelit artificial care transmite și amplifică semnalele de telecomunicații radio printr-un transponder. Practic creează un canal de comunicare între un emițător sursă și un receptor în diferite locații de pe pământ. Sateliții de comunicații sunt utilizați pentru televiziune, telefon, radio, internet și aplicații militare. În prezent, există 2.134 de sateliți de comunicații pe orbita Pământului și aceștia cuprind atât organizații private, cât și organizații guvernamentale. Mai multe sunt pe orbită geostaționară la 22.236 mile (35.785 km) deasupra ecuatorului, astfel încât satelitul apare staționar în același punct de pe cer. Perioada orbitală a acestor sateliți este aceeași cu rata de rotație a Pământului, care, la rândul său, permite antenelor de antenă satelit ale stațiilor terestre să fie orientate Permanent către acel loc; nu trebuie să se deplaseze și să-l urmărească. Deoarece undele radio de înaltă frecvență utilizate pentru legăturile de telecomunicații călătoresc prin linia de vedere, ele sunt obstrucționate de curba pământului. Ceea ce fac acești sateliți de comunicații este să transmită semnalul în jurul curbei pământului, făcând astfel posibilă comunicarea între punctele geografice îndepărtate pe scară largă. Sateliții de comunicații utilizează o gamă largă de frecvențe radio și microunde. Pentru a evita interferența semnalului, organizațiile internaționale au reglementări care să precizeze ce intervale de frecvență (sau benzi) anumite organizații sunt autorizate să utilizeze. Această alocare a benzilor reduce șansele de interferență a semnalului.
orbitele satelitului
sateliții pot fi clasificați în funcție de orbitele lor. Așa cum am menționat mai devreme, mulți sunt sateliți geostaționari, deoarece au o orbită geostaționară (GEO), care se află la 22.236 mile (35.785 km) de suprafața Pământului. Aici satelitul pare să fie în aceeași poziție pe cer atunci când este privit de observatorii de la sol. Deci, aici antenele de la sol nu trebuie să urmărească satelitul pe cer. sateliții orbitei medii a Pământului (MEO) sunt cei care sunt mai aproape de pământ; altitudinile lor orbitale variază de la 2.000 la 36.000 de kilometri (1.200 la 22.400 mi) deasupra pământului. Regiunea de sub orbitele medii este în jur de 160 până la 2.000 de kilometri (99 până la 1.243 mi) deasupra pământului și se numește orbită joasă a Pământului (LEO). cu sateliții MEO și LEO care orbitează mai repede pământul, ei nu sunt vizibili continuu pe cer într-un punct fix de pe pământ. În schimb, par să traverseze cerul și să „apună” când merg în spatele pământului. Aceasta înseamnă că oferirea de servicii de comunicații continue cu acești sateliți pe orbită inferioară ar avea nevoie de un număr mai mare de sateliți, asigurându-se astfel că cel puțin unul dintre ei este întotdeauna pe cer pentru a facilita transmiterea semnalelor de comunicare. Dar este, de asemenea, important să rețineți că, datorită distanței lor relativ mai scurte față de pământ, semnalele lor sunt mult mai puternice.
constelații prin satelit
un grup de sateliți care lucrează împreună se numește constelație prin satelit. Două astfel de constelații, care ar trebui să ofere servicii de telefonie prin satelit (în principal în zone îndepărtate), sunt sistemele Iridium și Globalstar. Sistemul Iridium are 66 de sateliți. De asemenea, este posibil astăzi să se asigure o acoperire discontinuă folosind un satelit cu orbită joasă a pământului care poate stoca datele primite în timp ce trece peste o parte a pământului și le transmite mai târziu în timp ce trece peste o altă parte. Sistemul CASCADE utilizat de satelitul de comunicații Cassiope din Canada este un exemplu apt. Sputnik 1 a fost primul satelit artificial al Pământului din lume; a fost plasat pe orbită de Uniunea Sovietică la 4 octombrie 1957. La acea vreme, era echipat cu un emițător radio la bord care funcționa pe două frecvențe: 20.005 și 40.002 MHz. Sputnik 1 a fost lansat ca un pas major în explorarea spațiului și dezvoltarea rachetelor.acestea fiind spuse ,nu a fost plasat pe orbită pentru a trimite date dintr-un punct de pe pământ în altul. Primul satelit care a transmis comunicații a fost de fapt Pioneer 1, o sondă lunară intenționată. Nava spațială a ajuns la jumătatea drumului spre Lună și a zburat suficient de sus pentru a efectua dovada conceptului releu de telemetrie în întreaga lume: mai întâi de la Cape Canaveral la Manchester, Anglia; apoi din Hawaii la Cape Canaveral; și în cele din urmă, în întreaga lume de la Hawaii la Manchester.
Aplicații / utilizări ale sateliților de comunicații
1. Telefoane prin satelit:
sunt prima și cea mai importantă utilizare istorică a sateliților de comunicații. Rețeaua telefonică publică fixă poartă apeluri telefonice de la telefoane fixe la o stație terestră, de unde sunt transmise către un satelit geostaționar. Legătura descendentă urmează o cale analogă. Cu îmbunătățiri semnificative ale cablurilor de comunicații submarine prin utilizarea fibrei optice, sateliții nu mai sunt utilizați pentru telefonie fixă la aceeași scară. Dar asta nu înseamnă că sateliții nu mai sunt folosiți pentru comunicare. Locuri îndepărtate, cum ar fi Insula ascensiunii, Sfânta Elena, Diego Garcia, și Insula Paștelui nu au cabluri submarine în funcțiune, astfel încât acele zone au nevoie de telefoane prin satelit. Comunicarea prin satelit este, de asemenea, necesară pe continente și țări în care telecomunicațiile fixe sunt rare până la inexistente – să zicem, în Antarctica, Groenlanda regiuni mari din America de Sud, Africa, Canada, China, Rusia și Australia.
alte utilizări ale terenurilor pentru telefoanele prin satelit includ nave pe mare, platforme pe mare, ajutoare pentru spitale, militare și recreere. De obicei, sistemele de telefonie prin satelit funcționează printr-un sistem telefonic local într-o zonă izolată, cu o legătură cu sistemul telefonic dintr-o zonă principală de teren. Există, de asemenea, servicii care vor trimite un semnal radio către un sistem telefonic. În acest exemplu, poate fi utilizat aproape orice tip de satelit. Telefoanele prin satelit ajung direct la o constelație de sateliți geostaționari sau cu orbită joasă a Pământului. Apelurile sunt apoi redirecționate către un teleport prin satelit conectat la rețeaua telefonică publică comutată.
2. Televiziune Prin Satelit:
televiziunea prin satelit este atunci când programarea televiziunii este livrată telespectatorilor prin transmiterea acesteia dintr-un satelit de comunicații care orbitează Pământul direct în locația privitorului. Semnalele sunt recepționate printr-o antenă parabolică în aer liber numită antena satelit și un downconverter cu zgomot redus. Un receptor de satelit-fie un set-top box extern, fie un tuner de televiziune încorporat – decodează programul de televiziune dorit pentru vizualizare pe un televizor. Televiziunea prin satelit oferă o gamă largă de canale și servicii. Este singurul televizor Disponibil în multe zone îndepărtate care nu au televiziune terestră sau serviciu de televiziune prin cablu. Semnalele sistemelor moderne sunt transmise de la un satelit de comunicații pe frecvențele benzii Ku (12-18 GHz) care au nevoie doar de un vas mic mai mic de un metru în diametru. de asemenea, spre deosebire de sistemele timpurii care foloseau semnale analogice, cele moderne folosesc semnale digitale care permit transmiterea televiziunii moderne standard de înaltă definiție, datorită eficienței spectrale mult îmbunătățite a radiodifuziunii digitale. Începând cu 2018, singurele canale care se bazează pe difuzarea prin satelit în semnale analogice sunt Brazilia Star One C2 și canalul American C-SPAN pe AMC-11. Sunt necesare receptoare diferite pentru cele două tipuri. Unele transmisii și canale sunt necriptate și, prin urmare, libere sau libere. Alte canale sunt transmise cu criptare (televiziune cu plată), necesitând spectatorului să se aboneze și să plătească o taxă lunară pentru a primi programarea. Consumul de televiziune prin satelit are acum mult mai puțini beneficiari datorită tendinței de tăiere a cablurilor în care oamenii preferă să vizioneze televiziunea de streaming bazată pe internet.
3. Radio Prin satelit:
un radio prin satelit sau un radio cu abonament (SR) este practic un semnal radio digital care este transmis de un satelit de comunicații și acesta acoperă de obicei o gamă geografică mai largă decât semnalele radio terestre. Radio prin satelit oferă servicii de difuzare audio în unele țări, printre care și SUA. Serviciile Mobile, cum ar fi SiriusXM și Worldspace, permit ascultătorilor să călătorească pe continent și să se adapteze la aceeași programare audio oriunde. Serviciile, cum ar fi Music Choice sau Conținutul furnizat de Muzak prin satelit, au nevoie de un receptor cu locație fixă și de o antenă de antenă. În toate cazurile, antena ar trebui să aibă o vedere clară asupra sateliților. În locurile care au clădiri înalte, poduri sau chiar garaje de parcare care ascund semnalul, repetoarele pot fi folosite pentru a pune semnalul la dispoziția ascultătorilor.
4. Amatuer radio Satellite:
operatorii de radio amatori folosesc sateliți amatori, care au fost creați special pentru traficul radio amator. Majoritatea acestor sateliți funcționează ca repetoare spațiale și sunt utilizate în general de amatori echipați cu UHF sau VHF echipamente radio și antene foarte direcționale precum yagis sau antene de vase. Datorită costurilor de lansare, majoritatea sateliților amatori sunt lansați pe orbite joase ale pământului și sunt proiectați să facă față doar câtorva contacte scurte la un moment dat.
5. Internet prin satelit:
accesul la Internet prin satelit se referă la accesul la Internet făcut posibil prin intermediul sateliților de comunicații. Astăzi, serviciul de internet prin satelit de calitate pentru consumatori este de obicei oferit oamenilor prin sateliți geostaționari care pot oferi viteze de date relativ mari, în special datorită sateliților mai noi care utilizează banda Ku pentru a atinge viteze de date în aval de până la 506 Mbit/s. După anii 1990, tehnologia de comunicații prin satelit a fost utilizată ca mijloc de conectare la Internet folosind conexiuni de date în bandă largă. Acest lucru este util în special pentru persoanele din zone îndepărtate care nu pot beneficia de o conexiune în bandă largă.
6. Sateliții utilizați în scopuri militare:
sateliții de comunicații sunt, de asemenea, utilizați pentru aplicații de comunicații militare, cum ar fi sistemele globale de comandă și Control. Sistemele militare care utilizează sateliți de comunicații sunt MILSTAR, DSCS și FLTSATCOM din Statele Unite, sateliți NATO, sateliți din Marea Britanie (de exemplu, Skynet) și sateliți din fosta Uniune Sovietică. India are și un prim satelit de comunicații militare GSAT-7, transponderele sale funcționează în benzile UHF, F, C și Ku. Sateliții militari operează de obicei în benzile de frecvență UHF, SHF sau EHF (cunoscute și sub numele de banda Ka).
comunicarea prin satelit astăzi
de la lansarea primului satelit Sputnik 1, au fost lansați aproximativ 8.900 de sateliți din peste 40 de țări. Conform unei estimări din 2018, 5.000 sunt pe orbită. Din acești 5.000, 63% dintre sateliții operaționali sunt pe orbita Pământului scăzut, 6% sunt pe orbita Pământului mediu (la 20.000 km), 29% Sunt pe orbita geostaționară (la 36.000 km) și restul de 2% sunt pe orbita eliptică. Unele stații spațiale mari au fost de fapt lansate în părți și asamblate pe orbită. Este important de menționat că din cei 5.000 de sateliți aflați pe orbită, doar 1.900 erau operaționali în 2018, în timp ce restul au devenit acum resturi spațiale.
într-adevăr, poluarea spațială cauzată de aceste resturi spațiale este o mare problemă astăzi. Deci, ce este resturile spațiale? Resturile spațiale se referă la resturile naturale găsite în sistemul solar, deci includ asteroizi, comete și meteoroizi. Dar nu se mai limitează doar la aceste corpuri. De la începutul programului de resturi orbitale NASA din 1979, termenul se referă și la deșeurile spațiale sau gunoiul spațial care este generat din masa obiectelor defuncte, create artificial în spațiu, în special pe orbita Pământului. Acestea includ sateliți vechi și etape de rachete uzate și fragmentele din dezintegrarea și coliziunile lor. În decembrie 2016, cinci coliziuni prin satelit au generat resturi spațiale. Resturile spațiale sunt, de asemenea, cunoscute sub numele de gunoi spațial, gunoi spațial, gunoi spațial sau resturi orbitale.
astăzi, se fac mai mulți pași pentru a face față acestor resturi. SUA. are un set de practici standard pentru atenuarea deșeurilor orbitale civile (NASA) și militare (DoD și USAF), la fel ca Agenția Spațială Europeană. În 2007, organizația internațională pentru Standardizare (ISO) a început să pregătească un standard internațional pentru atenuarea deșeurilor spațiale. Germania și Franța au emis obligațiuni pentru a proteja proprietățile împotriva daunelor provocate de resturi.
o altă abordare a atenuării resturilor este Proiectarea arhitecturii misiunii astfel încât să lase întotdeauna racheta a doua etapă într-o orbită geocentrică eliptică cu un perigeu scăzut, asigurând astfel dezintegrarea orbitală rapidă și evitând resturile orbitale pe termen lung din corpurile rachetelor uzate. Îndepărtarea externă a resturilor spațiale nu a văzut mulți beneficiari în primul rând pentru că s-a dovedit a nu fi rentabilă. în aprilie 2018 a fost lansată Misiunea RemoveDEBRIS. Această misiune își propune să testeze eficiența mai multor tehnologii Active de îndepărtare a resturilor (ADR) pe ținte simulate pe orbita joasă a Pământului. Va face acest lucru prin efectuarea mai multor experimente planificate, iar platforma este echipată în consecință cu o plasă, un harpon, un instrument cu laser, o dragsail și doi CubeSats (sateliți de cercetare în miniatură). RemoveDEBRIS a fost lansat la bordul navei spațiale SpaceX Dragon refill ca parte a misiunii CRS-14 și a ajuns la Stația Spațială Internațională (ISS) pe 4 aprilie 2018.