Sep 18, 2019 av Team YoungWonks *
hur fungerar satellitkommunikation? Med tanke på omfattande satelliter används idag för kommunikation – bland annat-är detta en allt viktigare fråga. Vilket leder oss till ämnet för vår senaste blogg. Men innan vi tittar på hur satelliter hjälper oss att kommunicera över stora avstånd, låt oss börja från början.
vad är en satellit?
en satellit är i princip alla objekt som kretsar (eller med andra ord kretsar) runt ett annat objekt i rymden. Vissa satelliter är naturliga, medan andra är konstgjorda (konstgjorda). Månen är ett exempel på en naturlig satellit som kretsar runt jorden. I solsystemet finns sex planetariska satellitsystem som innehåller 185 kända naturliga satelliter.
idag hänvisar termen satellit vanligtvis till konstgjorda föremål som flyger i rymden. Ungefär som deras naturliga motsvarigheter, dessa bana en planet och den viktigaste skillnaden är att de har avsiktligt placerats i omloppsbana.
Sputnik 1 är världens första artificiella satellit. Det lanserades i rymden den 4 oktober 1957 av Sovjetunionen. Sedan dess har cirka 8 900 satelliter från mer än 40 länder lanserats.
det är viktigt att notera här att satelliter används för flera ändamål. Till exempel, de kan användas för att göra stjärnkartor och kartor över planetytor, och även ta bilder av planeter de lanseras i. Vanliga typer inkluderar militära och civila jordobservationssatelliter, kommunikationssatelliter, navigationssatelliter, vädersatelliter och rymdteleskop. Satelliter är vanligtvis halvoberoende datorstyrda system. Satellitsubsystem utför många uppgifter, såsom kraftproduktion, termisk kontroll, telemetri, attityd.
faktum är att rymdstationer och mänskliga rymdfarkoster i omlopp också är satelliter. Satellitbanor skiljer sig mycket beroende på syftet med satelliten och klassificeras på ett antal sätt. Välkända (överlappande) klasser inkluderar låg jordbana, polär bana och geostationär bana.
hur lanseras dessa satelliter i rymden? Detta görs med ett lanseringsfordon, i grunden en raket som placerar satelliten i omloppsbana. Oftast lyfter raketen från en startplatta på land men det finns några som har lanserats till sjöss från en ubåt eller en mobil Maritim plattform eller ombord på ett plan.
i den här bloggen ska vi titta närmare på kommunikationssatelliter. De kallas så för att de används för kommunikationsändamål.
vad är en kommunikationssatellit?
en kommunikationssatellit är en artificiell satellit som reläer och förstärker radiotelekommunikationssignaler genom en transponder. Det skapar i grunden en kommunikationskanal mellan en källsändare och en mottagare på olika platser på jorden. Kommunikationssatelliter används för TV, Telefon, radio, internet och militära applikationer. Det finns för närvarande 2 134 kommunikationssatelliter i jordens bana och dessa omfattar både privata och statliga organisationer. Flera är i geostationär bana 22.236 miles (35.785 km) ovanför ekvatorn, så att satelliten verkar stillastående vid samma punkt på himlen. Omloppsperioden för dessa satelliter är densamma som jordens rotationshastighet, vilket i sin tur gör att markstationernas parabolantenner kan riktas permanent mot den platsen; de behöver inte röra sig och spåra den. Eftersom de högfrekventa radiovågorna som används för telekommunikationslänkar färdas med siktlinje, hindras de av jordens kurva. Vad dessa kommunikationssatelliter gör är att de vidarebefordrar signalen runt jordens kurva, vilket möjliggör kommunikation mellan allmänt borttagna geografiska punkter. Kommunikationssatelliter använder ett brett utbud av radio-och mikrovågsfrekvenser. För att undvika signalstörningar har internationella organisationer regler som anger vilka frekvensområden (eller band) vissa organisationer får använda. Denna fördelning av band minskar risken för signalstörningar.
satellitbanor
satelliter kan klassificeras enligt deras banor. Som tidigare nämnts är många geostationära satelliter, eftersom de har en geostationär bana (GEO), som ligger 22 236 miles (35 785 km) från jordens yta. Här verkar satelliten vara i samma position på himlen när den ses av markobservatörer. Så här behöver markantenner inte spåra satelliten över himlen.
medium Earth Orbit (MEO) satelliter är de som ligger närmare jorden; deras orbitalhöjder varierar från 2000 till 36 000 kilometer (1200 till 22400 mi) ovanför jorden. Regionen under medelstora banor är cirka 160 till 2000 kilometer (99 till 1243 mi) ovanför jorden och kallas låg jordbana (LEO). med Meo-och LEO-satelliter som kretsar runt jorden snabbare är de inte ständigt synliga på himlen vid en fast punkt på jorden. Istället verkar de korsa himlen och” sätta ” när de går bakom jorden. Detta innebär att erbjuda kontinuerliga kommunikationstjänster med dessa lägre omloppssatelliter skulle behöva ett större antal satelliter, vilket säkerställer att minst en av dem alltid är på himlen för att underlätta överföring av kommunikationssignaler. Men det är också viktigt att notera att på grund av deras relativt kortare avstånd till jorden är deras signaler mycket starkare.
Satellitkonstellationer
en grupp satelliter som arbetar tillsammans kallas en satellitkonstellation. Två sådana konstellationer, som ska erbjuda satellittelefontjänster (främst till avlägsna områden), är Iridium-och Globalstar-systemen. Iridium-systemet har 66 satelliter. Det är också möjligt idag att tillhandahålla diskontinuerlig täckning med hjälp av en satellit med låg jordbana som kan lagra data som tas emot när de passerar över en del av jorden och sänder den senare medan de passerar över en annan del. KASKADSYSTEMET som används av Kanadas cassiope-kommunikationssatellit är ett lämpligt exempel.
ökning av kommunikationssatelliter
Sputnik 1 var världens första konstgjorda jordsatellit; den placerades i omlopp av Sovjetunionen den 4 oktober 1957. Vid den tiden var den utrustad med en inbyggd radiosändare som arbetade på två frekvenser: 20.005 och 40.002 MHz. Sputnik 1 lanserades som ett stort steg i utforskningen av rymd-och raketutveckling.
som sagt, det placerades inte i omlopp för att skicka data från en punkt på jorden till en annan. Den första satelliten till reläkommunikation var faktiskt Pioneer 1, en avsedd månsond. Rymdfarkosten gjorde det halvvägs till månen och flög tillräckligt högt för att utföra proof of concept-reläet för telemetri över hela världen: först från Cape Canaveral till Manchester, England; sedan från Hawaii till Cape Canaveral; och slutligen över hela världen från Hawaii till Manchester.
tillämpningar / användning av kommunikationssatelliter
1. Satellittelefoner:
de är den första och historiskt viktigaste användningen av kommunikationssatelliter. Det fasta allmänna telefonnätet bär telefonsamtal från fasta telefoner till en jordstation, varifrån de överförs till en geostationär satellit. Nedlänken följer en analog väg. Med betydande förbättringar av ubåtkommunikationskablar genom användning av fiberoptik används satelliter inte längre för fast telefoni i samma skala. Men det betyder inte att satelliter inte längre används för kommunikation. Avlägsna platser som Ascension Island, Saint Helena, Diego Garcia och Påskön har inga ubåtskablar i drift, så dessa områden behöver satellittelefoner. Satellitkommunikation behövs också i kontinenter och länder där fasta telekommunikationer är sällsynta till obefintliga – säg i Antarktis, Grönland stora regioner i Sydamerika, Afrika, Kanada, Kina, Ryssland och Australien.
annan markanvändning för satellittelefoner inkluderar fartyg till sjöss, riggar till sjöss, säkerhetskopiering för sjukhus, militär och rekreation. Vanligtvis fungerar satellittelefonsystem via ett lokalt telefonsystem i ett isolerat område med en länk till telefonsystemet i ett huvudområde. Det finns också tjänster som skickar en radiosignal till ett telefonsystem. I det här exemplet kan nästan vilken typ av satellit som helst användas. Satellittelefoner når ut direkt till en konstellation av antingen geostationära eller låg jordbana satelliter. Samtal vidarebefordras sedan till en satellitteleport som är ansluten till det allmänna telefonnätet.
2. Satellit-TV:
Satellit-TV är när TV-programmering levereras till tittarna genom att vidarebefordra den från en kommunikationssatellit som kretsar runt jorden direkt till betraktarens plats. Signalerna tas emot via en utomhus parabolantenn som kallas en parabolantenn och en lågbrusblock downconverter. En satellitmottagare-antingen en extern digitalbox eller en inbyggd TV-mottagare – avkodar önskat TV-program för visning på en TV-apparat. Satellit-tv erbjuder ett brett utbud av kanaler och tjänster. Det är den enda tv som finns i många avlägsna områden som inte har markbunden TV eller kabel-TV-tjänst. Moderna systemsignaler överförs från en kommunikationssatellit på Ku-bandfrekvenserna (12-18 GHz) som bara behöver en liten skål mindre än en meter i diameter. till skillnad från tidiga system som använde analoga signaler använder moderna digitala signaler som möjliggör överföring av den moderna TV-standarden hd-tv, tack vare den mycket förbättrade spektraleffektiviteten hos digital sändning. Från och med 2018 är de enda kanalerna som förlitar sig på satellitsändning i analoga signaler Brasiliens Star One C2 och amerikansk kanal C-SPAN på AMC-11. Olika mottagare krävs för de två typerna. Vissa sändningar och kanaler är okrypterade och därmed fritt att sändas eller fritt att visa. Andra kanaler överförs med kryptering (betal-tv), som behöver tittaren att prenumerera och betala en månadsavgift för att ta emot programmeringen. Satellit-TV-konsumtion har nu mycket mindre tagare på grund av sladdskärningstrenden där människor föredrar att titta på internetbaserad strömmande TV.
3. Satellitradio:
en satellitradio eller abonnemangsradio (SR) är i grunden en digital radiosignal som vidarebefordras av en kommunikationssatellit och detta täcker vanligtvis ett bredare Geografiskt område än markbundna radiosignaler. Satellitradio tillhandahåller ljudsändningstjänster i vissa länder, bland dem är USA. Mobila tjänster, som SiriusXM och Worldspace, låter lyssnare resa över kontinenten och ställa in samma ljudprogrammering var som helst. Tjänster, som musikval eller Muzaks satellitlevererade innehåll, behöver en mottagare med fast plats och en skålantenn. I alla fall bör antennen ha en tydlig bild av satelliterna. På platser som har höga byggnader, broar eller till och med parkeringsgarage som döljer signalen kan repeaters användas för att göra signalen tillgänglig för lyssnare.
4. Amatuer Radio Satellite:
Amatörradiooperatörer använder sig av amatörsatelliter, som har skapats speciellt för amatörradiotrafik. De flesta av dessa satelliter fungerar som spaceborne repeaters, och används i allmänhet av amatörer utrustade med UHF eller VHF radioutrustning och mycket riktningsantenner som Yagis eller dish antenner. På grund av lanseringskostnader lanseras de flesta amatörsatelliter i låga jordbanor och är utformade för att hantera endast några korta kontakter vid en given tidpunkt.
5. Satellitinternet:
Satellitinternetåtkomst avser Internetåtkomst som möjliggörs genom kommunikationssatelliter. Idag erbjuds vanligtvis satellit-internettjänst för konsumentkvalitet till människor via geostationära satelliter som kan ge relativt höga datahastigheter, särskilt tack vare nyare satelliter som använder Ku-band för att uppnå nedströms datahastigheter upp till 506 Mbit/s. Efter 1990-talet har satellitkommunikationsteknik använts som ett sätt att ansluta till Internet med bredbandsdataanslutningar. Detta är särskilt användbart för personer i avlägsna områden som inte kan utnyttja en bredbandsanslutning.
6. Satelliter som används för militära ändamål:
kommunikationssatelliter används också för militära kommunikationsapplikationer, såsom globala kommando-och kontrollsystem. Militära system som använder kommunikationssatelliter är MILSTAR, DSCS och FLTSATCOM i USA, NATO-satelliter, Brittiska satelliter (till exempel Skynet) och satelliter från det tidigare Sovjetunionen. Indien har också en första militär kommunikationssatellit GSAT-7, dess transpondrar fungerar i UHF, F, C och Ku bandband. Militära satelliter fungerar vanligtvis i UHF, SHF eller EHF (även känt som Ka-band) frekvensband.
satellitkommunikation idag
Sedan lanseringen av den första satelliten Sputnik 1 har cirka 8 900 satelliter från mer än 40 länder lanserats. Enligt en uppskattning från 2018 är 5 000 i omlopp. Av dessa 5 000 befinner sig 63% av operativa satelliter i jordbana med låg jord, 6% är i medium jordbana (vid 20 000 km), 29% är i geostationär bana (vid 36 000 km) och de återstående 2% är i elliptisk bana. Vissa stora rymdstationer har faktiskt lanserats i delar och monterats i omlopp. Det är viktigt att notera att av de 5 000 satelliterna i omloppsbana var endast 1 900 i drift 2018, medan resten nu har blivit rymdskräp.
faktum är att rymdföroreningar orsakade av detta rymdskräp är ett stort problem idag. Så vad är rymdskräp? Rymdskräp hänvisar till det naturliga skräp som finns i solsystemet, så det inkluderar asteroider, kometer och meteoroider. Men det är inte längre begränsat bara till dessa kroppar. Sedan början av NASA: s Orbital Debris-Program 1979 hänvisar termen också till rymdavfall eller rymdavfall som genereras från massan av nedlagda, artificiellt skapade föremål i rymden, särskilt i jordens omlopp. Dessa inkluderar gamla satelliter och tillbringade raketsteg och fragmenten från deras sönderdelning och kollisioner. Från och med December 2016 har fem satellitkollisioner genererat rymdskräp. Rymdskräp är också känt som rymdavfall, rymdskräp, rymdskräp eller orbitalskräp.
idag tas flera steg för att hantera sådant skräp. USA. har en uppsättning standardmetoder för civil (NASA) och militär (DoD och USAF) orbital-debris mitigation, ungefär som Europeiska rymdorganisationen. År 2007 började internationella organisationen för standardisering (ISO) förbereda en internationell standard för begränsning av rymdskräp. Tyskland och Frankrike har skrivit obligationer för att skydda egendom från skräpskador.
ett annat tillvägagångssätt för att minska skräp är att utforma uppdragsarkitekturen för att alltid lämna raketens andra steg i en elliptisk geocentrisk bana med en låg perigee, vilket säkerställer snabbt orbitalförfall och undviker långsiktigt orbital skräp från förbrukade raketkroppar. Extern borttagning av rymdskräp har inte sett många tagare främst eftersom det har visat sig vara kostnadseffektivt.
i April 2018 lanserades RemoveDEBRIS-uppdraget. Detta uppdrag syftar till att testa effektiviteten hos flera ADR-tekniker (Active Debris Removal) på mock-mål i låg jordbana. Det kommer att göra det genom att utföra flera planerade experiment och plattformen är följaktligen utrustad med ett nät, en harpun, ett laserintervall instrument, en dragsail och två CubeSats (miniatyrforskningssatelliter). RemoveDEBRIS lanserades ombord på rymdfarkosten SpaceX Dragon refill som en del av CRS-14-uppdraget och anlände till International Space Station (ISS) den 4 April 2018.