Спутниковые системы

                   Рис. «Navstar-GPS», спутник второго  

                   поколения.

В настоящее время работают или готовятся к развёртыванию следующие системы спутниковой навигации:

                  GPS

Принадлежит министерству обороны США. Этот факт, по мнению некоторых государств, является её главным недостатком. Устройства поддерживающие навигацию по GPS являются самыми распространёнными в мире. Также известна под более ранним названием NAVSTAR.

                  ГЛОНАСС

Принадлежит министерству обороны России. Система, по заявлениям разработчиков наземного оборудования, будет обладать некоторыми техническими преимуществами по сравнению с GPS. После 1996 года спутниковая группировка сокращалась и к 2002 году практически полностью пришла в упадок. Была полностью восстановлена только в конце 2011 года. Отмечается малая распространенность клиентского оборудования. К 2025 году предполагается глубокая модернизация системы.

                  Бэйдоу

Развёртываемая Китаем подсистема GNSS предназначена для использования только в этой стране. Особенность — небольшое количество спутников, находящихся на геостационарной орбите. В настоящий момент выведено на орбиту Земли восемь навигационных спутников. Согласно планам, к 2012 году она сможет покрывать Азиатско-Тихоокеанский регион, а к 2020 году, когда количество спутников будет увеличено до 35, система «Бэйдоу» сможет работать как глобальная. Реализация данной программы началась в 2000 году. Первый спутник вышел на орбиту в 2007-ом.

                  Galileo

Европейская система, находящаяся на этапе создания спутниковой группировки. Планируется полностью развернуть спутниковую группировку к 2020 году.

                  IRNSS

Индийская навигационная спутниковая система, в состоянии разработки. Предполагается для использования только в этой стране. Первый спутник был запущен в 2008 году.

Космический аппарат (КА) — общее название технических устройств, используемых для выполнения разнообразных задач в космическом пространстве, а также проведения исследовательских и иного рода работ на поверхности различных небесных тел. Средствами доставки космических аппаратов на орбиту служат ракеты-носители или самолёты.

Космический аппарат, одной из основных задач которого является транспортировка людей или оборудования в верхней части земной атмосферы — так называемом, ближнем космосе, называют космическим кораблём (КК) или космическим летательным аппаратом (КЛА)

Рис. Космический аппарат

Астрономический спутник — космический аппарат, сконструированный для проведения астрономических наблюдений из космоса. Потребность в таком видеобсерваторий возникла из-за того, что земная атмосфера задерживает гамма-, рентгеновское и ультрафиолетовое излучение космических объектов, а также большую часть инфракрасного.

Космические телескопы оборудуют устройствами для сбора и фокусировки излучения, а также системами преобразования и передачи данных, системой ориентации, иногда двигательными системами.

Спутник связи — искусственный спутник Земли, специализированный для ретрансляции радиосигнала между точками на поверхности земли, не имеющими прямой видимости.

Спутник связи, принимает спектр частот с сигналами наземных станций, направленных на него, усиливает и излучает обратно на Землю.

Зона, в которой возможен прием спутникового сигнала, называется зоной покрытия. Зона покрытия определяется положением на орбите, ориентацией и техническими характеристиками спутника.

Рис. Спутник связи Вооруженных сил СШАMILSTAR

Геодезические спутники - искусственные спутники Земли, запускаемые в качестве объектов наблюдения для решения задач спутниковой геодезии. Материалами для решения таких задач служат измеренные в результате наблюдений направления на тот или иной спутник (позиционные наблюдения) и расстояния до него.

Геофизический спутник - искусственный спутник Земли (ИСЗ), конструкция и научное оборудование, которого предусматривают проведение исследований геофизических параметров — плотности атмосферы, геомагнитного поля, радиационного поля Земли и др. На ИСЗ могут выполняться как отдельные измерения, так и комплексные геофизические исследования, позволяющие изучать коррелирование отдельных параметров между собой. Первым ИСЗ такого типа является 3-й советский искусственный спутник Земли (запущен в 1958). В 1964 и позже в США запущены серии орбитальных геофизических обсерваторий (ОГО) и полярных орбитальных геофизических обсерваторий (ПОГО), на которых проведены разнообразные геофизические измерения, в частности в зоне полярных сияний и в полярной шапке.

Рис. Китайский геофизический спутник SJ-1, запущенный на орбиту в 1971 году

Трансляционные спутники - к ним относятся, следующие: радиовещательная спутниковая служба предназначена для приема телевизионных и радиовещательных программ и является главной службой систем непосредственного телевизионного вещания (НТВ), спутникового телевизионного вещания и спутникового непосредственного радиовещания.

В настоящее время все системы телерадиовещания строятся на базе спутников на геостационарной орбите. В этой области телекоммуникаций, где основное требование к системе — сплошное покрытие обслуживаемых территорий, преимущества ССС перед другими средствами связи проявляются в наибольшей степени.

Одним из важных направлений развития телерадиовещания является интерактивное телевидение, которое позволяет удовлетворить индивидуальные запросы пользователей путем трансляции по спутниковым каналам заказных телепрограмм, а также предоставления возможностей интерактивного обмена в процессе телепередач. В таком случае пользователь из пассивного потребителя вещательной информации превращается в активного участника программы.

Основные характеристики спутников.

Спутниковое вещание — передача радиовещательных программ (телевизионных и звуковых) от передающих земных станций к приемным через космическую станцию (активный ретранслятор). Таким образом, спутниковое вещание — это частный случай спутниковой связи, которая отличается передачей определенного класса симплексных сообщений, принимаемых одновременно несколькими земными станциями или большим числом приемных станций (циркулярная передача).

ИСЗ состоит из космической платформы и полезной нагрузки. Общая масса спутника в 2500…3000 кг.

Конструкция ИСЗ должна выдерживать статические и динамические нагрузки, возникающие при запуске ракеты-носителя, при включении апогейного двигателя, и различного рода орбитальные возмущения. Динамические нагрузки, вызываемые работой стартовой установки, очень велики и состоят из механических и акустических ударов и вибраций, связанных с работой двигателя и возникающих в процессе движения. Пропускная способность транспондера ИСЗ зависит в некоторой степени не только от основных показателей — полосы пропускания и ЭИИМ, но и от других параметров, определяющих искажения передаваемых сигналов — линейности амплитудной характеристики, величины AM — ФМ преобразования и др. Эти параметры влияют на взаимные помехи между сигналами различных земных станций, на достоверность приема сигналов и тем самым на энергетические потери, обусловленные прохождением сигналов через неидеальный тракт бортового ретранслятора ИСЗ.

После коммутатора (4) сигнал поступает на усилитель (2), смеситель (5), на оконечный усилитель мощности (6) и передающую антенну. На схеме не показаны резервные элементы и устройства переключения на резерв. Эти устройства достаточно сложны, поскольку степень резервирования различна для каждого элемента тракта в зависимости от его надежности, важности для жизнеспособности ИСЗ, продолжительности срока службы (рис. 4.7).

В околоземном пространстве на высотах ГСО спутник подвергается воздействию ряда факторов космической среды, сокращающих срок его службы. В самых трудных условиях эксплуатируются устройства, элементы и материалы, расположенные вне герметичных отсеков на внешней поверхности ИСЗ. Приборы, находящиеся внутри ИСЗ (в гермоконтейнерах), главным образом «атакует» проникающая радиация — корпускулярные излучения большой энергии: космические лучи, в частности тяжелые ядра. Наиболее интенсивными первичными факторами, влияющими на внешнюю поверхность ИСЗ и его работоспособность, являются космический вакуум, потоки плазмы, корпускулярные и магнитные излучения, микрометеориты. 

Орбитальные космические станции

«МИР»

Станция "Мир" стала практически первой международной многоцелевой научной космической станцией. Она представляла собой сложную многомодульную структуру, каждая из которых была ориентирована на выполнение определенных задач.

Проект станции стал намечаться еще в 1976 году. В августе 1978 года был завершен эскизный проект станции. В феврале 1979 года СССР начал работу над созданием станции нового поколения, началась разработка базового блока, бортового и научного оборудования. Не смотря на многообещающий проект, к началу 1984 года все ресурсы были брошены на программу "Буран", и работы над станцией практически заморозилась. Лишь вмешательство секретаря ЦК КПСС Григория Романова помогло завершить работы по созданию станции "Мир". Над созданием станции работали 280 организаций под эгидой 20 министерств и ведомств. 20 февраля 1986 года на орбиту была выведена базовая конструкция станции. Это послужило отправной точкой, после которой в течение 10 лет к ней были пристыкованы еще 6 модулей.

Рис. Блоки станции «Мир»

Станцию посещало множество иностранных экипажей. На ней побывали 15 экспедиций, из них 14 были международными. В рамках программы "Мир — Шаттл" было осуществлено семь кратковременных экспедиций с помощью челнока "Атлантис", одна с помощью челнока "Индевор" и одна с помощью челнока "Дискавери", во время которых на станции побывали 44 астронавта.

В конце 1990-х годов на станции началось множество проблем из-за постоянного выхода из строя различных приборов и систем. Это стало началом ее конца. Через некоторое время правительство РФ, ссылаясь на дороговизну дальнейшей эксплуатации, несмотря на многочисленные проекты спасения станции, приняло решение затопить ее. 23 марта 2001 года, проработавшая в три раза дольше первоначально установленного срока станция, была затоплена в специальном районе в южной части Тихого океана, рядом с островами Фиджи. За весь срок существования станции на ней побывали 104 космонавта из 12 стран.