Introduction to Satellite Communication 3rd Edition

6.1
Overview of Communications Spacecraft
The design, manufacture, and operation of a communications satellite are no simple
matter, complicated by the fact that it must survive the rigors of launch and
deployment in orbit, followed by many years of satisfactory operation without
physical intervention by human beings. In laypersons’ terms, we assume that a
certified repair person cannot travel to orbit to repair or reconfigure a satellite.
That is certainly the case for GEO satellites, but it is not economically feasible
even for large constellations of LEO satellites. It is critical that the payload and
the bus work hand in hand to establish a highly efficient radio repeater on a
stable space platform. The result is shown in Figure 6.1, which illustrates a typical
geostationary communications satellite serving a country or region of a continent.
At an altitude of approximately 36,000 km, a beam with dimensions 3 degrees by
8 degrees would cover an area the size of the United States. From the standpoint
of a typical LEO satellite, the coverage is more limited in area simply because the
satellite is much closer to Earth.
195

---

196
Spacecraft and Repeater
Figure 6.1
Coverage of a land area from GEO requires the generation and control of a pencil beam
onboard the satellite.
Figure 6.2 indicates the general arrangement of the spinner and three-axis bus
designs. The spinner employs a drum-shaped solar panel that is able to produce
continuous dc power as the spacecraft rotates at approximately 60 rpm. In contrast,
the three-axis spacecraft uses flat solar panes that are separately pointed at the sun
while the body of the spacecraft is pointed at Earth.
All communications satellites use solar cells connected in arrays to convert
sunlight into DC power. This provides prime power for all operating electrical and
electronic equipment on a continuous basis. The bus section also contains one or
more energy storage batteries for use during eclipse periods when the solar arrays
are blocked from the sun by the earth or moon. Figure 6.2 illustrates the standard
three axis
configuration of the spacecraft that keeps the two flat-panel solar arrays