|
i
спутника-ре-
транслятора относительно плоскости экватора различают низкие эк-
ваториальные (
i
= 0
), полярные (
i
= 90
◦
) и наклонные орбиты.
Системы с использованием спутников на низких наклонных и по-
лярных орбитах применяются в течение более чем 30 лет для научно-
исследовательских целей, дистанционного зондирования, навигации,
Принципы построения спутниковых систем связи
13
метеорологических наблюдений, фотографирования поверхности Зем-
ли и для других специальных целей. В последние годы началось ин-
тенсивное освоение этого вида орбит высотой от 700 до 1500 км, а
также орбит экваториальных, высотой 2000 км, для мобильной и пер-
сональной видов связи.
Низкие орбиты выигрывают по сравнению с другими видами ор-
бит в энергетических параметрах, но проигрывают в продолжитель-
ности сеансов связи и времени активного существования ИСЗ. Так,
при периоде обращения аппарата 100 мин в среднем 30 % времени он
находится на теневой стороне Земли, а его аккумуляторные батареи
работают в режиме 5000 циклов зарядки/разрядки в год, что значи-
тельно сокращает срок их службы.
Выбор орбит в диапазоне высот 500...2000 км для низкоорбиталь-
ных систем не случаен, так как при высоте менее 500 км плотность ат-
мосферы относительно высока и имеется повышенное сопротивление
воздуха, вызывающее деградацию орбиты с постепенным снижением
высоты апогея. Уменьшение высоты орбиты приводит также к необ-
ходимости увеличения частоты маневров по увеличению высоты для
сохранения параметров орбиты и к повышенному расходу топлива.
Длительная работа электронной бортовой аппаратуры на орбитах
выше 1500 км из-за наличия радиационного пояса Ван Алена прак-
тически невозможна без специальных методов защиты, что ведет к
существенному усложнению аппаратуры и увеличению ее массы.
Со снижением высоты орбиты все более уменьшается площадь
зоны обслуживания и требуется большее количество спутников для
глобального обслуживания территории. Для низкоорбитальной сис-
темы глобальной связи с непрерывным обслуживанием территории
количество ИСЗ в орбитальной группировке должно быть не менее 48.
Период обращения спутников на таких орбитах составляет от 90 мин
до 2 ч с максимальным временем пребывания в зоне видимости не
более 10...15 мин.
Эллиптические орбиты
Параметрами эллиптической орбиты являются период обращения
ИСЗ вокруг Земли и эксцентриситет эллипса орбиты. В настоящее
время на практике применяются несколько основных типов эллипти-
ческих орбит с большим эксцентриситетом.
За счет значительной высоты апогея спутник на эллиптической
орбите большую часть времени находится в зоне видимости опреде-
ленного региона и обеспечивает непрерывную связь в течение дово-
льно длительного времени. Так, спутник на орбите типа «Молния» с
14
Р а з д е л 1
апогеем 40000 км и перигеем 460 км может обеспечить сеансы связи
длительностью 8...10 час.
Эти параметры объясняются медленным движением спутника в
области апогея и определяют систему связи с как бы геостационарной
(квазигеостационарной) орбитой при использовании одного спутника
из общего семейства в течение 3,5 ч.
Низкий апогей орбиты типа «Молния» приводит к повторяющим-
ся пересечениям спутником пояса повышенной радиации и, соответст-
венно, к сокращению срока его службы. По этой причине может быть
выбрана высокоэллиптическая орбита (ВЭО) с более высоким периге-
ем (примерно 20 тыс. км), апогеем (примерно 50 тыс. км) и периодом
обращения 24 ч.
Достоинства и определенные преимущества ВЭО:
•
обширная зона видимости северного полушария, в котором про-
живает большая часть человечества, а также его приполярных
областей;
•
возможность размещения на ВЭО нескольких десятков независи-
мых сетей связи с одинаковыми параметрами и смещенной дол-
готой апогея;
•
обеспечение для земных станций в высоких широтах более высо-
ких углов подъема антенн над горизонтом для уменьшения внеш-
них шумов окружающей среды и экранирования соседними зда-
ниями при неровном рельефе местности;
•
меньшие затраты энергии при выводе спутника на орбиту и под-
держании ее параметров по сравнению с геостационарным спут-
ником.
В то же время ВЭО имеет и существенные недостатки по срав-
нению со стационарной орбитой, поскольку антенны земных станций
должны постоянно отслеживать движение спутника по орбите, а чис-
ло сменяющихся спутников в составе одной сети связи должно быть
достаточно большим либо на земных станциях должна применяться
слабонаправленная неподвижная антенна.
При остронаправленной земной антенне во время связи необходи-
мо осуществлять наведение главного лепестка диаграммы направлен-
ности с одного спутника на другой, а в случае сети с слабонаправлен-
ными антеннами земных станций это необходимо выполнять только
для антенны центральной станции.
В течение сеанса связи изменяется расстояние от спутника до по-
верхности Земли, площадь зоны покрытия и уровень сигнала, а также
требуется коррекция точки прицеливания антенны спутника в про-
цессе сеанса связи.
Do'stlaringiz bilan baham: |
