يمكن وضع قمر الاتصالات في مدار أرضي منخفض، أو مدار أرضي متوسط ​​الارتفاع، أو مدار ثابت بالنسبة للأرض، تكون ارتفاعاته فوق سطح الأرض (بالترتيب) حوالي 1000، و10000، و36000 كيلومتر. ويمر النوع الأول من المدارات أسفل حزامين من إشعاعات الأرض، والنوع الثاني - بينهما، والثالث - فوقهما. سم.أَجواء .

في المدار الثابت بالنسبة للأرض، يقوم القمر الصناعي بدورة واحدة حول الأرض كل يوم بالضبط. وبما أن الأرض تقوم أيضًا خلال هذا الوقت بدورة واحدة حول محورها، فإن القمر الصناعي يظهر ثابتًا عند خط الاستواء. الميزة الرئيسية للمدار الثابت بالنسبة للأرض هي أن هوائيات الراديو الأرضية لا تحتاج إلى تتبع الأقمار الصناعية التي تتحرك عبر السماء؛ ما عليك سوى توجيه الهوائي دائمًا إلى نقطة واحدة طوال عمر القمر الصناعي. عيبها الرئيسي هو التأخير بحوالي ربع ثانية بين إرسال إشارة الراديو من محطة راديو أرضية واستقبال أخرى، والذي ينشأ بسبب المسافات الكبيرة التي يجب أن تقطعها الإشارة.

الميزة الرئيسية للمدار الأرضي المنخفض هي أنه يلزم وجود مركبة إطلاق أقل قوة لإطلاقه فيه. ونظرًا لأن المسافة من محطة الراديو الأرضية إلى القمر الصناعي أقصر، فقد تكون معدات القمر الصناعي أقل قوة. ومع ذلك، فإن الأقمار الصناعية في مثل هذه المدارات تتحرك بالنسبة لمحطات الراديو الأرضية، لذلك هناك حاجة إلى هوائيات التتبع لضمان استمرارية التغطية ولا يمكن القيام بذلك باستخدام قمر صناعي واحد فقط.

الوسائل التقنية.

تتطلب الاتصالات عبر الأقمار الصناعية ثلاثة أنواع من الوسائل التقنية: الأقمار الصناعية ومحطات الراديو الأرضية ومركبات الإطلاق لإطلاقها في المدار. وتختلف هذه الوسائل التقنية بعض الشيء حسب نوع المدار الذي يتم إطلاق قمر الاتصالات إليه.

الأقمار الصناعية.

يتكون قمر الاتصالات من وحدة صاروخية توفر الطاقة والتحكم في الطيران ومراقبة الأنظمة الموجودة على متن الطائرة، ووحدة من معدات الاتصالات، والغرض منها هو استقبال الإشارات من الأرض وتضخيمها وترحيلها. يتم تثبيت العديد من الأقمار الصناعية المتصلة عن طريق الدوران حول محور واحد. مثل هذا القمر الصناعي، مثل الجيروسكوب، يحافظ على اتجاهه في الفضاء دون تغيير. بالإضافة إلى ذلك، يساعد الدوران في الحفاظ على توزيع موحد لدرجة الحرارة في جميع أنحاء القمر الصناعي. تُستخدم أيضًا الأقمار الصناعية ذات التثبيت ثلاثي المحاور، والتي يتم تنفيذها باستخدام الحذافات (الجيرودين) ومحركات الصواريخ منخفضة الدفع. تعد الأقمار الصناعية المستقرة ثلاثية المحاور أكثر تعقيدًا إلى حد ما من الأقمار الصناعية المستقرة الدوران، لكن ألواحها الشمسية يمكنها توليد المزيد من الكهرباء كما أن هوائياتها أسهل في الإشارة إلى محطات الراديو الأرضية. الألواح الشمسية ( سم.تغطي بطارية إمداد الطاقة) كامل سطح أقمار الاتصالات الدوارة أو توجد على ألواح قابلة للطي خاصة من الأقمار الصناعية المستقرة ثلاثية المحاور وتحول حوالي 20٪ من طاقة ضوء الشمس الساقطة عليها إلى كهرباء. تولد الألواح الشمسية للقمر الصناعي الصغير ما يقرب من 1 كيلوواط من الكهرباء، وهو ما يعادل الطاقة التي تستهلكها عشرة مصابيح كهربائية بقدرة 100 واط. وفي الأقمار الصناعية الأكبر حجما في التسعينيات، أنتجت الألواح الشمسية ما يصل إلى 10 كيلوواط.

محطات الراديو الأرضية.

تقوم المحطات الأرضية في نظام الاتصالات عبر الأقمار الصناعية بإرسال إشارات الراديو إلى الأقمار الصناعية واستقبال الإشارات منها. بلغ متوسط ​​جهاز الإرسال عبر الأقمار الصناعية في التسعينيات حوالي 20-40 واط لكل مكرر (جهاز يستقبل ويرسل إشارة راديو). وهذه طاقة أكبر بكثير من الهاتف الخليوي العادي (0.5 واط)، ولكن يجب أن تنتقل إشارة الراديو للقمر الصناعي لمسافة تصل إلى 36000 كيلومتر ويمكنها إجراء ما يصل إلى 1000 محادثة هاتفية. ولذلك، يجب أن يكون نظام الاستقبال الراديوي الأرضي أكثر حساسية بمليار مرة من نظام استقبال الهاتف الخلوي، مما يعني الحاجة إلى هوائيات أكبر وأجهزة استقبال منخفضة الضوضاء للغاية. في الأيام الأولى للاتصالات عبر الأقمار الصناعية، كانت محطات الراديو الأرضية مجهزة بهوائيات ضخمة يصل قطرها إلى 30 مترًا، وفي التسعينيات، استخدمت المحطات الأرضية "هوائيات طرفية ذات فتحة صغيرة جدًا" (VSAT) يبلغ قطرها 1-2 متر. وهوائيات أكبر يبلغ قطرها 2-10 م؛ كما انتشرت هوائيات التلفزيون المنزلية التي يبلغ قطرها 45-60 سم على نطاق واسع.

إطلاق المركبات.

تطلق مركبة الإطلاق القمر الصناعي إلى مدار أرضي منخفض محدد مسبقًا. مع استثناءات قليلة، تم تطوير جميع مركبات إطلاق الأقمار الصناعية للاتصالات تقريبًا من صواريخ قديمة عابرة للقارات ( سم.أسلحة الصواريخ) تم إنشاؤها في الخمسينيات. ظهرت مركبات الإطلاق الجديدة في الثمانينات. كانت مركبات الإطلاق الأولى التي لم يتم تطويرها كصواريخ باليستية عسكرية هي المكوك الفضائي الأمريكي (MBKA) وصاروخ أريان الذي طورته وكالة الفضاء الأوروبية. كان المقصود من المكوك في المقام الأول خدمة برنامج رحلات الفضاء البشرية التابع لناسا، وكان المقصود من صاروخ آريان في المقام الأول إطلاق أقمار الاتصالات الصناعية. بعد انفجار تشالنجر MBKA في عام 1986، أوقفت ناسا عمليات الإطلاق التجارية. ونتيجة لذلك، حصل نظام آريان على نصيب الأسد من عقود إطلاق أقمار الاتصالات الصناعية. وفي التسعينيات، دخل صاروخ لونج مارش الصيني وصاروخ بروتون الروسي إلى السوق التجارية أيضًا. تميز مسار المسيرة الطويلة بالحوادث؛ أما بالنسبة للبروتون، فإن موثوقيته الاسمية (95%) وكتلة القمر الصناعي الكبيرة (4 أطنان) أنذرت بنجاحه التجاري.

يعد الإطلاق نقطة الخطر الأكبر خلال عمر قمر الاتصالات الصناعي. يبلغ الاحتمال الإجمالي للإطلاق الناجح حوالي 90% (بالنسبة لمركبات إطلاق معينة يتراوح من 70 إلى 95%). وبالتالي، في المتوسط، تفشل 10% من جميع عمليات الإطلاق وتنتهي بفقدان القمر الصناعي.

الوضع وآفاق التنمية.

منذ أواخر التسعينيات، واجهت شركة كومسات (الأقمار الصناعية للاتصالات)، التي تطلق أقمار الاتصالات الصناعية في الولايات المتحدة، احتمال منافسة شديدة من أنظمة الهاتف العامة. والحقيقة هي أن كبل هاتف الألياف الضوئية يوفر جودة إشارة عالية، ولا يسبب تأخيرات زمنية ويساوي تقريبًا تكلفة الأقمار الصناعية ( سم. الألياف البصرية). أصبح من الواضح أنه بمرور الوقت، ستتطلب كابلات الاتصال المباشر هذه (بدون مرحلات) تكاليف أقل من الأقمار الصناعية. ومع ذلك، تعتقد شركة كومسات، التي تمتد تغطيتها عبر المحيطات، أن الأقمار الصناعية أكثر ملاءمة لبث التلفزيون والصوت والبيانات الرقمية من الاتصالات عبر الكابل، باستثناء المدن الكبيرة. بالإضافة إلى ذلك، يبدو أن الاتصالات عبر الأقمار الصناعية أكثر فعالية من حيث التكلفة من الاتصالات عبر الكابل عندما تخدم المستخدمين الصغار والمتفرقين، مثل مشتركي الهاتف في المناطق الريفية.

في عام 1976، بدأت وزارة البحرية الأمريكية سلسلة من عمليات إطلاق أقمار الاتصالات مارسات لخدمة السفن البحرية ( سم.الأنشطة الفضائية العسكرية)، وأدى ذلك إلى إنشاء المنظمة الدولية للأقمار الصناعية البحرية، إنمارسات، التي بدأت العمل في عام 1982. وعندما أطلقت إنمارسات أقمارًا صناعية أكثر قوة، وجدت أيضًا مستخدمي الأرض في المناطق النائية. لقد ظهر سوق للاتصالات المتنقلة عبر الأقمار الصناعية - بأجسام أرضية متنقلة. بحلول نهاية التسعينيات تم إتقانها. أطلقت شركة American Mobile Satellite (AMSC) قمرًا صناعيًا للاتصالات المتنقلة المستقرة بالنسبة إلى الأرض لخدمة المشتركين في أمريكا الشمالية. شركة إيريديوم بحلول نهاية القرن العشرين. أنشأت شبكة مكونة من 20 قمرًا صناعيًا في مدارات أرضية منخفضة من شأنها توفير اتصالات خلوية متنقلة على الأرض في جميع أنحاء العالم، بالإضافة إلى إطلاق أقمار صناعية لنفس الغرض في مدارات متوسطة الارتفاع.

العوامل الاقتصادية والتنظيم الحكومي.

يتم تحديد تطور الاتصالات عبر الأقمار الصناعية في المقام الأول من خلال العوامل الاقتصادية، على الرغم من أن السياسة تلعب أيضًا دورًا مهمًا. في البداية، كان المجال الرئيسي لتطبيق أقمار الاتصالات هو الاتصال الصوتي، ثم بدأ التركيز على التلفزيون، وبحلول نهاية القرن العشرين. بدأ نقل البيانات الرقمية في التطور بسرعة.

كان الدافع الاقتصادي الرئيسي الأولي لتطوير الاتصالات عبر الأقمار الصناعية هو أن الأقمار الصناعية يمكن أن توفر اتصالات مباشرة عبر المحيطات (بدون قفز) بتكاليف أقل بكثير من الكابلات البحرية المحورية التي تم تركيبها في الخمسينيات والستينيات. وكان الفرق في التكاليف آنذاك أكثر من عشرة أضعاف، لكنه اختفى في نهاية القرن العشرين. نظرًا لأن الكابل يقدم تأخيرًا زمنيًا أقل، فهو أكثر ملاءمة للاتصالات الصوتية (الهاتفية). في أواخر التسعينيات، كان بإمكان كابلات الألياف الضوئية أن تحمل جميع إشارات الهاتف عبر المحيطات تقريبًا.

شهدت أواخر السبعينيات النمو الهائل لتلفزيون الكابل المعتمد على الأقمار الصناعية. بحلول نهاية القرن العشرين. لدى غالبية سكان العالم الفرصة لاستقبال العديد من القنوات التلفزيونية، التي توفرها على وجه التحديد شركات تلفزيون الكابل، والتي تستقبلها بنفسها من خلال أجهزة إعادة الإرسال الفضائية لشركات الاتصالات عبر الأقمار الصناعية. وقد تم استخدام ما يقرب من ثلثي جميع الاتصالات عبر الأقمار الصناعية، باستثناء أقمار إنتلسات، في البث التلفزيوني.

وفي أواخر السبعينيات، بدأت أيضًا شبكات الأقمار الصناعية الخاصة التي تخدم شركة واحدة في الظهور. ومع ظهور "الهوائيات ذات الفتحات الصغيرة جدًا" VSAT، تمكنت الشركات من الاتصال بين جميع مكاتبها باستخدام هوائيات يبلغ قطرها 3-6 أمتار، وقد تم استخدام هذه الشبكات في المقام الأول لتبادل البيانات الرقمية. وحتى المحادثات الهاتفية كانت تُنقل عادةً رقميًا. قدمت VSAT والهوائيات الأكبر حجمًا اتصالات هاتفية للمجتمعات في ألاسكا في السبعينيات. في التسعينيات، تم استخدام الأقمار الصناعية لأول مرة للاتصالات الهاتفية الريفية في جميع أنحاء العالم. في بعض التجارب، كانت مرحلات الأقمار الصناعية بمثابة خطوط هاتفية لمسافات طويلة، وكانت المرحلات الخلوية بمثابة حلقات محلية.

مشاكل عاجلة تحلها سلسلة من المحطات الفضائية ذات فترة مدارية مدتها 24 ساعة، وتحتل ارتفاع 42 ألف كيلومتر بالنسبة إلى مركز الأرض... في المستوى الاستوائي.

أ. كلارك، 1945.

في العصر الحجري، عملت الشبكة المتماسكة من خلال تكرار الإجراءات بشكل متكرر لتنظيم حجم الدخان المنبعث من النار. عرفت الأرض المشاة السريعة، وأصبح موك الصغير هو الأفضل. يستخدم النظام الحديث المركبات الفضائية. ميزة القمر الصناعي هي تغطيته الكبيرة للمنطقة. الموجات المستخدمة تكون في الغالب قصيرة، وقادرة على الانتشار في خط مستقيم. هناك عالم واحد فقط - الأسعار مختلفة في كل مكان..

الشروط الأساسية للاستخدام

فكرة التتابع ابتكرها إميل جواريني فوريسيو في عام 1899. تم نشر مفهوم نقل الإشارة غير المباشرة في المجلة الألمانية للهندسة الكهربائية (المجلد 16، 35-36). أعرب آرثر كلارك في عام 1945 عن مفهوم نظام الاتصالات بين المركبات الفضائية المستقرة بالنسبة للأرض. رفض الكاتب الحصول على براءة اختراع، نافيًا نتيجتين:

1. احتمالية منخفضة لتحقيق الفكرة.
2. - ضرورة تقديم الفكرة للإنسانية جمعاء.

وفي الوقت نفسه أشار العالم إلى إحداثيات أفضل تغطية لمناطق سطح الكوكب:

• 30 درجة شرقا - أفريقيا، أوروبا.
• 150 درجة شرقا - الصين، أوقيانوسيا.
• 90 درجة غربا - أمريكا.

وقلل الكاتب من تقدير تردد التشغيل، معربًا عن نيته استخدام 3 ميجا هرتز، مما يقلل من العواكس الافتراضية (عدة أقدام).

أنظمة الميكروويف الأرضية

وذهب الكونسورتيوم الأنجلو-فرنسي، بقيادة أندريه كلافير، إلى أبعد من ذلك. تعود أولى المحاولات الناجحة لاستخدام نطاق اتصالات الموجات الدقيقة إلى عام 1931. وأظهرت القناة الإنجليزية نقل المعلومات بتردد 1.7 جيجا هرتز (النطاق الخلوي الحديث) على مسافة 64 كيلومترًا عبر محطات مجهزة بأطباق قطرها 3 أمتار، تربط دوفر وكاليه.

مثير للاهتمام! استخدمت أول قناة تلفزيونية تجارية ذات تردد عالي جدًا التردد 300 ميجاهرتز.

ويميل المؤرخون إلى اعتبار الحرب العالمية الثانية هي الحصان الذي أوصل الصناعة إلى القمة. قدم اختراع الكليسترون وتحسين تقنيات تصنيع القطع المكافئ مساهمة لا تقدر بثمن. يعود تاريخ ذروة العلاقات عبر الأطلسي إلى الخمسينيات من القرن العشرين.

كمرجع! أول خط تتابع مكون من ثمانية مكررات، نيويورك - بوسطن، تم بناؤه عام 1947.

أنشأت أمريكا وأوروبا نقل المعلومات عن طريق أجهزة إعادة الإرسال (الاتصالات الراديوية، تسمى التتابع). بدأ البث التلفزيوني التجاري على الفور. من ميزات اتصالات الموجات الدقيقة القدرة على التنبؤ بدقة بالنتيجة بالفعل في مرحلة تصميم النظام.

كمرجع! اتصالات الترحيل هي تقنية لنقل الإشارات الرقمية والتناظرية بين أجهزة الاستقبال الموجودة في مجال الرؤية.

مركبة فضائية

حمل أول قمر صناعي سوفيتي (1957) معدات اتصالات. بعد ثلاث سنوات، رفع الأمريكيون بالونًا قابلاً للنفخ إلى ارتفاع 1500 كيلومتر، والذي كان بمثابة مكرر سلبي بفضل الطلاء المعدني للكرة. في 20 أغسطس 1964، وقعت 11 دولة، بما في ذلك الاتحاد السوفييتي، اتفاقية لإنشاء إنتلسات (الاتصالات الدولية). اتبعت الكتلة السوفييتية طريق السرية بينما كان الغرب يجني المال. أنشأت الكتلة الشرقية برنامجها الخاص في عام 1971.

لقد كانت الأقمار الصناعية بمثابة هبة من السماء، حيث أتاحت لنا الاتصال بالشواطئ المقابلة للمحيط. البديل هو الألياف الضوئية.

كان الجيش أول من أطلق الحصان الأسود جنبًا إلى جنب مع الاتصالات التروبوسفيرية، والتي استخدمت تأثير انعكاس الموجة بواسطة الطبقات العليا. تم اعتراض اتصالات الموجات الدقيقة السوفيتية من قبل مجموعة ريوليت سكاي. تم تطوير النظام لصالح وكالة المخابرات المركزية (الولايات المتحدة الأمريكية). احتل الجهاز موقعًا تم التقاطه بواسطة الشعاع الأرضي لاتصالات التتابع السوفيتي، حيث قام بتسجيل الرسائل. وتمت السيطرة على أراضي الصين وأوروبا الشرقية. ويبلغ قطر العاكسات الشبيهة بالمظلة 20 مترا.

عرفت القيادة الأمريكية دائمًا نوايا قادة الاتحاد السوفييتي، واستمعت إلى كل شيء، حتى المكالمات الهاتفية. اليوم، تتيح أنظمة الأقمار الصناعية، بفضل تأثير دوبلر، الحضور عن بعد لأي محادثات "سرية" تجرى في غرف مجهزة بنافذة زجاجية مزدوجة نموذجية.

تم تسجيل المحاولات الأولى لتطبيق أفكار نيكولا تيسلا في الفضاء: النقل اللاسلكي للكهرباء بواسطة هوائيات الأقمار الصناعية. بدأت الملحمة في عام 1975. والآن عاد هذا المفهوم إلى موطنه. لقد تم تدمير برج Wardenclyffe منذ فترة طويلة، لكن جزيرة هاواي الرئيسية حصلت على حصتها البالغة 20 واط لاسلكيًا.

كمرجع! لقد أثبت استخدام الاتصالات الفضائية أنه بديل مجدي اقتصاديًا للألياف الضوئية.

ميزات الإشارة

إن استخدام الأقمار الصناعية ليس مفاجئا، نظرا لما سبق.

نوافذ الشفافية

إن ظاهرة امتصاص الغلاف الجوي للموجات معروفة منذ زمن طويل. وخلص العلماء بعد دراسة هذه الظاهرة إلى ما يلي:

• يتم تحديد توهين الإشارة حسب التردد.
• ويلاحظ نوافذ الشفافية.
• وتتأثر هذه الظاهرة بالظروف الجوية.

على سبيل المثال، يتم قمع نطاق الموجة المليمترية (30-100 جيجا هرتز) بشكل كبير بسبب المطر. محيط التردد 60 جيجا هرتز يمتص جزيئات الأكسجين، 22 جيجا هرتز - الماء. يتم قطع الترددات التي تقل عن 1 جيجاهرتز بواسطة إشعاع المجرة. ضجيج درجة الحرارة في الغلاف الجوي له تأثير سلبي.

وهذا ما يفسر اختيار الترددات الحديثة للاتصالات الفضائية. يظهر الشكل قائمة كاملة بخصائص إشارة النطاق Ku.

يتم استخدام النطاق C أيضًا.

مناطق الاستقبال

تشكل الحزمة، التي تعبر سطح الكرة الأرضية، منحنيات متناحية ذات استقبال مكافئ. إجمالي الخسائر هي:

1. 200 ديسيبل - النطاق C.
2. 206 ديسيبل - كو باند.

يمكن أن يتداخل التداخل الشمسي مع التقاط الحزم. يتم إنشاء أسوأ الظروف التي تدوم 5-6 أيام في غير موسمها (الشتاء والخريف). يوفر تداخل النجم لفنيي المحطة الأرضية عملاً مضمونًا. أثناء حدوث ظاهرة طبيعية، يتم إيقاف تشغيل أنظمة التتبع. وإلا فإن الأطباق قد تلتقط الشمس عن طريق إعطاء أوامر غير صحيحة لأنظمة التثبيت الموجودة على متن الطائرة. تتلقى البنوك والمطارات تحذيرًا: سيتم قطع الاتصالات مؤقتًا.

مناطق فريسنل

تثير العوائق المحيطة ببرج الاتصالات إضافة الموجات، مما يشكل مناطق توهين/زيادة في الإشارة. تفسر هذه الظاهرة الحاجة إلى مساحة نظيفة بالقرب من جهاز الإرسال والاستقبال. ولحسن الحظ، فإن أفران الميكروويف ليس لديها هذا العيب. بفضل ميزة مهمة، يلتقط كل مقيم في الصيف NTV+ بلوحة.

رمش

تتسبب التغيرات غير المتوقعة في الغلاف الجوي في تغير الإشارة باستمرار. تؤثر التقلبات التي تصل إلى 12 ديسيبل في السعة على عرض النطاق الترددي 500 ميجاهرتز. وتستمر هذه الظاهرة لمدة 2-3 ساعات كحد أقصى. ويتداخل التلألؤ مع قدرة المحطات الأرضية على تتبع القمر الصناعي، مما يتطلب اتخاذ تدابير وقائية.

شعاع الخطي

من سمات الموجات الدقيقة مسار الشعاع المستقيم. تتيح هذه الظاهرة تركيز الطاقة، مما يقلل من متطلبات الأنظمة الموجودة على متن الطائرة. من المؤكد أن المهمة الأولية كانت التجسس. وفي وقت لاحق، توقفت الهوائيات عن التركيز بشكل ضيق، لتغطي مناطق شاسعة، مثل روسيا.

يصف المهندسون هذه الخاصية بأنها عيب: فمن المستحيل الالتفاف حول الجبال والوديان.

ميزات إضافة الموجة

لا يوجد عمليا أي نمط تدخل. من الممكن ضغط قنوات التردد المجاورة بشكل كبير.

سعة

تحدد نظرية Kotelnikov الحد الأعلى لطيف الإشارة المرسلة. يتم تعيين العتبة مباشرة بواسطة تردد الناقل. تحتوي أجهزة الميكروويف، نظرًا لقيمتها العالية، على معلومات أكثر بما يصل إلى 30 مرة من الموجات المترية (VHF).

إمكانية التجديد

لقد مهد تطور التقنيات الرقمية الطريق لتقنيات تصحيح الأخطاء. قمر اصطناعي:

• تلقى إشارة ضعيفة.
• فك التشفير؛
• الأخطاء المصححة
• مشفرة؛
• مرت عليه.

أصبحت الجودة الممتازة للاتصالات عبر الأقمار الصناعية حديث المدينة.

الهوائيات الأرضية

تسمى أطباق الأقمار الصناعية بالقطع المكافئ. يصل القطر إلى 4 أمتار. بالإضافة إلى ما سبق، يتوفر نوعان من هوائيات اتصالات الترحيل (كلاهما أرضي):

1. العدسات العازلة.
2. هوائيات القرن.

توفر القطع المكافئة انتقائية عالية، مما يسمح بإنشاء الاتصال بواسطة شعاع يسافر آلاف الكيلومترات. الطبق النموذجي غير قادر على إرسال إشارة؛ مطلوب أداء أعلى.

مبدأ التشغيل

وكانت أقمار التجسس الصناعية تتحرك باستمرار، مما يوفر حصانة نسبية ومراقبة خفية. واتخذ استخدام التكنولوجيات السلمية مسارا مختلفا. تم تنفيذ مفهوم كلارك:

• المدار الاستوائي موطن لمئات من الأقمار الصناعية المستقرة بالنسبة إلى الأرض.
• يضمن الوضع الذي لا يتزعزع سهولة توجيه المعدات الأرضية.
• الارتفاع المداري (35,786 مترًا) ثابت، لأنه من الضروري موازنة قوة الجاذبية الطاردة المركزية.

يغطي الجهاز جزءًا من أراضي الكوكب.

يتكون نظام انتلسات من 19 قمرا صناعيا، مقسمة إلى أربع مناطق. يرى المشترك 2-4 في نفس الوقت.

العمر الافتراضي للنظام هو 10-15 سنة، ثم يتم استبدال المعدات القديمة. تكشف تأثيرات جاذبية الكواكب والشمس عن الحاجة إلى استخدام أنظمة التثبيت. تعمل عملية التصحيح على تقليل عمر الوقود للأجهزة بشكل كبير. يسمح مجمع إنتلسات بانحرافات في الموقع تصل إلى 3 درجات، مما يطيل عمر السرب المداري (أكثر من ثلاث سنوات).

الترددات

تقتصر نافذة الشفافية على نطاق 2-10 جيجا هرتز. يستخدم Intelsat منطقة 4-6 جيجا هرتز (النطاق C). تسببت الزيادة في الحمل في انتقال جزء من الحركة إلى النطاق Ku (14، 11، 12 جيجا هرتز). يتم توزيع منطقة العمل في أجزاء على أجهزة الإرسال والاستقبال. يتم استقبال الإشارة الأرضية وتضخيمها وإشعاعها مرة أخرى.

مشاكل

1. بداية باهظة الثمن. يتطلب التغلب على 35 ألف كيلومتر الكثير من الموارد.
2. يتجاوز تأخير انتشار الإشارة ربع ثانية (يصل إلى 1 ثانية).
3. تؤدي زاوية الميل الصغيرة لخط رؤية الطائرة الاصطناعية إلى زيادة تكاليف الطاقة.
4. منطقة الاستقبال غير مغطاة بشكل فعال. مساحات عملاقة خالية من المشتركين. كفاءة البث منخفضة للغاية.
5. نوافذ الشفافية ضيقة ويجب أن تكون المحطات الأرضية منتشرة جغرافيا ويجب تغيير الاستقطاب.

حلول

يتم التخلص من العيوب جزئيًا عن طريق إدخال مدار مائل. لم يعد القمر الصناعي مستقرًا بالنسبة إلى الأرض (انظر أعلاه، أقمار التجسس الصناعية أثناء الحرب الباردة). مطلوب ما لا يقل عن ثلاثة أجهزة متساوية البعد لضمان الاتصال على مدار الساعة.

المدار القطبي

المدار القطبي وحده قادر على تغطية السطح. ومع ذلك، ستكون هناك حاجة إلى عدة فترات مدارية للمركبة الفضائية. يمكن لسرب من الأقمار الصناعية المنتشرة حول الزاوية أن تحل المشكلة. لقد تجاوزت المدارات القطبية البث التجاري، وأصبحت مساعدًا مخلصًا للأنظمة:

• ملاحة؛
• علم الارصاد الجوية؛
• محطات التحكم الأرضية.

مدار مائل

تم استخدام الميل بنجاح بواسطة الأقمار الصناعية السوفيتية. يتميز المدار بالمعلمات التالية:

• فترة التداول - 12 ساعة؛
• الميل - 63 درجة.

يمكن رؤية الأقمار الصناعية الثلاثة في الساعة 8/12، وتوفر الاتصالات للمناطق القطبية التي لا يمكن الوصول إليها من خط الاستواء.

هاتف يعمل بالاقمار الصناعية

تلتقط الأداة المحمولة الفضاء مباشرة، متجاوزة الأبراج الأرضية. أتاح أول قمر صناعي إنمارسات في عام 1982 الوصول إلى البحارة. وبعد سبع سنوات، تم إنشاء نوع أرضي. وكانت كندا أول من أدرك فوائد تجهيز المناطق الصحراوية ذات الكثافة السكانية المنخفضة. تبعت البرنامج الولايات المتحدة الأمريكية.

ويتم حل المشكلة بإطلاق أقمار صناعية تحلق على ارتفاع منخفض:

1. مدة التداول 70..100 دقيقة.
2. الارتفاع 640..1120 كم.
3. منطقة التغطية عبارة عن دائرة يبلغ نصف قطرها 2800 كيلومتر.

مع الأخذ في الاعتبار المعلمات المادية، تغطي مدة جلسة الاتصال الفردية نطاق 4-15 دقيقة. يتطلب الحفاظ على الأداء قدرًا معينًا من الجهد. تعرض اثنان من التجار الأمريكيين للإفلاس في التسعينيات، ولم يتمكنوا من الحصول على عدد كافٍ من المشتركين.

خصائص الوزن والأبعاد تتحسن باستمرار. تقدم Globalstar برنامجًا خاصًا للهواتف الذكية يستخدم تقنية Bluetooth لالتقاط الإشارة من جهاز استقبال الأقمار الصناعية الضخم نسبيًا.

تتطلب هواتف الأقمار الصناعية هوائي استقبال قوي، ويفضل أن يكون ثابتًا. يقومون بتجهيز المباني ووسائل النقل بشكل رئيسي.

العاملين

1. يغطي ACES آسيا بقمر صناعي واحد.
2. إنمارسات هو أقدم مشغل (1979). تجهيز اليخوت والسفن. ومع 11 طائرة، تتوسع الشركة ببطء في سوق الهاتف المحمول بمساعدة ACES.
3. تخدم الثريا آسيا وأستراليا وأوروبا وأفريقيا والشرق الأوسط.
4. MSAT/SkyTerra هو مزود أمريكي يستخدم معدات مكافئة لـ Inmarsat.
5. يغطي Terrestar أمريكا الشمالية.
6. IDO Global Communications في مرحلة الخمول.

الشبكات

المشاريع التجارية محدودة.

جلوبال ستار

GlobalStar هي من بنات أفكار شركة Qualcomm وLoral Corporation، وتم دعمها لاحقًا بواسطة Alcatel وVodafone وHyundai وAirTouch وDeutsche Aerospace. تم تعطيل إطلاق 12 قمرًا صناعيًا؛ وتم إجراء المكالمة الأولى في 1 نوفمبر 1998. التكلفة الأولية (فبراير 2000) كانت 1.79 دولارًا للدقيقة. بعد أن مرت بسلسلة من حالات الإفلاس والتحولات، توفر الشركة عملاء في 120 دولة.

يوفر 50% من حركة المرور في الولايات المتحدة (أكثر من 10000 مكالمة). العملية مدعومة بمكررات أرضية. هناك 40 في المجموع، بما في ذلك 7 التي تستوعب أمريكا الشمالية. تشكل المناطق التي لا تحتوي على مكررات أرضية منطقة صمت (جنوب آسيا وأفريقيا). على الرغم من أن الأجهزة تحرث المرتفعات السماوية بانتظام.

يحصل المشتركون على أرقام هواتف أمريكية، باستثناء البرازيل، حيث يتم تخصيص الرمز لهم +8818.

قائمة الخدمات:

• مكالمات صوتية.
• أنظمة تحديد المواقع مع خطأ 30 كم.
• الوصول إلى حزمة الإنترنت بسرعة 9.6 كيلوبت/ثانية.
• الاتصالات المتنقلة CSD GSM.
• التجوال.

تستخدم الهواتف تقنية Qualcomm CDMA، باستثناء شركتي Ericsson وTelit اللتين تقبلان بطاقات SIM التقليدية. تضطر المحطات الأساسية إلى دعم كلا المعيارين.

إيريديوم

يستخدم المزود مدارًا قطبيًا، مما يوفر تغطية 100% للكوكب. أفلس المنظمون، وتم إحياء الشركة في عام 2001.

هذا مثير للاهتمام! الإيريديوم هو السبب وراء مشاعل سماء الليل. الأقمار الصناعية الطائرة مرئية بوضوح بالعين المجردة.

ويضم أسطول الشركة 66 قمراً صناعياً تستخدم 6 مسارات منخفضة المدار على ارتفاع 780 كم. تتواصل الأجهزة باستخدام نطاق Ka. وكان نصيب الأسد من نصيب المفلسين السابقين. اعتبارًا من يناير 2017، تم تحديث 7 وحدات. يستمر التجديد: طارت المجموعة الأولى (10 قطع) في 14 يناير، والثانية في 25 يونيو، والثالثة في 9 أكتوبر.

هذا مثير للاهتمام! اصطدم القمر الصناعي إيريديوم 33 بالقمر الروسي كوزموس 2251 في 10 فبراير 2009. ويطير الحطام السماوي فوق سيبيريا اليوم.

وتواصل الشركة تقديم خدماتها لـ 850 ألف مشترك. تم دفع 23٪ من الأرباح من قبل الدولة. تكلفة المكالمة هي 0.75 – 1.5 دولار/الدقيقة. تعد عمليات رد الاتصال باهظة الثمن نسبيًا حيث تبلغ 4 دولارات للدقيقة (Google Voice). مجالات النشاط النموذجية لأصحاب العمل:

1. إنتاج النفط.
2. الأسطول البحري.
3. طيران.
4. المسافرون.
5. العلماء.

طلب سكان محطة أموندسن-سكوت في القطب الجنوبي التعبير عن امتنانهم الخاص. تبيع الشركة في كل مكان حزم مكالمات تدوم من 50 إلى 5000 دقيقة. صلاحية الأولى تترك الكثير مما هو مرغوب فيه، أما الباهظة الثمن (5000 دقيقة = 4000 دولار) فتظل عاملة لمدة عامين. التجديد الشهري – 45 دولارًا:

• 75 دقيقة بتكلفة 175 دولارًا، ومدة الاستخدام شهر واحد.
• 500 دقيقة – 600-700 دولار، مدة الاستخدام – سنة واحدة.

الهواتف

قام الملاك السابقون بتزويد العملاء بأجهزة هاتف من شركتين مصنعتين:

أصبحت موتورولا 9500 شريكًا في أول تجربة تجارية للشركة. تم إنشاء الإصدار 9575 المحمول المضاد للصدمات، والذي لا يزال قيد الاستخدام حتى اليوم، في عام 2011، مزودًا بزر اتصال الطوارئ GSM وواجهة موقع متقدمة. يقوم الجهاز بإعداد نقطة اتصال Wi-Fi، مما يسمح لمستخدمي الهواتف الذكية العادية بإرسال رسائل البريد الإلكتروني والرسائل النصية القصيرة وتصفح الإنترنت.

لقد تخلت الشركة المصنعة عن معدات كيوسيرا. يتم بيع النماذج من قبل الموزعين. تم تجهيز KI-G100، الذي يعتمد على هاتف GSM بتردد 900 ميجاهرتز، بحقيبة مزودة بهوائي قوي يلتقط البث. القدرة على استقبال الرسائل القصيرة مضمونة، فقط نماذج معينة (9522) يمكنها إرسال الرسائل. تم تجهيز SS-66K بهوائي كروي غير عادي.

1. 9575 هو هاتف مقاوم للصدمات ومقاوم للماء ومزود بحافظة مقاومة للغبار. يتحمل درجات الحرارة من -20 إلى زائد 50 درجة مئوية.
2. 9555 – مزود بسماعة رأس مدمجة وواجهة USB ومحول للمنفذ التسلسلي RS-232.
3. 9505A عبارة عن أداة ضخمة على شكل قرميد. مجهزة بواجهة RS-232 الأصلية.
4. تم إصدار SS-55K في طبعة محدودة. حجم لا يصدق، يباع بواسطة بائعي eBay.

وتشمل المعدات الأخرى للشركة:

1. النداء.
2. الهواتف العمومية.
3. معدات اليخوت والطائرات.

العوامات

العوامات العائمة، التي تذكرنا بنظام تتبع التسونامي، قادرة على استقبال/نقل الرسائل القصيرة. ستسمح لك الواجهة باستخدام وظيفة الهاتف الذي يحمل علامة تجارية والذي يرفض التقاط الأقمار الصناعية.

تدخل أقمار الاتصالات التي يتم إطلاقها في الفضاء، كقاعدة عامة، في مدارات ثابتة بالنسبة للأرض، أي أنها تطير بسرعة دوران الأرض وتجد نفسها في وضع ثابت بالنسبة لسطح الكوكب. يدور أحد هذه الأقمار الصناعية على ارتفاع 22300 ميل فوق خط الاستواء، ويمكنه استقبال إشارات الراديو من ثلث الكوكب.

الأقمار الصناعية الأصلية، مثل إيكو، التي تم إطلاقها في مدارها عام 1960، كانت تعكس ببساطة إشارات الراديو الموجهة إليها. ولا تستقبل النماذج المحسنة الإشارات فحسب، بل تعمل أيضًا على تضخيمها ونقلها إلى نقاط محددة على سطح الأرض. منذ إطلاق أول قمر صناعي للاتصالات التجارية، إنتلسات، في عام 1965، أصبحت هذه الأجهزة أكثر تطوراً. ويتعامل أحدث قمر صناعي يعمل بالطاقة الشمسية مع 30 ألف مكالمة هاتفية أو أربع عمليات بث تلفزيوني في وقت واحد. تصل الإشارات من هوائيات محطة اتصالات Earth-LA ويتم استقبالها بواسطة جهاز الإرسال والاستقبال عبر الأقمار الصناعية. يقوم هذا الجهاز الإلكتروني بتضخيم الإشارة وتحويلها إلى هوائي ينقلها إلى أقرب محطة اتصالات LA-Earth. لتجنب التداخل، يتم إرسال إشارات المنبع والمصب على ترددات مختلفة.

تقوم ثلاثة أقمار إنتلسات (يسار) التي تم إطلاقها في مدارات ثابتة بالنسبة للأرض، بإرسال إشارات راديوية طويلة الموجة حول العالم. تخدم الأقمار الصناعية مناطق المحيط الهادئ والمحيط الهندي والأطلسي، مما يجعل الاتصالات الهاتفية والتلفزيونية والبرقية عالية السرعة ممكنة. وتعاني الإشارات الراديوية عالية التردد في هذا الصدد، لأنها تتنافر مع الجسيمات المشحونة التي تشكل الطبقتين E وF من الغلاف الجوي.

يمكن لهذا الهوائي المكافئ أن يستقبل حتى الإشارات الضعيفة جدًا من القمر الصناعي؛ كما يمكن لمعظم الأنظمة المشابهة أن تخدم أيضًا الاتصالات من الأرض إلى الطائرات.

إنتلسات-6

تضعف إشارات الراديو التي تصل إلى القمر الصناعي تدريجياً خلال الرحلة الطويلة إلى مستوى يصعب معه إرسالها مرة أخرى إلى الأرض. تعمل الأقمار الصناعية مثل إنتلسات، التي يظهر نموذجها أعلاه، على تضخيم الإشارات الواردة باستخدام الطاقة الشمسية. ويمتلك كل قمر صناعي أيضًا مخزونًا من الوقود الصلب، مما يسمح له بالحفاظ على مداره.

في الصورة في أعلى المقال:

1. عنصر إمداد طاقة البطارية الشمسية
2. عاكسات مكافئة
3. عاكسات مكافئة
4. عاكسات مكافئة
5. عاكسات مكافئة

مثل الهوائيات الأرضية، يتكون هوائي القمر الصناعي هذا من جهاز على شكل سن يسمى الباعث الأساسي ودرع مكافئ عاكس. هناك عنصران في هذا النظام يضمنان قبول موجات الراديو الواردة وتدمير الموجات الأجنبية.

تتواصل المحطات الموجودة على سطح الكوكب مع إنتلسات من خلال هوائيات مكافئة ضخمة يبلغ عرضها 30 قدمًا مثل تلك الموضحة في الشكل. فوق.

الاتصالات اللاسلكية للهواة مع محطة الفضاء الدولية وعبر الأقمار الصناعية AMSAT

}