2015-06-24
1391
Высота орбит КА выбирается на основании анализа многих факторов, включая энергетические характеристики радиолиний, задержку при распространении радиоволн, близость к орбите радиационных поясов Ван Аллена, размеры и расположение обслуживаемых территорий. Кроме того, на высоту орбиты влияют способ организации связи и требования по обеспечению необходимого значения угла места КА.
Анализируя низкоорбитальные группировки различных космических систем, можно заметить, что высоты круговых орбит КА большинства из этих группировок находятся в диапазоне от 700 до 1500 км. Это обусловлено следующими факторами:
Ø На орбитах, расположенных ниже 700 км, плотность атмосферы достаточно высока, что вызывает уменьшение эксцентриситета и постепенное снижение высоты апогея. Дальнейшее уменьшение высоты орбиты приводит к повышенному расходу топлива, увеличению частоты маневров для поддержания заданной орбиты
Ø На высотах выше 1500 км располагается первый радиационный пояс Ван Аллена, в котором невозможна работа электронной бортовой аппаратуры
Средневысотные орбиты (5000— 15000 км над поверхностью Земли) находятся между первым и вторым радиационными поясами Ван Аллена. В системах, использующих КА, расположенные на таких орбитах, задержка распространения сигналов через спутник-ретранслятор составляет примерно 130 мс, что практически неуловимо для человеческого слуха и, следовательно, позволяет ис- j пользовать такие спутники для радиотелефонной связи.
Геостационарные космические системы с высотой орбит спутников примерно 36 000 км обладают двумя важными преимуществами:
Ø Спутники всегда находятся над определенной точкой Земли
Ø Система, состоящая из трех геостационарных спутников, практически обеспечивает глобальный обзор земной поверхности
Однако орбитальным группировкам, состоящим из геостационарных спутников, присущ один крупный недостаток — большое время распространения радиосигналов, что приводит к задержкам передачи сигналов при радиотелефонной связи. Ожидание прихода ответного сигнала может вызвать недовольство нетерпеливых абонентов.
Системы, использующие спутники с высотой орбиты 700 — 1500 км, имеют лучшие энергетические характеристики радиолиний, чем системы с высотой орбит спутников, равной примерно 10 000 км, но уступают им в продолжительности активного существования КА. Дело в том, что при периоде обращения КА около 100 мин (для низких орбит) в среднем 30 мин из них приходится на теневую сторону Земли. Поэтому бортовые аккумуляторные батареи испытывают от солнечных батарей приблизительно 5000 циклов заряда/разряда в год. Для круговых орбит с высотой 10 000 км период обращения составляет около 6 ч, из которых лишь несколько минут КА проводит в тени Земли.
Следует также отметить, что КА, находящийся на низкой орбите, попадает в зону прямой видимости абонента лишь на 8 — 12 мин. Значит, для обеспечения непрерывной связи любого абонента потребуется много КА, которые последовательно (при помощи шлюзовых станций или межспутниковой связи) должны обеспечивать непрерывную связь. С увеличением высоты орбиты КА зона прямой видимости спутника-ретранслятора и абонента увеличивается, что приводит к уменьшению количества спутников, необходимого для обеспечения непрерывной связи. Таким образом, с увеличением высоты орбиты увеличиваются время и размеры зоны обслуживания и, следовательно, требуется меньшее число спутников для охвата одной и той же территории.
Уже на самых ранних этапах создания спутниковых систем стала очевидной сложность предстоящей работы. Необходимо было изыскать материальные средства, приложить интеллектуальные усилия многих коллективов ученых, организовать труд на этапе практической реализации. Но, несмотря на это, в решение задачи активно включились транснациональные компании, имеющие свободный капитал. Более того, в настоящее время осуществляется не один, а несколько параллельных проектов. Фирмы-разработчики ведут упорную конкурентную борьбу за будущих потребителей, за мировое лидерство в области телекоммуникаций.
В настоящее время в космических системах для решения задач персональной радиосвязи применяют спутники, которые могут находиться на следующих орбитах: низких (круговых или близких к круговым), средневысотных (круговых или эллиптических) и геостационарных.
