Система трансляции ТДМА

В конце 70-х годов был разработан принцип многократной передачи сигналов с временным разделением—ТДМА (англ. TDMA — Time-Division Multiple Access). В обычном построении системы информация, например от четырех станций, передается только в заранее выбранные интервалы времени. Каждая станция передает информационный радиоимпульс, а спутник транслирует его поочередно с другими импульсами. Полный цикл передачи занимает примерно 0,75 с. В варианте адресного построения системы с «переключением на спутнике» отдельные станции передают радиоимпульсы на спутник, причем каждый импульс содержит адрес другой станции. Спутник действует как коммутатор, обеспечивая накопление и передачу определенных импульсов на соответствующие станции. Разновидностью такого построения является передача информации от одной группы станций к другой. В предельном варианте сам радиолуч осуществляет переключение, при этом антенна с фазированной решеткой постоянно перенацеливается с одной станции на другую для передачи информации.

Эта система является предшественницей гигантского космического коммутатора, предложенного А. Кларком.

«Мы полагаем, что в 90-е годы появится небольшое число очень крупных платформ на геостационарной орбите, которые заменят множество маленьких спутников»,— писали в 1977 г. сотрудники лабораторий «Комсат» В. Эдельсон и У. Морган. По их расчетам, в случае продолжения запусков специализированных спутников их число к 1980 г. достигнет 110. Идея орбитального антенного комплекса возвращается к первоначальной концепции Кларка.

«Приятно сознавать, что возрождается моя первоначальная концепция большой пилотируемой космической станции»,— писал Кларк после ознакомления с материалами Эдельсона и Моргана. Потенциальное воздействие на общество такого суперспутника даже по современным меркам неограниченно. Сотрудник НАСА отмечал: «Вместо городов, опутанных проводами, эти разработки будут способствовать созданию беспроводных городов и, таким образом, позволят развивающимся странам совершить скачок в области техники на 100 лет вперед».

Концепция суперспутников не следует слепо принципу «чем больше, тем лучше». Скорее она результат тщательных инженерных исследований на фундаментальной основе. Во-первых, комплексирование операций на одной платформе позволит освободить пространство и предоставить возможности другим фирмам развернуть специальные системы связи. Во-вторых, упростится обслуживание систем, например с помощью дистанционно управляемых роботов, создание которых предполагается по программе «Шаттл».

Области применения таких спутников, по мнению Эдельсона и Моргана, включают магистральные телефонные системы и фиксированные сети межконтинентального, регионального и местного масштаба; мобильные системы для морских, авиационных и наземных служб и передающие системы большой мощности для обслуживания населения, телевизионного обучения и возрастающих потребностей коммерческой связи.

Геостационарная платформа первого поколения прорабатывается Центром космических полетов им. Маршалла в Хантсвилле, шт. Алабама. Масса платформы около 5000 кг, выведение на геосинхронную орбиту по однопусковой схеме с помощью корабля «Шаттл» и верхней ступени с инерциальной системой управления. Это будет спутник для траекторных измерений и передачи информации«ТДРС»

(англ. TDRS — Tracking and Data Relay Satellite) с дополнительно установленными экспериментальными блоками. Центральный модуль спутника представляет собой блок служебных и функциональных систем, от которого в разные стороны отходят шесть консольных кронштейнов, разработанных по технологии больших космических конструкций.

На концах двух кронштейнов смонтированы солнечные батареи общей мощностью 7,5 кВт. Размах этих консолей 50 м. На кронштейнах другой пары установлены экспериментальная многолучевая антенна К-диапазона диаметром 5 м и антенна «ТДРС» S-диапазона диаметром 4 м. Третья пара кронштейнов несет экспериментальную антенну Q-диапазона диаметром 12 м и вторую антенну «ТДРС» S-диапазона диаметром 4 м. Кроме того, на панелях солнечных элементов смонтирована антенна «ТДРС» Q-диапазона диаметром 2 м.

В целом эта платформа, подобно спутнику «Телстар», не предназначена для эксплуатации (за исключением «ТДРС»). Она послужит экспериментальной основой для создания более крупных платформ в 90-х годах. По-видимому, на этой основе можно разработать спутник «Биг Комсат», который имел бы длину почти 165 м и был оснащен «шнуровой» линзой длиной более 65 м, облегчающей фокусирование многолучевой антенны. Спутник для электронной почты имел бы массу 2500 кг и был бы оснащен линзой размером 9,6 м, а спутник для телевизионного обучения имел бы массу 4900 кг и был бы оснащен линзой размером 9,6 м.

Конструктивный облик каждого такого спутника принципиально одинаков — базовый модуль, содержащий все системы, веслообразные солнечные батареи по сторонам и линза в центре спутника. Прежде чем будут применяться большие космические конструкции, с помощью корабля «Спейс Шаттл» можно будет создать антенные комплексы среднего масштаба. Грузовой отсек корабля диаметром более 4,5 позволит разместить жесткие антенны площадью, в 2,8 раза превышающей площадь поверхности спутников, запускаемых ракетой-носителем «Атлас-Центавр». Намечается также тенденция к созданию более крупного базового модуля, что подтверждается проектом спутника «Лисат» диаметром 4,2 м, разрабатываемого фирмой «Хьюз эйркрафт». Это первый спутник, проектируемый с учетом размеров отсека и других параметров корабля «Шаттл», что, как ожидают, позволит определить пути снижения стоимости запуска спутников. Однако мы затрудняемся делать какие-либо прогнозы в условиях неопределенности видов технических средств и применения, хотя интуиция Кларка снова несколько опережает наши мысли. 20 августа 1971 г. на церемонии честь организации консорциума «Интелсат» Кларк обратился к аудитории со следующими словами: «Сегодня, джентльмены, намеревались вы сделать это или нет, желали вы того или нет, но вы подписали нечто значительно более важное, чем любое межправительственное соглашение...».

6. Космическая метеорология А. Шнапф (США)

После запусков Советским Союзом и Соединенными Штатами первых научных спутников встал вопрос о практическом использовании разработанной техники. Полученные ранее результаты с исследовательских ракет показали практическую ценность зондирования атмосферы Земли с помощью приборов, а возможность запускать фото- и телевизионные камеры и другую аппаратуру на борту спутников быстро привлекла внимание метеорологов с точки зрения получения обычной регулярной информации о постоянно меняющейся погоде в мировом масштабе.

Первая попытка в этом направлении была предпринята Соединенными Штатами, создавшими семейство метеорологических спутников «Тирос» (англ. TIROS — Television and Infrared Observation Satellite — спутник для наблюдений с телевизионным и инфракрасным оборудованием). Система «Тирос» получила развитие в результате осуществления программы исследований и разработок, отмеченного успешным полетом спутника «Тирос-1» в апреле 1960 г., который продемонстрировал возможность использования спутников для наблюдений погоды. Вскоре система переросла в полуэксплуатационную программу, в соответствии с которой еще девять спутников «Тирос» были успешно запущены в период 1960—1965 гг. На каждом спутнике были установлены две малогабаритные телевизионные камеры и приблизительно на половине спутников — сканирующий инфракрасный радиометр для получения изображения облачного покрова Земли путем регистрации излучения в ИК-области спектра и датчик излучений, регистрирующий радиационные потоки на Землю и от Земли.