tér kommunikációs rendszer
"Aerospace" 1962 №5, s.28-33
A probléma a hosszú távú rádiókommunikációs szerzett különleges jelentőséggel bír, amint az emberi űrutazások emelkedtek a napirenden. Mi a komplexitás, mi a módja, hogy megoldja ezt a problémát? Kezeld úgy lehet két szempontból, utalva a rádiós kommunikációt a földi állomások irányítási és űreszközök és a mesterséges műholdak (műholdas), mint az átjátszó növelésére kommunikációs távolsága a tereptárgyakon, repülőgépek, hajók, stb. D. E két feladatok különböznek készítmény, hanem egy technikai szempontból, sok közös van.
Ahhoz, hogy kiterjeszti a tartomány és a megbízhatóság növelése érdekében a rádióösszeköttetés az űrhajó lenne néhány rádióállomás található különböző pontjain a Szovjetunióban. Ezek a rádiók voltak átjátszók, így fenntartja megbízható kommunikáció űrhajó szinte minden területén a járat.
A mesterséges műhold repeater a földi kommunikációs rendszerek is növelni fogja a távolságot.
Egészen a közelmúltig, a rádió kommunikációt a földi állomások, valamint a légi jármű a parttól meghaladja az 1000 km, végeztünk csak rövidhullámú. Azonban rövidhullámú rádió most már nem teljesen felel meg, és itt miért.
Mivel a rövid hullámhosszú frekvenciatartományban viszonylag kicsi, egyszerre csak kölcsönös interferencia a különböző frekvenciák nem működik nem több, mint 1000-állomások. Most a munkahelyek száma sokszor nagyobb, ami erős interferencia problémákat.
Ábra. 1. Egyes projektek hosszú távú.
Másrészt, emelkedett az ipari zaj rövid hullámhosszú, és előírja, nagyon erős adói megbízható kommunikációt. Ezen túlmenően, rövidhullámú rádió alapvetően maga hátrányai, mint a torzítás miatt többutas terjedés és gyengült a jel a fogadó helyre. Ennek eredményeként a megbízható rádiós kommunikáció rövid hullámok rendkívül nagy távolságból már szinte lehetetlen.
Jelentősen kisebb töltve és több szabad az ipari zaj VHF tartományban. De jól el vannak osztva csak a rálátás. Újabban alkalmazott LD vonalak segítségével diszperziós ultrarövid rádióhullámok által a troposzféra és a ionoszféra szabálytalanságok és reflexiók a meteor pályák. Azonban egy ilyen kapcsolat egy nagyon erős adók.
Így a szokásos távolsági földi rádiós tapasztalható nagy nehézségek árán. Eközben előlegek űrkutatási kimutatták, hogy ha telepítve van a mesterséges föld műholdak transzponder, akkor lehet használni, hogy jeleket nagyobb távolságokra. Sőt, akkor létrehozhat egy kommunikációs rendszer, amely az egész világon. Ezek a rendszerek felhasználhatók földi rádió, és kommunikálni űrhajók. Az az elképzelés, ami egy nagyon ígéretes.
Láthatatlan vonalak meghatározott világűrben mesterséges műholdat. Meg kell segíteni összekapcsolni valamennyi kontinens bolygónk erős rádiós és televíziós kommunikációban.
Az első mesterséges holdjának adó lett állítva frekvencián működő mintegy 20 és 40 megahertz, és amelynek teljesítménye 1 watt. Annak ellenére, hogy a kis kapacitás a műholdas jelek érkeztek a parttól több ezer kilométerre. Ez felkeltette a kommunikátorok és a lendület a fejlődés a tér-alapú kommunikációs rendszerek.
Az ilyen rendszerekben egyaránt használható aktív és passzív transzponderek telepített mesterséges holdak. Talán, például a határozott képest a földre, vagy az úgynevezett stacionárius műholdak (ezek szögsebesség egyenlőnek kell lennie a Föld szögsebessége) magasságban, körülbelül 36 000 km, és a mozgatható kis kering.
Külföldön most tárgyalt több projektek (ábrán. Az 1. ábrán mutatjuk be). Az első magában foglalja a dob egy magasságban több ezer kilométeres tizenkét műhold jeleinek vételére Föld és tükrözik, továbbítja azokat a sok ezer kilométer.
A második projekt három fix helyhez műhold a küldő és fogadó berendezések legyenek magasságban mintegy 36 000 km. A berendezés kap jeleket a Föld, erősíti és vezesse minden irányban. A mozgatható műholdak lehet használni, mint az aktív transzponderek és transzponder haladéktalanul késedelmes információk továbbítására.
Aktív transzponder késleltetett
A műhold célja, hogy állítsa be a vevőt, a memóriát és egy adó. Száll az egy pontot, műholdas fogadja és tárolja az információkat; és repül át a másik, aki továbbítja azt a parancsot a Föld ezt az elemet. Által továbbított információ mozgásának műhold magukat. Ezért, ezek az úgynevezett „hírvivők” (ábra. 2).
Ábra. 2. A kommunikációs rendszer segítségével reléműholdak késik.
A fő hátránya ennek a módszernek - a késedelem a továbbított információ, amelynek értéke határozza meg a várakozási idő a műhold továbbítja azt az információt, és az időt az „átadás”. Az első érték függ a műholdak számát a kommunikációs rendszer, a második pedig körülbelül 2-3 perc alatt ezer kilométernyi távolságot 200-500 km magasságban repülés a műhold.
A munkamenet idejére, amely alatt az információt továbbítja a műholdas, vagy vett el ultrarövid hullámok, korlátozott ideig, hogy megtalálja a műholdak látómezejében az érintkezési ponton. Ha a repülési magasságban 200-500 km, ez körülbelül 3 perc.
Ahhoz, hogy meghatározzuk a lehetőségét, hogy a műholdak közötti adattovábbításhoz földi állomások az USA-ban indított kommunikációs műholdak „Courier” négy vevők, a memória 272 000 szó és négy adó minden 5-8 watt. Műholdas egyszerre tudná folytatni továbbítja és kapja az információkat több frekvencián.
Reléműholdak haladéktalanul
Vesznek az információhoz, és ugyanabban az időben egy másik frekvencián. Ha a műhold repül, nagy magasságban, tekintettel a Föld felszínén, a kommunikációs tartományban megnő (3.). A függőség kommunikációs tartományban a magasságban a műhold nem nehéz azonosítani, hogy épül látható. 4.
Elvileg két lehetőség van építésének egy kommunikációs rendszerben, mint a műholdak. Először is - mutatott műhold követi a cél pályán bizonyos távolságra egymástól. Akkor lehetséges, hogy bármikor a földi tudósítók volt legalább egy műhold és a kommunikáció zökkenőmentes volt.
De a leginkább reális használata ellenőrizetlen műholdak. Nem kizárt, megszakításokkal a kommunikációban. Kiszámítjuk a kritikus műholdak számát. Legyen q - a valószínűsége, hogy a műhold belül két szempontból. Ezután (1-q) n = # 947; - annak valószínűsége, hogy bármely társa n nem lehet használni a kommunikáció. Ezért a megfelelő számú műholdat, hogy:
Ábra. 3. A kommunikációs rendszer késedelem nélkül.
Számítások a kapcsolatot az Atlanti-óceánon, hogy a következő összefüggés (lásd. Táblázat) a h magasság és a szükséges számú n műholdak pályára valószínűségi kommunikáció megszakadása # 947 = 0,1.
Az előnye, hogy a leírt rendszer - nincs lemaradás az üzenetek. Azonban egy ilyen rendszer maga hátrányai: a megbízható kommunikációt kell nagy számú műhold.
Az is lehetséges, és más lehetőségeket kommunikációs rendszerek passzív reflektorok az űrben. Passzív reflektorok szolgálhat műhold, a Hold, szétszórt fém vázban.
A szükséges nagy teljesítményű adók, persze az a hátránya, passzív jeladó. De van egy sor előnnyel jár. Először is, meg kell jegyezni, a konstrukció egyszerűsége és megbízhatósága passzív jeladó. Továbbá, ezek tudnak üzeneteket egyszerre gyakorlatilag korlátlan számú tudósítók, míg az aktív ismétlő egyetlen csatorna továbbítja az üzeneteket csak egy levelező.
Ábra. 4. A függőség kommunikációs tartomány L és a szükséges adó ereje h magassága repülés - a műholdas aktív ismétlő késedelem nélkül.
Ha az adatok mennyisége kicsi, és irányított antennákat használnak, a teljesítmény, a szükséges kommunikációs, hogy kicsi, és a passzív transzponderek előnyös lehet.
Passzív reflektor lehet természetes műhold a Föld - Hold. De akkor el kell távolítani a föld nagy távolságra (385 000 km) és a Hold felszínén tükrözi, csak néhány százaléka a beeső elektromágneses energiát igényel egy erős adó kommunikálni.
Azonban az hold, mint egy passzív transzponder megvannak az előnyei - nagy megbízhatóság és sérthetetlenségét kommunikációs rendszerek.
A külföldi sajtó megvitatták a projekt létrehozását magasságban 3-4 ezer kilométeres övezet szétszórt fémtárgyakat, amelyek tükrözik az elektromágneses hullámokat. Azt feltételezték, hogy a reflexió rádióhullámok ebből a zónából, akkor lehet, hogy végezzen a távolsági kommunikáció VHF körülbelül ugyanannyi, mint a tartományban rövid hullámok visszavert az ionoszféra. Azonban nincs meggyőző bizonyíték arra, hogy egy ilyen zóna jön létre egy hatékony kommunikációs rendszer, nem. Eközben a fém tűk szétszórva az űrben, akkor zavarhatja a rádiót fizikai és csillagászati kutatás, ami pajzsot a Föld körül, valamint hozzon létre egy jelentős veszélyt jelent az űrhajó.
Ha elindít egy műhold egyenlítői síkjában a Föld forgásának irányát egy kör alakú pályán keringenek, mintegy
Ábra. 5. Satellite Communications segítségével rögzített reléműholdak.
36.000 km, akkor helyben marad képest a Föld felszínén. Ez könnyű bizonyítani, figyelembe véve az az egyensúlyi állapotot ható erők a műhold.
A kialakuló ilyen műholdak nagy lehetőséget, hogy építsenek egy globális térben kommunikációs rendszerek. Amint az ábrából látható. 5, csak három műhold található a sarkokban egy egyenlő oldalú háromszög, hogy az egész föld kapcsolat, kivéve a kis területen a sarkok közelében. A legegyszerűbb mód, a kommunikációs rendszer állhat egy műhold. Ez HÁZIBEKÖTÉSÛ mintegy 30% -át a Föld felszínét.
Ugyanakkor, ami a helyhez kötött műholdas jár nagy nehézségek miatt van szükség, hogy stabilizálja pozícióját a föld felszínén. Erre állítólag speciális hosszú hatótávolságú rádió, amely lehetővé teszi, hogy meghatározza a műholdas tolva előre meghatározott helyzetben, és generálni parancsokat a motorokat. Továbbá, a rendszer a térbeli tájékozódás a műhold antennát.
Az előre rögzített műholdak passzív átjátszó nehéz, mert ahhoz túl sok energiát földi állomás. A stabil tv-közvetítés viszonylag elfogadható méretekben földi antennák (körülbelül 1000 méter) és körülbelül néhány ezer kW földfelszíni továbbító berendezés szükséges, hogy az átmérője a mesterséges műhold a gömbök formájában volt egyenlő körülbelül egy kilométerre. Szükséges teljesítmény csökkenése jelentősen, ha a műhold az irányt a nagyméretű reflektor. Egy ilyen reflektor lehet levegő-felfújt (a fémezett műanyagból) mérete több tíz méter. Ebben az esetben a műholdas rendszer szükséges reflektor orientáció.
Fontos előnye a rendszer stacionárius műholdak a Föld - a folyamatos kommunikációt. A műhold mindig a helyén, és kész arra, hogy a relé jeleket. Azonban egy ilyen rendszer bonyolult, és nem lehet használni, hogy a sarkvidéken.
Melyek a fő problémák külföldön létrehozása közben teret kommunikációs rendszerek? Meg kell azonban jegyezni, hogy a tér rádiócsatorna épül azonos elvek, mint a „föld”, de van néhány sajátossága.
Mivel a széles körű kommunikáció és a kudarc, hogy létrehozza a repülőgép külső nagy teljesítményű adó probléma van részesülő gyenge jeleket. Meg kell figyelembe venni a hatását a vevő a zaj a Föld kozmikus zaj és termikus zaj a vevő.
Két lehetséges módja van: a hibajavító legtöbb módszereket információ adása és vétele, amelyek normál körülmények között nem szükséges, és a vevőkészülékek alacsony zajszintű, vagyis vevők parametrikus és különösen a molekuláris erősítők ...
A csatorna tér kommunikációs mozgás közben űrhajó Doppler-effektus lép fel. Úgy tűnik, hogy változik a frekvencia a továbbított jeleket. Ennek leküzdésére a káros jelenség igénybe az automatikus hangolást vevő frekvenciája a vett jel.
A rádióhullámok küldött a Föld az űrhajó áthalad az ionoszféra, ahol a hosszú és rövid rádióhullámok gyengítve. A rádióhullámok rövidebb néhány centiméter csillapodnak a troposzférában. Ha figyelembe vesszük, hogy a belső zaj a vevő a csökkenés kommunikációs hullámhossz növekedést mutatnak, lehetséges, hogy kiválassza az optimális kommunikációs hullám, hogy a maximális teljesítmény arány a vett jel teljesítménye a vevő saját zaj.
Kiderült, hogy a kevésbé fejlett vevőkészülékek parametrikus erősítők optimális meter, fejlettebb vevőkészülékek molekuláris erősítő - deciméter és centiméter hullám kommunikáció. Azonban, mivel nem relé, lehetővé teszik, hogy a kommunikáció csak a rálátás. Rádió-távközlési túl a horizonton, akkor a hullámok 10-20 m-es hatótávolság. Ők, néhány csillapítás behatolnak az ionoszféra és visszaverődik a Föld felszínének és az ionoszféra, szaporítására hosszú távokon.
Teljesítmény szükséges rádiókommunikációs, élesen csökken, ha egy irányított antennával. Az erősítés ereje nagyobb, a „élesebb” irányítottság antennák. Az antennát kell pontosan irányítani az antenna levelező. Ehhez ismerni kell a pozícióját az utóbbi és egy speciális rendszer antenna tájolását. A pontosság az orientációs rendszer magasabb lesz, az „élesebb” antenna irányítottság és több termelt nyereséget hatalmon.
Az utóbbi években nagy előrelépés a generációs keskeny gerenda elektromágneses energia. Ébreszt némi ingadozást bizonyos kristályok, lehetséges, hogy hozzon létre egy keskeny, és szinte nem divergens elektromágneses hullámok. Ha a sugárnyaláb pontosan az antennát, szinte az összes átvitt energia fogják elfogadni. A kapcsolat lehet átvinni nagy távolságokra, segítségével alacsony fogyasztású adók és vevők egyszerű érzéketlen. A bonyolultság a pontos irányt továbbítása az antennát.
Ismétlők telepítve a mesterséges föld műholdak, akkor létre hosszú távú kommunikációs rendszer. Ezek a rendszerek felhasználhatók kommunikáció a Föld és a repülőgépek és űrhajók. Különösen alkalmasak erre a célra egy kommunikációs rendszer aktív ismétlő késedelem nélkül, amelyek nem igényelnek nagy teljesítményű adók és terjedelmes antennák magas irányítottság. Az ilyen átjátszó lehet telepíteni rögzített (fix) mesterséges fellőtt egy magasságban 36.000 km, és a mozgó, a kis magasságon.
Mi már érintettük csak néhány a kérdések tér rádiókommunikációs. Az indító mesterséges holdak, bolygóközi szondák és űrhajók egy ember a fedélzeten nyitott egy új korszak. Most az új szovjet műholdak pályára állítását "Cosmos 1", "Cosmos 2", "Kosmos-3" és "Space-4".
Az elindítása rendkívül fontos, hogy tanulmányozza a feltételeket rádiójelek áthaladó ionoszféra és megbízhatóságának javítása tér rádiókommunikációs. Mielőtt kinyitotta az ablakot, hogy a jövőben, és nyit új távlatokat a merész. Nehéz minden a gondolat, hogy ez a legnagyobb eredménye azt ígéri, hogy szélesítik a rádiós és televíziós kommunikáció, de az első eredmények már kaptunk.
Buzgó, hogy az eredmények az űrkutatásban a szolgáltatás az egész emberiség, a szovjet nép mindig is támogatta és szószólója széles körű nemzetközi együttműködést az űrkutatásban.
Az üzenetet Hruscsov amerikai elnök a tanulmány és világűr használata felvázolt számos problémák, amelyek megoldása már csatlakozhat erőfeszítéseket a Szovjetunió és az Egyesült Államokban.
Egyikük - a mesterséges föld műholdak létrehozására nemzetközi szuper hatótávolságú kommunikációs rendszerek. „Az ilyen projektek megvalósítását, - az üzenet azt mondja - vezethet jelentős javulást a kommunikációs és televízió a világban. A felhasználók kapnak egy megbízható kommunikációs eszköz, minden eddig nem látott lehetőségeket bővítése közötti kapcsolatok népek. "