nlothik (nlothik) wrote in engineering_ru,
nlothik
nlothik
engineering_ru

Первые советские спутники связи

В 1960х годах остро назрела необходимость наличия надёжной связи между отдалёнными регионами СССР и центром. Существующая радиосвязь уже не могла удовлетворить всех потребностей, а население, например, Дальневосточного края было отрезано от программ Центрального Телевидения.

Решением, разумеется, была спутниковая связь, благо космическая эра к этому времени уже началась. Проще всего наладить связь через спутник, который не передвигается по небосводу. Это значительно упрощает наведение антенны, захват, и удержание сигнала. Орбита такого спутника называется геостационарной. С точки зрения земного наблюдателя, такой спутник неподвижно висит в одной и той же точке.

Геостационарная орбита:



Но в условиях СССР возникли две проблемы, из-за которых использование геостационарных спутников было нереально. Во-первых, в начале 1960х годов в СССР просто не было ракеты-носителя, способной вывести спутник на геостационарную орбиту (это очень энергозатратная орбита). Во-вторых, геостационарная орбита является экваториальной -- то-есть, спутник летит вдоль экватора, вместе с вращением Земли. В южных широтах это не вызывает никаких проблем, но в СССР огромное количество территории находится на крайнем Севере, откуда приём со спутника, летящего вдоль экватора, сильно затруднён. Для наблюдателя, находящегося севернее 70 градуса широты, спутник находится очень низко над горизонтом, и без огромной мощности передатчика (а где взять для него питание на орбите?) приём уже идёт неуверенно. А, например, база ВВС СССР на Новой Земле (Рогачёво) находится на широте в 71 градус 37 минут. Как же быть?


И советские инженеры блестяще решили эту проблему: нельзя геостационарную -- и не надо. Решением стали спутники связи серии "Молния", летящие по сильно вытянутой полусинхронной эллиптической орбите, наклонённой на 63.4 градуса. Перигей орбиты составлял всего 500 километров, а апогей -- целых 40 000 километров. Из-за такого высокого апогея, с точки зрения земного наблюдателя, спутник, находящийся на высокой части орбиты, передвигался по небосводу очень медленно. "Окно" уверенной связи через такой спутник составляет около 10 часов. Простой подсчёт говорит нам, что имея всего 3 таких спутника, можно обеспечить связь в любое время суток. Так как орбита этих спутников является близкой к полярной (то-есть, спутник летит близко над Северным и Южным полюсами), обеспечивался уверенный приём сигнала даже на самых северных территориях Советского Союза.

Главный конструктор спутников связи "Молния", Мурад Рашидович Капланов:



Орбита спутника связи "Молния":



Конечно, данная система не лишена своих недостатков. Да, находясь на высокой части орбиты, спутник передвигается относительно Земли достаточно медленно, но всё же передвигается. Поэтому необходимо было создавать автоматы слежения и наведения антенн, что неизбежно удорожает приёмную аппаратуру.
Но самый большой недостаток заключался не в этом, а в том, что при такой орбите с резким изменением высоты спутник неизбежно проходит через радиационный пояс Земли. А спутник, находящийся на полусинхронной (то-есть, совершающей две орбиты за один оборот Земли) орбите, проходит радиационные пояса четыре раза в сутки. Радиация разрушительно действует на электронику спутника, и первые "Молнии" служили всего пол-года. Особенно быстро происходила деградация солнечных батарей. Воздействие радиационных поясов на спутники тогда, увы, было ещё мало изучено, и до всего приходилось доходить через негативный опыт.

Радационный пояс Земли (пояс Ван-Аллена, как он более известен в западной прессе):



В более поздних вариантах спутников "Молния" была усилена радиационная защита, улучшена электроника, и поздние спутники этой серии уже спокойно служили несколько лет.

Таким образом, используя спутники "Молния" уже в 1960х годах на территории СССР была обеспечена надёжная гражданская и военная связь, а жители Владивостока могли смотреть Центральное Телевидение через систему спутникового телевидения "Орбита".

На сегодняшний день в России используется сеть спутников связи разных типов. Часть из них находится на геостационарной орбите (спутники серии "Радуга"), но для обеспечения надёжной связи в северных широтах используются спутники "Меридиан", по-прежнему летающие по той же орбите, по которой впервые полетела "Молния" 48 лет назад.

Материалы:

"Ракеты и Люди", Черток Б.Е.
"Molniya 1-4", NASA, http://nssdc.gsfc.nasa.gov/nmc/spacecraftDisplay.do?id=1966-092A
В качестве некоторых иллюстраций использованы изображения из Wikimedia Commons
Tags: космос, связь
Subscribe
promo engineering_ru september 18, 2014 11:08 62
Buy for 200 tokens
Израиль. Для защиты от ракет над существующими зданиями делают дополнительную крышу, опирающуюся на отдельностоящие колонны: Больше убежищ здесь.
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 56 comments
Previous
← Ctrl ← Alt
Next
Ctrl → Alt →
Previous
← Ctrl ← Alt
Next
Ctrl → Alt →