Kommunikationssatelliten

A US -Weltraumkraft Extrem hohe Frequenz Kommunikationssatellitenrelais sichern Kommunikation für die Vereinigten Staaten und andere alliierte Länder.

A Kommunikationssatelliten ist ein künstlicher Satellit das stellt weiter und verstärkt Radio Telekommunikationssignale über a Transponder; es schafft a Kommunikationskanal zwischen einer Quelle Sender und ein Empfänger an verschiedenen Orten auf Erde. Kommunikationssatelliten werden für verwendet Fernsehen, Telefon, Radio, Internet, und Militär- Anwendungen.^[1] Ab dem 1. Januar 2021 gibt es 2.224 Kommunikationssatelliten in der Erdumlaufbahn.^[2] Die meisten Kommunikationssatelliten sind in Geostationäre Umlaufbahn 22.300 Meilen (35.900 km) über dem Äquator, so dass der Satellit am gleichen Punkt am Himmel stationär erscheint; deshalb, die Satellitenschüssel Antennen von Bodenstationen können dauerhaft an diesen Ort gerichtet werden und müssen sich nicht bewegen, um den Satelliten zu verfolgen.

Die Hochfrequenz Radiowellen Wird für Telekommunikations -Links reisen Sichtlinie und so werden durch die Kurve der Erde behindert. Der Zweck von Kommunikationssatelliten besteht darin, das Signal um die Erdekurve umzugeben, die die Kommunikation zwischen weit getrennten geografischen Punkten ermöglichen.^[3] Kommunikationssatelliten verwenden eine breite Palette von Radio und Mikrowelle Frequenzen. Um Signalstörungen zu vermeiden, haben internationale Organisationen Vorschriften, für die Frequenzbereiche oder "Bands" bestimmte Organisationen verwenden dürfen. Diese Allokation von Bändern minimiert das Risiko von Signalstörungen.^[4]

Geschichte

Ursprünge

Im Oktober 1945, Arthur C. Clarke veröffentlichte einen Artikel mit dem Titel "Extraterrestrial Relays" im britischen Magazin Drahtlose Welt.^[5] Der Artikel beschrieb die Grundlagen hinter dem Einsatz von künstliche Satelliten in geostationären Umlaufbahnen zum Zweck der Weitergabe von Funksignalen. Aus diesem Grund wird Arthur C. Clarke oft als der zitiert Erfinder des Konzepts des Kommunikationssatelliten und des Begriffs "Clarke Belt" wird als Beschreibung der Umlaufbahn verwendet.^[6]

Replik von Sputnik 1

Der Erste künstlicher Erdensatellit war Sputnik 1 was von der in die Umlaufbahn gebracht wurde Sovietunion am 4. Oktober 1957. Es wurde von entwickelt von Mikhail Tikhonravov und Sergey Korolevauf Arbeiten durch Konstantin Tsiolkovsky.^[7] Sputnik 1 war mit einem Bord ausgestattet Radio-Sender Das funktionierte bei zwei Frequenzen von 20.005 und 40,002 MHz oder 7 und 15 Metern Wellenlänge. Der Satellit wurde nicht in die Umlaufbahn gebracht, um Daten von einem Punkt auf der Erde an einen anderen zu senden. Der Funksender sollte die Eigenschaften der Funkwellenverteilung in der gesamten Ionosphäre untersuchen. Der Start von Sputnik 1 war ein wichtiger Schritt bei der Erforschung von Weltraum- und Raketenentwicklung und markiert den Beginn der Weltraumzeitalter.^[8]

Frühe aktive und passive Satellitenexperimente

Es gibt zwei Hauptklassen von Kommunikationssatelliten. passiv und aktiv. Nur passive Satelliten reflektieren Das Signal kommt von der Quelle in Richtung der Richtung des Empfängers. Bei passiven Satelliten wird das reflektierte Signal an der Satellit nicht verstärkt, und nur eine sehr kleine Menge der übertragenen Energie erreicht den Empfänger. Da der Satellit so weit über der Erde liegt Freiraum-PfadverlustDas auf Erden empfangene Signal ist also sehr, sehr schwach. Aktive Satelliten verstärken dagegen das empfangene Signal, bevor sie es am Boden an den Empfänger übertragen.^[4] Passive Satelliten waren die ersten Kommunikationssatelliten, werden aber jetzt wenig verwendet.

Arbeiten, die auf dem Gebiet der Sammlung elektrischer Intelligenz im Bereich der Labor für Marineforschung der Vereinigten Staaten 1951 führte zu einem Projekt mit dem Namen Kommunikationsmondrelais. Militärplaner hatten seit langem ein beträchtliches Interesse an sicheren und zuverlässigen Kommunikationslinien als taktische Notwendigkeit gezeigt, und das ultimative Ziel dieses Projekts war die Schaffung des längsten Kommunikationskreislauf . Nach Erreichen der ersten transozeanischen Kommunikation zwischen Washington, D.C. und Hawaii Am 23. Januar 1956 wurde dieses System öffentlich eingeweiht und im Januar 1960 in die formelle Produktion eingesetzt.^[9]

Das Atlas-B mit Punktzahl auf dem Startpad; Die Rakete (ohne Booster -Motoren) bildete den Satelliten.

Der erste Satelliten, der speziell für die aktive Relay-Kommunikation gebaut wurde, war Projektbewertung, geführt von Agentur für fortschrittliche Forschungsprojekte (ARPA) und wurde am 18. Dezember 1958 gestartet, bei dem ein Bandschreiber eine gespeicherte Sprachnachricht sowie Nachrichten empfangen, gespeichert und neu erstellt. Es wurde verwendet, um eine Weihnachtsgruß an die Welt vom US -Präsidenten zu schicken Dwight D. Eisenhower. Der Satelliten führte auch mehrere Echtzeitübertragungen durch, bevor die nicht-re-schaltigen Batterien am 30. Dezember 1958 nach 8 Stunden des tatsächlichen Betriebs ausfiel.^[10][11]

Der Direct-Nachfolger für die Punktzahl war ein weiteres von ARPA geführtes Projekt namens Courier. Kurier 1b wurde am 4. Oktober 1960 ins Leben gerufen, um zu untersuchen, ob es möglich sein würde, ein globales militärisches Kommunikationsnetzwerk zu errichten, indem "verspätete Repeater" -Satelliten verwendet werden, die Informationen empfangen und speichern, bis sie befohlen wurden, sie umzubauen. Nach 17 Tagen beendete ein Befehlssystemfehler die Kommunikation aus dem Satelliten.^[12][13]

NASADas Satellite Applications -Programm hat den ersten künstlichen Satelliten gestartet Echo 1 am 12. August 1960. Echo 1 war ein Aluminisierter Ballon -Satelliten als passive fungieren Reflektor von Mikrowelle Signale. Kommunikationssignale wurden vom Satellit von einem Punkt auf der Erde zum anderen abprallen. In diesem Experiment wurde versucht, die Machbarkeit weltweiter Sendungen von Telefon-, Radio- und Fernsehsignalen festzustellen.^[13][14]

Mehr erste und weitere Experimente

Telstar war der erste aktive, direkte Satellit für Relaiskommunikation und markierte die erste transatlantische Übertragung von Fernsehsignalen. Zugehörig AT&T als Teil einer multinationalen Vereinbarung zwischen AT & T, Bell Telefonlabors, NASA, die Briten Allgemeines Postamt, und die Französischer National Ptt (Postamt) Um Satellitenkommunikation zu entwickeln, wurde es von der NASA von der NASA gestartet Cape Canaveral Am 10. Juli 1962 im ersten privat gesponserten Raumstart.^[15][16]

Ein weiteres passives Relais -Experiment, das hauptsächlich für militärische Kommunikationszwecke bestimmt war, war Projekt West Ford, was von angeführt wurde von Massachusetts Institute of Technology's Lincoln Laboratory.^[17] Nach einem ersten Versagen im Jahr 1961 verteilte ein Start am 9. Mai 1963 350 Millionen Kupfernadeldipole, um einen passiven reflektierenden Gürtel zu schaffen. Obwohl nur etwa die Hälfte der Dipole richtig voneinander getrennt ist,^[18] Das Projekt konnte erfolgreich experimentieren und mithilfe von Frequenzen in der kommunizieren SHF X Band Spektrum.^[19]

Ein unmittelbarer Vorgänger der geostationären Satelliten war die Hughes Aircraft Company's Syncom 2, gestartet am 26. Juli 1963. Syncom 2 war der erste Kommunikationssatellit in a Geosynchrone Umlaufbahn. Es drehte sich einmal pro Tag mit konstanter Geschwindigkeit um die Erde, aber weil es noch immer nach Nord -Süd -Bewegung war, wurde eine spezielle Ausrüstung benötigt, um sie zu verfolgen.^[20] Sein Nachfolger, Syncom 3, startete am 19. Juli 1964, war der erste geostationäre Kommunikationssatelliten. Syncom 3 erhielt eine geosynchrone Umlaufbahn ohne nord -Süd -Bewegung, was sie vom Boden als stationäres Objekt am Himmel erscheint.^[21]

Eine direkte Erweiterung der passiven Experimente von Project West Ford war die Lincoln Experimental Satellit Programm, auch vom Lincoln Laboratory im Namen des Verteidigungsministerium der Vereinigten Staaten.^[17] Das LES-1 Active Communications-Satellit wurde am 11. Februar 1965 gestartet, um die Machbarkeit der aktiven Militärkommunikation mit Langstrecken-Langstreckenkompetenz mit aktiven Solid-State X-Band zu untersuchen. Im Rahmen dieser Serie wurden zwischen 1965 und 1976 insgesamt neun Satelliten eingeführt.^[22][23]

Internationale kommerzielle Satellitenprojekte

In den Vereinigten Staaten wurde 1962 die Schaffung des Kommunikation Satellite Corporation (Comsat) Private Corporation, das von der US -Regierung in Fragen der nationalen Politik unterrichtet wurde.^[24] In den nächsten 2 Jahren führten internationale Verhandlungen zu den Intelsat -Abkommen, die wiederum zum Start von Intelsat 1, auch bekannt als Early Bird, am 6. April 1965, und der erste Satellit der kommerziellen Kommunikation in der Geosynchronen Orbit war .^[25][26] Die nachfolgenden Intelsat-Starts in den 1960er Jahren bieten Schiffen bei Sea (Intelsat 2 in den Jahren 1966–67) in den 1960er Jahren Multi-Destination-Service und Video-, Audio- und Datenservice-Service sowie den Abschluss eines vollständig globalen Netzwerks mit Intsat 3 in den Jahren 1969–70. In den 1980er Jahren war Intelsat mit erheblichen Erweiterungen der kommerziellen Satellitenkapazität auf dem Weg, Teil der wettbewerbsfähigen privaten Telekommunikationsindustrie zu werden, und hatte begonnen, Konkurrenz von Geheimnissen zu bekommen Panamsat In den Vereinigten Staaten, die ironischerweise 2005 von seinem Erzrivalen gekauft wurden.^[24]

Als Intsat gestartet wurde, waren die Vereinigten Staaten die einzige Startquelle außerhalb der Sovietunion, der nicht an den Intsat -Abkommen teilgenommen hat.^[24] Die Sowjetunion startete am 23. April 1965 ihren ersten Kommunikationssatellit als Teil der Molniya Programm.^[27] Dieses Programm war zu dieser Zeit auch einzigartig für die Verwendung dessen, was dann als das bekannt wurde Molniya Orbit, was a beschreibt a Hoch elliptische Umlaufbahn, mit zwei hohen Apogees täglich über der nördlichen Hemisphäre. Diese Umlaufbahn bietet eine lange Verweilzeit über das russische Gebiet sowie über Kanada in höheren Breiten als geostationäre Umlaufbahnen über den Äquator.^[28]

Satellitenbahnen

Umlaufgröße Vergleich von Geographisches Positionierungs System, Glonass, Galileo, Beidou-2, und Iridium Konstellationen, die Internationale Raumstation, das Hubble -Weltraumteleskop, und Geostationäre Umlaufbahn (und sein Friedhofsumlaufbahn), mit dem Van Allen -Strahlungsgürtel und die Erde skalieren.^[a]

Das MondDie Umlaufbahn ist etwa 9 -mal so groß wie geostationäre Umlaufbahn.^[b] (Schweben Sie in der SVG -Datei über eine Umlaufbahn oder sein Etikett, um sie hervorzuheben. Klicken Sie, um den Artikel zu laden.)

Kommunikationssatelliten haben normalerweise eine von drei primären Arten von Orbit, während andere Orbitalklassifizierungen werden verwendet, um Orbital -Details weiter anzugeben. Meo und Leo sind Nicht-Geostationskorbits (NGSO).

• Geostationäre Satelliten haben a Geostationäre Umlaufbahn (GEO), 22.236 Meilen (35.785 km) von der Erdoberfläche. Diese Umlaufbahn hat das besondere Merkmal, dass sich die scheinbare Position des Satelliten am Himmel von einem Bodenbeobachter nicht ändert, der Satellit scheint "still" am Himmel zu stehen. Dies liegt daran, dass die Orbitalperiode des Satelliten die gleiche wie die Rotationsrate der Erde ist. Der Vorteil dieser Umlaufbahn besteht darin, dass Bodenantennen den Satelliten nicht über den Himmel verfolgen müssen, sie können so festgesetzt werden, dass sie auf den Ort am Himmel zeigen, den der Satelliten erscheint.
• Mittlere Erdumlaufbahn (Meo) Satelliten sind näher an der Erde. Orbitalhöhen reichen von 2.000 bis 36.000 Kilometern über die Erde.
• Die Region unterhalb mittlerer Umlaufbahnen wird als bezeichnet als Niedrige Erdumlaufbahn (LEO) und liegt bei 99 bis 1.243 mi über Erde etwa 160 bis 2.000 Kilometer.

Als Satelliten in Meo und Leo schneller die Erde umkreisen, bleiben sie nicht wie ein geostationärer Satelliten am Himmel bis zu einem festen Punkt auf der Erde, aber erscheinen einem gemahlenen Beobachter, der den Himmel überquert und "Set", wenn sie hinter das gehen Erde jenseits des sichtbaren Horizonts. Um kontinuierliche Kommunikationsfähigkeiten mit diesen unteren Umlaufbahnen zu bieten, erfordert daher eine größere Anzahl von Satelliten, so dass einer dieser Satelliten immer am Himmel für die Übertragung von Kommunikationssignalen sichtbar ist. Aufgrund ihrer relativ geringen Entfernung zur Erde sind ihre Signale jedoch stärker.^{[Klarstellung erforderlich]}

Low Earth Orbit (Leo)

  Niedrige Erdumlaufbahn

A Niedrige Erdumlaufbahn (LEO) ist typischerweise eine kreisförmige Umlaufbahn von etwa 160 bis 2.000 Kilometern über der Erdoberfläche und entsprechend einer Zeit (Zeit, um sich um die Erde zu drehen) von etwa 90 Minuten.^[29]

Aufgrund ihrer geringen Höhe sind diese Satelliten nur aus einem Radius von rund 1.000 Kilometern (620 mi) vom Subsatellitenpunkt sichtbar. Darüber hinaus ändern Satelliten in niedriger Erdumlaufbahn ihre Position relativ zur Bodenposition schnell. Selbst für lokale Anwendungen werden viele Satelliten benötigt, wenn die Mission ununterbrochene Konnektivität erfordert.

Satelliten mit niedriger Erde, die für die Umlaufbahn günstiger sind als geostationäre Satelliten, und aufgrund der Nähe des Bodens nicht so hoch erfordern Signalstärke (Die Signalstärke fällt als Quadrat des Abstands von der Quelle aus, sodass der Effekt beträchtlich ist). Somit besteht ein Kompromiss zwischen der Anzahl der Satelliten und ihren Kosten.

Darüber hinaus gibt es wichtige Unterschiede in der an Bord und der Bodengeräte, die zur Unterstützung der beiden Missionsarten erforderlich sind.

Satellitenkonstellation

Eine Gruppe von Satelliten, die im Konzert arbeiten Satellitenkonstellation. Zwei solcher Konstellationen, die bereitstellen sollen Satellitentelefon und Datendienste mit niedrigen Geschwindigkeiten, hauptsächlich in abgelegenen Bereichen, sind die Iridium und Globalstar Systeme. Das Iridium -System hat 66 Satelliten, die Orbitalneigung von 86,4 ° und Intersatellitenverbindungen bieten die Verfügbarkeit von Serviceverfügbarkeit über der gesamten Erdoberfläche. Starlink ist ein Satelliten -Internetkonstellation gesteuert von SpaceX, das zielt auf global Satelliten -Internetzugang Berichterstattung.

Es ist auch möglich, eine diskontinuierliche Abdeckung mit einem Satelliten mit niedrigem Erdbund anzubieten, das Daten speichern kann, die bei der Übergabe eines Teils der Erde empfangen werden können, und später über einen anderen Teil übertragen werden. Dies wird bei dem Kaskadensystem von der Fall sein Kanada's Cassiope Kommunikationssatelliten. Ein anderes System, das diese Speicher- und Vorwärtsmethode verwendet, ist Orbcomm.

Mittlere Erdumlaufbahn (Meo)

Eine mittelgroße Erdumlaufbahn ist ein Satellit in der Umlaufbahn zwischen 2.000 und 35.786 Kilometern (1.243 und 22.236 mi) über der Erdoberfläche. Meo -Satelliten ähneln Leo -Satelliten in der Funktionalität. Meo -Satelliten sind viel länger als Leo -Satelliten sichtbar, normalerweise zwischen 2 und 8 Stunden. Meo -Satelliten haben einen größeren Abdeckungsbereich als Leo -Satelliten. Die längere Dauer der Sichtbarkeit und die breitere Fußabdruck eines Meo -Satelliten bedeutet in einem MeO -Netzwerk weniger Satelliten als ein Leo -Netzwerk. Ein Nachteil ist, dass die Entfernung eines Meo -Satelliten eine längere Zeitverzögerung und ein schwächeres Signal als ein Leo -Satellit verleiht, obwohl diese Einschränkungen nicht so schwerwiegend sind wie die eines Geo -Satelliten.

Wie Leos behalten diese Satelliten keine stationäre Entfernung von der Erde auf. Dies steht im Gegensatz zur geostationären Umlaufbahn, in der Satelliten immer 35.786 Kilometer von der Erde entfernt sind.

Typischerweise liegt die Umlaufbahn eines mittleren Erdumlaufbahn -Satelliten etwa 16.000 Kilometer über der Erde. In verschiedenen Mustern machen diese Satelliten die Reise um die Erde in etwa 2 bis 8 Stunden.

Beispiele für Meo

• 1962 der Kommunikationssatelliten, Telstar, wurde gestartet. Es war ein Satelliten mit mittlerer Erdumlaufbahn, der dazu beitragen soll, Hochgeschwindigkeits-Telefonsignale zu erleichtern. Obwohl es der erste praktische Weg war, Signale über den Horizont zu übertragen, wurde ihr Hauptnachteil bald realisiert. Da seine Umlaufzeit von etwa 2,5 Stunden nicht mit der Rotationsperiode der Erde von 24 Stunden übereinstimmte, war die kontinuierliche Abdeckung unmöglich. Es war offensichtlich, dass mehrere Meos verwendet werden mussten, um eine kontinuierliche Abdeckung zu erzielen.
• Im Jahr 2013 wurde die ersten vier einer Konstellation von 20 MeO -Satelliten gestartet. Das O3b Satelliten liefern Breitband -Internetdienste, insbesondere an abgelegene Standorte und maritimen und am Flug gebrauchswerte Gebrauch und Umlaufbahn in einer Höhe von 8.063 Kilometern (5.010 mi)).^[30]

Geostationäre Umlaufbahn (GEO)

Geostationäre Umlaufbahn

Für einen Beobachter auf der Erde erscheint ein Satellit in einer geostationären Umlaufbahn bewegungslos in einer festen Position am Himmel. Dies liegt daran, dass es sich bei der Erde um die Erde dreht Winkelgeschwindigkeit (eine Revolution pro sideraler Tag, in einem (n Äquatorialumlaufbahn).

Eine geostationäre Umlaufbahn ist nützlich für die Kommunikation, da Bodenantennen auf den Satelliten gerichtet werden können, ohne dass sie die Bewegung des Satelliten verfolgen müssen. Dies ist relativ kostengünstig.

In Anwendungen, die viele Bodenantennen erfordern, wie z. Regie Verteilung, die Einsparungen in Bodengeräten können die Kosten und die Komplexität der Einstufung eines Satelliten in die Umlaufbahn mehr als überwiegen.

Beispiele für Geo

• Der erste geostationäre Satellit war Syncom 3, gestartet am 19. August 1964 und verwendet für die Kommunikation im Pazifik, beginnend mit der Fernsehberichterstattung über die 1964 Sommerspiele. Kurz nach Syncom 3, Intsat i, auch bekannt als AKA Früher Vogel, wurde am 6. April 1965 auf den Markt gebracht und in der Orbit in 28 ° West Longitude platziert. Es war der erste geostationäre Satelliten für Telekommunikation über die Atlantischer Ozean.
• Am 9. November 1972, Kanadas erster geostationärer Satelliten, der dem Kontinent dient, dient, Anik A1, wurde von gestartet von Telesat Kanada, mit den Vereinigten Staaten nach Klagen mit dem Start von Westar 1 durch Western Union am 13. April 1974.
• Am 30. Mai 1974 der erste geostationäre Kommunikationssatellit der Welt, um es zu sein Dreiachse stabilisiert wurde gestartet: Der experimentelle Satelliten ATS-6 gebaut für NASA.
• Nach den Starts des Telstar durch Westar 1 Satellites, RCA Americom (später GE Americom, jetzt SES) gestartet Satcom 1 1975. Es war Satcom 1, der maßgeblich dazu beigetragen hat, früh zu helfen Kabelfernsehen Kanäle wie WTBS (jetzt TBS), HBO, CBN (jetzt Freiform) und Der Wetter Kanal erfolgreich werden, da diese Kanäle ihre Programmierung an alle lokalen Kabelfernsehen verteilten Headends mit dem Satelliten. Zusätzlich war es der erste Satellit, der von Broadcast -Fernsehsender in den USA verwendet wurde, wie ABC, NBC, und CBS, um die Programmierung an ihre lokalen Affiliate -Stationen zu verteilen. SATCOM 1 wurde weit verbreitet, weil es doppelt so viel Kommunikationskapazität des konkurrierenden Westar 1 in Amerika hatte (24 Transponder im Gegensatz zu den 12 von Westar 1), was zu Kosten niedrigerer Transponder-Nutzungskosten führt. Satelliten in späteren Jahrzehnten hatten tendenziell noch höhere Transponderzahlen.

Bis 2000, Hughes Raum und Kommunikation (jetzt Boeing Satellite Development Center) hatte fast 40 Prozent der mehr als einhundert Satelliten im Dienst weltweit gebaut. Andere große Satellitenhersteller sind Space Systems/Loral, Orbital Sciences Corporation mit dem Sternbus Serie, Indische Weltraumforschungsorganisation, Lockheed Martin (besitzt das frühere RCA Astro Electronics/Ge Astro Space Business), Northrop Grumman, Alcatel Space, jetzt Thales Alenia Raum, mit dem Spacebus Serie und Astrium.

Molniya Orbit

Geostationäre Satelliten müssen über dem Äquator arbeiten und daher am Horizont niedriger erscheinen, wenn der Empfänger weiter vom Äquator entfernt ist. Dies führt zu Problemen für extreme nördliche Breiten, die die Konnektivität beeinflussen und verursachen Multipath -Interferenz (verursacht durch Signale, die sich vom Boden und in die Erdantenne widerspiegeln).

So kann für Gebiete in der Nähe des Nordens (und im Süden) ein geostationärer Satellit unter dem Horizont erscheinen. Daher wurden Molniya -Orbit -Satelliten hauptsächlich in Russland gestartet, um dieses Problem zu lindern.

Molniya -Bahnen können in solchen Fällen eine ansprechende Alternative sein. Die Molniya -Umlaufbahn ist sehr geneigt und garantiert eine gute Höhe über ausgewählte Positionen während des nördlichen Teils der Umlaufbahn. (Die Höhe ist das Ausmaß der Position des Satelliten über dem Horizont. So hat ein Satellit am Horizont keine Höhe und ein Satellit direkt über dem Kopf von 90 Grad.)

Die Molniya -Umlaufbahn ist so konzipiert, dass der Satellit den größten Teil seiner Zeit über die äußersten nördlichen Breiten verbringt, in denen sich der Boden nur geringfügig bewegt. Seine Periode ist ein halber Tag, so dass der Satellit für den Betrieb über die gezielte Region für sechs bis neun Stunden pro Sekundenschnelle alle zweiten Revolution zur Verfügung steht. Auf diese Weise kann eine Konstellation von drei Molniya-Satelliten (plus In-Orbit-Ersatzteilen) eine ununterbrochene Abdeckung liefern.

Der erste Satellit der Molniya Die Serie wurde am 23. April 1965 auf den Markt gebracht und für experimentelles verwendet Übertragung des Fernsehens Signale Aus einem Moskau Uplink Station zu Downlink Stationen in Sibirien und der russische Fernen Osten, in Norilsk, Khabarovsk, Magadan und Vladiwostok. Im November 1967 schuf Sowjetingenieure ein einzigartiges System des nationalen Fernsehens Netzwerk von Satelliten Fernsehen, genannt OrbitaDas basierte auf Molniya -Satelliten.

Polarumlaufbahn

In den Vereinigten Staaten wurde 1994 das nationale polarorbitierende operative Umwelt-Satellitensystem (NPOess) gegründet, um die polaren Satellitenoperationen der NASA (National Aeronautics and Space Administration) NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) zu konsolidieren. NPOess verwaltet eine Reihe von Satelliten für verschiedene Zwecke; Zum Beispiel Metsat für meteorologische Satelliten, Eumetsat für den europäischen Zweig des Programms und Metop für meteorologische Operationen.

Diese Umlaufbahnen sind Sonnensynchron, was bedeutet, dass sie den Äquator jeden Tag zur gleichen Ortszeit überqueren. Zum Beispiel werden die Satelliten in der NPOess (Zivilist) den Äquator in der Zeit 13:30 Uhr, 17:30 Uhr und 21:30 Uhr von Süden nach Norden überqueren.

Struktur

Kommunikationssatelliten bestehen normalerweise aus folgenden Subsystemen:

• Kommunikationsnutzlast, normalerweise zusammengestellt aus Transponder, Antennen, und Schaltsysteme
• Motoren brachten den Satelliten in seine gewünschte Umlaufbahn
• A Station beibehalten Verfolgung und Stabilisierungssubsystem Wird verwendet, um den Satellit in der rechten Umlaufbahn zu halten, wobei seine Antennen in die richtige Richtung gerichtet sind und sein Stromsystem in Richtung der Sonne zeigt
• Leistungssubsystem, verwendet, um die Satellitensysteme zu versorgen, die normalerweise bestehen aus Solarzellen, und Batterien, die während der Leistung während dessen erhalten Sonnenfinsternis
• Befehls- und Steuerungssubsystem, das die Kommunikation mit Bodenkontrollstationen aufrechterhält. Die Erdungsstationen der Bodenkontrolle überwachen die Satellitenleistung und kontrollieren ihre Funktionalität in verschiedenen Phasen ihres Lebenszyklus.

Die von einem Satelliten erhältliche Bandbreite hängt von der Anzahl der vom Satelliten bereitgestellten Transponder ab. Jeder Dienst (Fernseher, Sprache, Internet, Radio) benötigt eine andere Bandbreite für die Übertragung. Dies ist in der Regel als Linkbudgetierung und a bekannt Netzwerksimulator Kann verwendet werden, um den genauen Wert zu erreichen.

Frequenzzuweisung für Satellitensysteme

Die Zuweisung von Frequenzen für Satellitendienste ist ein komplizierter Prozess, der internationale Koordination und Planung erfordert. Dies wird unter der Schirmherrschaft des Internationale Telekommunikationsunion (ITU). Um die Frequenzplanung zu erleichtern, ist die Welt in drei Regionen unterteilt:

• Region 1: Europa, Afrika, der Nahe Osten, was früher die Sowjetunion und die Mongolei war
• Region 2: Nord- und Südamerika und Grönland
• Region 3: Asien (ohne Region 1 Gebiete), Australien und der Südwestpazifik

Innerhalb dieser Regionen werden Frequenzbänder verschiedenen Satellitendiensten zugeordnet, obwohl einem bestimmten Dienst unterschiedliche Frequenzbänder in verschiedenen Regionen zugeteilt werden kann. Einige der von Satelliten erbrachten Dienste sind:

• Fester Satellitenservice (FSS)
• Rundfunk Satellitenservice (BSS)
• Mobile-Satellite-Service
• RadionAvigation-Satellite-Service
• Meteorologischer Satellitendienst

Anwendungen

Telefonie

Ein Iridium Satellit

Die erste und historisch wichtigste Anwendung für Kommunikationssatelliten war interkontinental Langstrecken Telefonie. Das fixe Öffentliches Fernsprechwählnetz Relais Anrufe aus Landlinie Telefone zu einem Erdstation, wo sie dann auf einen geostationären Satelliten übertragen werden. Der Downlink folgt einem analogen Pfad. Verbesserungen in U -Boot -Kommunikationskabel durch die Nutzung von Glasfaseroptik verursachte einen gewissen Rückgang der Verwendung von Satelliten für die Festneigung im späten 20. Jahrhundert.

Satellitenkommunikation werden bis heute in vielen Anwendungen verwendet. Abgelegene Inseln wie Ascension Island, Saint Helena, Diego Garcia, und Osterinsel, wo keine U -Boot -Kabel in Betrieb sind, benötigen Satellitentelefone. Es gibt auch Regionen einiger Kontinente und Länder, in denen Feste Telekommunikationen nicht existieren, beispielsweise in großen Regionen Südamerikas, Afrikas, Kanadas, China, Russlands und Australiens. Satellitenkommunikation liefert auch eine Verbindung zu den Kanten von Antarktis und Grönland. Andere Landnutzung für Satellitentelefone sind Rigs auf See, ein Backup für Krankenhäuser, Militär und Erholung. Schiffe auf See sowie Flugzeuge verwenden oft Satellitentelefone.^[31]

Satelliten -Telefonsysteme können mit einer Reihe von Mitteln erreicht werden. In großem Maßstab gibt es häufig ein lokales Telefonsystem in einem isolierten Bereich mit einer Verbindung zum Telefonsystem in einem Hauptlandbereich. Es gibt auch Dienste, die ein Radiosignal an ein Telefonsystem pflücken. In diesem Beispiel kann fast jede Art von Satelliten verwendet werden. Satellitentelefone verbinden sich direkt mit einer Konstellation von geostationären oder niedrigen Erde-Orbit-Satelliten. Anrufe werden dann an einen Satelliten weitergeleitet Teleport mit dem öffentlichen Telefonnetz angeschlossen.

Fernsehen

Als das Fernsehen zum Hauptmarkt wurde, hat seine Nachfrage nach gleichzeitiger Bereitstellung relativ weniger Signale großer großer Signale Bandbreite für viele Empfänger sind ein genaueres Match für die Fähigkeiten von Geosynchron Comsats. Zwei Satellitentypen werden für nordamerikanisches Fernsehen und Radio verwendet: Direkter Rundfunksatellit (Dbs) und Satellit des festen Service (FSS).

Die Definitionen von FSS und DBS -Satelliten außerhalb Nordamerikas, insbesondere in Europa, sind etwas mehrdeutiger. Die meisten Satelliten, die für Direct-to-Home-Fernseher in Europa verwendet werden, haben die gleiche hohe Leistung wie die DBS-Klasse-Satelliten in Nordamerika, verwenden jedoch die gleiche lineare Polarisation wie Satelliten der FSS-Klasse. Beispiele dafür sind die Astra, Eutelsat, und Heißer Vogel Raumschiff im Umlaufbahn über den europäischen Kontinent. Aus diesem Grund werden die Begriffe FSS und DBS auf dem gesamten nordamerikanischen Kontinent eher verwendet und in Europa ungewöhnlich.

Satelliten fester Service Verwenden Sie das C Bandeund die unteren Teile der K_u Band. Sie werden normalerweise für Broadcast -Feeds zu und von Fernsehsendern und lokalen Affiliate -Sendern verwendet (z. B. Programmefeeds für Netzwerk und syndizierte Programmierung, Live -Aufnahmen, und Rücktransport), sowie für verwendet werden für Fernunterricht von Schulen und Universitäten, Wirtschaftsfernsehen (BTV), Videokonferenzund allgemeine kommerzielle Telekommunikation. FSS -Satelliten werden auch verwendet, um nationale Kabelkanäle auf Kabelfernseh -Headends zu verteilen.

Frei zu Luft Satellitenfernsehkanäle werden normalerweise auch auf FSS -Satelliten im K verteilt_u Band. Das Intelsat Americas 5, Galaxy 10R und AMC 3 Satelliten vorbei Nordamerika eine ziemlich große Menge an FTA -Kanälen auf ihrem k bereitstellen_u Band Transponder.

Die Amerikaner Dish -Netzwerk Dbs Der Service hat kürzlich auch die FSS -Technologie für ihre Programmierpakete verwendet, die ihre benötigen Superdisch Antenne, da das Dish -Netzwerk mehr Kapazität benötigt, um lokale Fernsehsender pro The zu tragen FCC"S" Must-Carry "-Verregungen und für mehr Bandbreite zu tragen HDTV Kanäle.

A Direkter Rundfunksatellit ist ein Kommunikationssatelliten, der auf kleine DBs überträgt Satellitenschüsseln (normalerweise 18 bis 24 Zoll oder 45 bis 60 cm Durchmesser). Direkte Sendungssatelliten arbeiten in der Regel im oberen Teil der Mikrowelle K_u Band. DBS-Technologie wird für DTH-orientiert (Direkt zu Hause) Satelliten -TV -Dienste wie z. Regie, Dish Network und Orby TV^[32] in den Vereinigten Staaten, Bell Satellite TV und Shaw Direct in Kanada, Freesat und Himmel im Vereinigten Königreich, Irland, und Neuseeland und DSTV in Südafrika.

Bei niedrigerer Frequenz und niedrigerer Leistung als DBS benötigen FSS -Satelliten ein viel größeres Gericht für den Empfang (3 bis 8 Fuß (1 bis 2,5 m) im Durchmesser für k_u Bande und 3,6 m oder größer für C -Bande). Sie benutzen Lineare Polarisation Für jede der HF -Ein- und -ausgabe der Transponders (im Gegensatz zu Rundpolarisation Wird von DBS -Satelliten verwendet), aber dies ist ein geringfügiger technischer Unterschied, den Benutzer nicht bemerken. Die FSS -Satellitentechnologie wurde ursprünglich auch für den DTH -Satellitenfernsehen von den späten 1970er Jahren bis in die frühen 1990er Jahre in den USA in Form von Tvro (Nur Fernseher erhalten) Empfänger und Gerichte. Es wurde auch in seinem k verwendet_u Bandform für die inzwischen aufgelöste Primestar Satelliten -TV -Service.

Es wurden einige Satelliten eingeführt, die Transponders in der K_a Bandwie Directvs Weltraum-1 Satelliten und Anik F2. NASA und Isro^[33][34] haben auch experimentelle Satelliten mit K -Tragen K auf den Markt gebracht_a Band Beacons vor kurzem.^[35]

Einige Hersteller haben auch spezielle Antennen für den mobilen Empfang von DBS Television eingeführt. Verwendung Globales Positionierungssystem (GPS) Technologie als Referenz, diese Antennen, die automatisch an den Satelliten zurückgreifen, egal wo oder wie sich das Fahrzeug (auf dem sich die Antenne befindet) liegt. Diese mobilen Satellitenantennen sind bei einigen beliebt Wohnmobil Besitzer. Solche mobilen DBS -Antennen werden auch von verwendet JetBlue Airways für DirecTV (geliefert von Live Fernsehen, eine Tochtergesellschaft von JetBlue), die Passagiere auf LCD-Bildschirmen an Bord sehen können, die in den Sitzen montiert sind.

Radio Übertragung

Satellite Radio bietet Audio Übertragung Dienstleistungen in einigen Ländern, insbesondere in den Vereinigten Staaten. Mobile Dienste ermöglichen es den Zuhörern, ein konzidentiertes Roam zu durchlaufen und die gleiche Audio -Programmierung überall zu hören.

Ein Satellite -Radio oder ein Abonnement -Radio (SR) ist ein digitales Radiosignal, das von einem Kommunikations -Satelliten ausgestrahlt wird, das eine viel größere geografische Reichweite abdeckt als terrestrische Radiosignale.

Satellite Radio bietet in einigen Ländern eine sinnvolle Alternative zu bodengestützten Radiodiensten, insbesondere in den USA. Mobile Dienste wie Siriusxm und WorldSpace ermöglichen es den Zuhörern, über einen ganzen Kontinent auf dem Weg zu gehen und die gleiche Audio -Programmierung überall dort zu hören. Andere Dienste wie Music Choice oder Muzaks Satelliteninhalte erfordern einen Empfänger mit festem Standort und eine Schalenantenne. In allen Fällen muss die Antenne einen klaren Blick auf die Satelliten haben. In Bereichen, in denen hohe Gebäude, Brücken oder sogar Parkhäuser das Signal verdecken, können Repeater platziert werden, um das Signal den Hörern zur Verfügung zu stellen.

Bis 2004 wurden bis 2004 beliebte mobile Direct -Anwendungen für stationäre TV -Empfänger mit der Ankunft zweier Satelliten -Radio -Systeme in den USA für die Ausstrahlung erhältlich: Sirius und XM Satellite Radio Holdings. Später fusionierten sie, das Konglomerat Siriusxm zu werden.

Radiodienste werden in der Regel von kommerziellen Unternehmen erbracht und sind abonniert. Die verschiedenen Dienste sind proprietäre Signale, die spezielle Hardware für Decodierung und Wiedergabe erfordern. Anbieter tragen normalerweise eine Vielzahl von Nachrichten, Wetter-, Sport- und Musikkanälen, wobei die Musikkanäle im Allgemeinen kommerziellfrei sind.

In Gebieten mit einer relativ hohen Bevölkerungsdichte ist es einfacher und kostengünstiger, mit terrestrischen Sendungen den Großteil der Bevölkerung zu erreichen. So konzentriert sich in Großbritannien und in einigen anderen Ländern die zeitgenössische Entwicklung von Radiodiensten eher auf digitale Audio -Rundfunkdienste (DAB) oder HD -Radio als auf Satellite -Radio.

Amateur radio

Amateur radio Die Betreiber haben Zugang zu Amateur -Satelliten, die speziell für den Amateur -Funkverkehr entwickelt wurden. Die meisten solchen Satelliten werden als Weltraum -Repeater fungieren und werden im Allgemeinen von Amateuren zugegriffen, die mit ausgestattet sind Uhf oder VHF Funkgeräte und hochrichtungsfähig Antennen wie zum Beispiel Yagis oder Schüsselantennen. Aufgrund der Startkosten werden die meisten aktuellen Amateur -Satelliten in relativ niedrige Erdbahnen eingeleitet und sind so konzipiert, dass sie zu einem bestimmten Zeitpunkt nur mit einer begrenzten Anzahl von kurzen Kontakten umgehen. Einige Satelliten bieten auch Datenwartungsdienste mit der X.25 oder ähnliche Protokolle.

Internet Zugang

Nach den 1990er Jahren wurde die Satellitenkommunikationstechnologie als Mittel zur Verbindung mit dem verwendet Internet über Breitbanddatenverbindungen. Dies kann für Benutzer, die sich in abgelegenen Bereichen befinden, sehr nützlich sein und nicht auf A zugreifen können Breitband Verbindung oder eine hohe Verfügbarkeit von Dienstleistungen.

Militär

Kommunikationssatelliten werden für verwendet Militärkommunikation Anwendungen wie z. Globale Befehls- und Steuerungssysteme. Beispiele für militärische Systeme, die Kommunikationssatelliten verwenden, sind die Milstar, das DSCs, und die Fltsatcom aus den Vereinigten Staaten, NATO Satelliten, Vereinigtes Königreich Satelliten (zum Beispiel Skynet) und Satelliten des ersteren Sovietunion. Indien hat seinen ersten militärischen Kommunikationssatelliten gestartet GSAT-7, seine Transponder arbeiten in Uhf, F, C und K_u Band Bands.^[36] Typischerweise arbeiten militärische Satelliten in der Uhf, SHF (auch bekannt als X-Band) oder EHF (auch bekannt als K_a Band) Frequenzbänder.

Datensammlung

In der Nähe von Boden vor Ort Umweltüberwachung Ausrüstung (wie z. Wetterstationen, Wetter Bojen, und Radiosonden), kann Satelliten für Einweg verwenden Datenübertragung oder Zwei-Wege Telemetrie und Telecontrol.^[37][38] Es kann auf einer sekundären Nutzlast von a basieren Wettersatelliten (wie im Fall von Geht und Meteosat und andere in der Argos -System) oder in speziellen Satelliten (wie z. SCD). Die Datenrate ist normalerweise viel niedriger als in satellite Internet Zugang.

Siehe auch

Verweise

Anmerkungen

Zitate

Externe Links

• Satellite Industry Association
• Europäische Satellitenoperatorenvereinigung
• Satellitenglossar
• Satmagazin
• Satnews
• Die Zukunft des Kommunikations -Satellitengeschäfts
• Kommunikation Satelliten Kurzgeschichte von David J. Whalen
• Jenseits der Ionosphäre: Fünfzig Jahre Satellitenkommunikation (NASA SP-4217, 1997)