Космическая связь и ее перспективы

Дата публикации: 24 января 2025

314

Время чтения:  7 мин.

Спутниковая связь представляет собой передачу данных посредством электромагнитных волн. С их помощью можно передавать визуальную и звуковую информацию: транслировать телерадиоэфир, пользоваться IP-телефонией, двухсторонним интернетом.

Системы космической связи

Это комплекс оборудования на Земле и в космосе, который состоит из нескольких основных элементов. У каждого свои функции:

• Передающие земные станции. Они отправляют информацию в виде высокоточного мощного сигнала к спутнику.
• Летательные аппараты, находящиеся на орбите. Они выступают в роли ретрансляторов: принимают сигнал, усиливают, изменяют его частоту для дальнейшей передачи на Землю.
• Принимающие земные станции. Они принимают сигнал, преобразуют его обратно в форму, удобную для обработки и использования.

Развитие космической связи

В 1945 году английский ученый и по совместительству всемирно известный писатель-фантаст Артур Кларк опубликовал статью, в которой предположил, что для улучшения качества связи нужно поднять ретранслятор максимально высоко. В частности, вывести спутник на орбиту, чтобы он покрывал огромную территорию. Он даже рассчитал высоту этой орбиты, которую назвали геостационарной – около 36 тысяч километров в плоскости экватора.

В 1957 году в космос из СССР отправился первый в мире искусственный спутник, положив начало космической эре и заложив основы спутниковой связи. Спустя несколько лет американцы вывели на орбиту пассивный ретранслятор «Эхо-1» и активный спутник связи «Телстар». В последующие годы советские ученые отправили в космос «Молнию-1» и «Молнию-2». Они использовались для телевидения, телеграфа и телефонной связи по всей России.

Современные спутниковые системы связи можно классифицировать по типу орбит, на которых они находятся:

• Геостационарная (GEO). Скорость движения спутника равна скорости вращения Земли. Из-за этого создается ощущение, что он находится все время в одной точке: это позволяет стабильно вещать на определенную зону. А у небольших наземных терминалов отсутствует необходимость наведения и слежения за спутником, что очень позитивно сказывается на стоимости терминала и надежности связи. Из-за большого расстояния до космического аппарата (около 36 тыс. км над экватором) есть задержка сигнала 600 миллисекунд. Но благодаря высоте расположения зона покрытия самая большая (около 40 % площади Земли).
• Высокоэллиптические (HEO). Наиболее известна высокоэллиптическая орбита «Молния». Предназначены для обслуживания в северных (преимущественно) и южных широтах, сильно удаленных от экватора. Здесь прием с геостационарного спутника затруднен или невозможен. Космические аппараты НЕО «Молния» работают на высотах до 42 тыс.км, задержка сигнала составляет от 300 до 700 миллисекунд. Для организации связи необходимо слежение антенны за спутником, а также специальная процедура перехода со спутника на спутник без перерыва связи.
• Средние (MEO). Спутники находятся на высоте от 2 до 20 тыс. км, из-за этого задержка сигнала меньше, чем с GEO. Более экономичные запуски и эксплуатация спутников, однако зона покрытия переменная, зависит от положения аппарата. Расстояние до космического аппарата ближе, но тоже есть задержка сигнала около 120 миллисекунд. Также необходимо слежение за спутником и переключение между спутниками.
• Низкие (LEO) орбиты. Объекты двигаются на расстоянии 2 тыс. км от поверхности планеты. Обеспечивают самую высокую скорость передачи данных, но требует большого (несколько тысяч) количества спутников для покрытия. Расстояние до космического аппарата еще меньше, задержка сигнала составляет 20-40 миллисекунд. Необходимо слежение за быстро перемещающимся спутником и динамичное переключение между спутниками.

Вокруг Земли сегодня вращаются тысячи космических аппаратов, и их количество ежегодно растет. Большинство спутников принадлежит американской компании SpaceX. На втором месте находится Китай, где ежегодно выпускают более 500 спутников. В нашей стране сейчас активно наращиваются производственные мощности. К 2026 году планируется выпускать до 250 космических аппаратов ежегодно.

Частотные диапазоны спутниковой связи

Спутники осуществляют трансляцию сигнала в разных диапазонах.

C ― диапазон частот сантиметровых длин волн от 3,4 и 6 ГГц, используемых для наземной и спутниковой радиосвязи. Сигнал в этом диапазоне устойчив к изменению погодных условий (дождь, мокрый снег), но для организации связи необходимы антенны размером 2,5-5 м, что усложняет их доставку и размещение, а также увеличивает затраты при установке. В С-диапазоне работают спутники Ямал-401, 300К и Ямал-601.

Ku ― диапазон частот сантиметровых длин волн от 10,7 до 14,5 ГГц. Благодаря меньшей длине волн (по сравнению с C-диапазоном) позволяет использовать небольшие параболические антенны диаметром до 1 м. В Ku-диапазоне работают спутники Ямал-401, 402 и 300К.

Ka ― диапазон частот сантиметровых и миллиметровых волн от 18,3—18,8 до 19,7—20,2 ГГц по линии Земля-спутник, а также от 27,5 до 31 ГГц по линии спутник-Земля. Все чаще применяется для спутниковой связи, потому что в C- и Ku-диапазонах уже недостаточно места для этих целей. В Kа-диапазоне работает спутник Ямал-601.

Преимущества спутниковой связи

• Обширная зона покрытия. Сигнал со спутника можно принять даже в самых удаленных уголках Земли. Спутниковую связь используют там, где не ловит или нестабильно работает мобильная, куда нецелесообразно прокладывать кабельные сети.
• Устойчивость к природным катаклизмам и техногенным авариям. В отличие от наземных систем, которые получают повреждения во время землетрясений, ураганов, спутниковая связь остается стабильной при наличии электропитания (от сети, дизеля или аккумулятора) и сохранении наведения на спутник.
• Высокая пропускная способность. Современные спутники обеспечивают быструю передачу данных. Это позволяет использовать их для интернет-доступа, потокового видео, телефонной связи, что открывает широкие возможности для бизнеса и телекоммуникаций.
• Мобильность. Спутниковые антенны легки, просты в монтаже и могут быть установлены не только на стационарных объектах, но и на транспортных средствах. Это позволяет осуществлять прием и передачу сигнала в пути.
• Технология позволяет кодировать каналы с передаваемыми данными. Это делает спутниковую связь привлекательной для приложений с высокими требованиями к информационной безопасности.

АО «Газпром Космические Системы» ― единственный оператор спутниковой связи, который одновременно владеет собственными спутниками и предоставляет услуги напрямую конечным пользователям. Чтобы начать пользоваться услугами, нужно:

• купить оборудование у авторизованных дилеров,
• заказать у них установку и настройку,
• заключить договор с АО «Газпром Космические Системы» в личном кабинете клиента,
• оплатить любой банковской картой.

Остались вопросы? Звоните по бесплатному номеру 8-800-301-01-41, и наши сотрудники вас проконсультируют.