Владимир Поляков - Посвящение в радиоэлектронику

Организация пока не имеет своих спутников. Она арендует на льготных условиях отдельные каналы и стволы спутников связи, принадлежащих Советскому Союзу. Земные же станции принадлежат построившим их странам. Первая за пределами СССР станция была сооружена на Кубе, вторая — в Чехословакии, под Прагой. Теперь такие станции имеют все страны, участвующие в соглашении.

В нашей стране сооружен Международный центр спутниковой связи «Дубна», предназначенный для работы в системах «Интерспутник» и «Интелсат» через геостационарные спутники Атлантического региона «Горизонт» и «Интелсат — IV А». Работа в системе «Интелсат» предполагает обмен телевизионными программами со странами Запада. Благодаря спутниковым системам налаживается телевизионный обмен в глобальном масштабе. Просмотр футбольного матча, состоявшегося, например, в Мексике, для москвичей стал обыденным явлением!

Как же видоизменялись и развивались спутники связи я странах Запада? Первый англо-американский спутник связи, запущенный в конце 50-х годов, «Эхо-1» был крайне прост. После вывода на орбиту крошечного неуправляемого спутника открывался клапан помещенного в нем баллончика со сжатым газом и надувалась пластиковая оболочка, покрытая тонким слоем алюминиевой пудры. Получался шар-отражатель диаметром 30 м. Никаких активных ретрансляторов на спутнике не было. Сигнал с Земли излучался мощными передатчиками с остронаправленными антеннами, и такими же огромными антеннами были оснащены сверхчувствительные приемники, охлаждаемые жидким азотом для уменьшения собственных тепловых шумов.

Спутник «Эхо-1» имел одно неоспоримое достоинство: пропускная способность его была неограниченна, ведь пассивному отражателю безразлично, сколько и каких сигналов от него отражается. Просуществовав на орбите недолгое время, легкая оболочка затормозилась даже в крайне разреженном газе верхней атмосферы и сгорела, войдя в более плотные слои.

С 1965 года страны Запада используют серию связных спутников «Интелсат», размещаемых на геостационарных орбитах над Тихим, Атлантическим и Индийским океанами. Спутники обслуживают систему глобальной связи между любыми двумя точками земной поверхности, за исключением полярных областей. Международный консорциум спутниковой связи «Интелсат». образованный в 1964 году, к 1972 году имел в эксплуатации 72 наземные станции, размещенные в 48 странах. А вот как примерно за те же годы изменялись параметры спутников. Первая цифра относится к спутнику «Интелсат-1», запущенному в 1965 году, а вторая — к спутнику четвертого поколения «Интелсат-4». Пропускная способность возросла с 240 телефонных каналов и одного телевизионного до 9000 телефонных и 12 телевизионных. Энерговооруженность спутника возросла с 46 Вт до полукиловатта, а срок активного существования увеличился с полутора до семи лет.

«Интелсат-4» представляет собой внушительное сооружение цилиндрической формы диаметром около 2,5 и высотой около 3 м. Масса его близка к полутора тоннам, включая заряд твердого топлива для собственного двигателя и 120-килограммовый запас гидразина для работы малых реактивных двигателей ориентации и коррекции орбиты. Для вывода в космос этого тяжелого спутника нужна мощная ракета-носитель «Атлас-Центавр». Но и она выводит его только на промежуточную эллиптическую орбиту с высотой в перигее 640 км и в апогее 35900 км. На конечную геостационарную орбиту спутник переходит с помощью собственного двигателя. Корпус спутника издали напоминает вращающийся зеркальный цилиндр. Вся цилиндрическая поверхность покрыта мозаикой из 45 000 солнечных элементов, каждый площадью около 2 см 2. Может возникнуть вопрос: а почему солнечные элементы не расположены на плоских панелях, которые мы привыкли видеть на снимках многих КЛА? Дело в том, что «Интелсат» стабилизирован на орбите точно так же, как стабилизирован волчок, вертящийся на столе. Спутник вращается вокруг оси цилиндрического корпуса с частотой 1 об/с. Представьте, каково было бы там космонавтам! Но, по счастью, их на спутнике нет, а на работе аппаратуры вращение никак не отражается.

Ретрансляционная радиосистема спутника работает на прием в диапазоне частот 5932…6418 МГц, а на передачу — 3707…4193 МГц. Используемая ширина полосы ретранслируемых частот достигает 432 МГц. Поскольку сразу всю эту полосу передать трудно, система содержит двенадцать 750-канальных ретрансляторов, работающих в смежных частотных диапазонах с шириной полосы 36 МГц. Этой полосы как раз достаточно для передачи одного канала цветного телевидения. При телефонной связи для каждого канала отводится полоса частот 4 кГц. В телефонных каналах можно передавать и цифровую информацию.

Антенное хозяйство спутника «Интелсат» содержит шесть антенн. Тут уж действительно приходится говорить об антенном хозяйстве. Четыре рупорные антенны две передающие и две приемные — постоянно подключены к своим ретрансляторам. Диаграмма направленности рупорных антенн захватывает всю видимую со спутника поверхность земного шара. Еще две антенны с параболическими зеркалами-рефлекторами имеют более узкую диаграмму направленности с шириной луча около 4,5°. Они могут наводиться на определенный участок земной поверхности радиусом примерно 1600 км. Центры «освещаемых» участков могут находиться в любом месте видимой со спутника поверхности Земли. Таким образом, можно обеспечить ретрансляцию сигналов между двумя странами или двумя регионами одной страны. Разумеется, столь сложный и совершенный связной спутник недешев. Изготовление одного летного образца спутника обошлось в 13,5, а запуск — в 16 млн. долларов. Тем не менее программа «Интелсат» предусматривает запуск восьми ИСЗ. Но надо сказать, что затраты быстро окупаются платой за телефонные переговоры и за аренду телевизионных каналов.

Большие спутники-ретрансляторы с мощными передатчиками, например «Релей», «Синхом», «Телстар» и уже упомянутый «Интелсат», позволяют не только передавать огромную информацию на межконтинентальные расстояния, но решают и ряд других задач. Одна из важнейших — обеспечение постоянной и устойчивой связи с малыми подвижными объектами кораблями, самолетами или лаже геологической партией. Для решения этой задачи можно использовать УКВ, но только на малых расстояниях, в пределах прямой видимости. На УКВ работают, например, служба скорой помощи, такси. Но это в городах, где дальность связи не превышает 10…15 км. Как быть, скажем, в тайге или в океане? Раньше выход был один — короткие волны. Но условия прохождения их неустойчивы, помех много, нужны большие мощности и длинные антенны. Тут уж не до портативности. Сейчас передать сигнал па связной спутник можно с помощью карманной радиостанции с короткой штыревой антенной. Не верите? Мне самому трудно было поверить, пока я не послушал сигналы радиолюбительских станций, ретранслируемые через ИСЗ. Приемник был самодельным, размером чуть больше карманного фонарика, а антенной служил отрезок провода длиной 2,5 м.