Jak fungují satelity? Přirozené satelity planet

Telekomunikační satelity jsou obvykle umístěny na geostacionární oběžné dráze (GEO). což je kruhová dráha s výškou 35 786 kilometrů nad zemským rovníkem a sleduje směr rotace Země. Objekt v GEO má oběžnou dobu rovnou jeho rotační periodě, takže pozorovatelům na zemi se jeví jako nehybný a zaujímá pevnou pozici na obloze.

Satelity v GEO umožňují neustálou komunikaci, vysílající vysokofrekvenční signály z pevných antén. Tyto signály se příliš neliší od signálů používaných v pozemních televizních přenosech a mají obvykle 3 až 50krát vyšší frekvenci. Signál přijatý satelitem je zesílen a přenášen zpět na Zemi, což umožňuje komunikaci mezi body umístěnými tisíce kilometrů od sebe.

Zvláštní vlastností, která činí geostacionární satelity mimořádně atraktivní, je jejich schopnost přenášet informace. Přenesený signál může být přijímán anténami kdekoli v oblasti pokrytí satelitu, srovnatelné s velikostí země, regionu, kontinentu nebo dokonce celé polokoule. Přímým uživatelem satelitu se může stát každý, kdo má malou anténu o průměru 40-50 cm.

Družice pracující na geostacionární dráze nepotřebuje žádný motor a její pobyt na oběžné dráze Země může trvat řadu let. Tření z tenké horní atmosféry ji nakonec zpomalí a způsobí, že klesne níže a nakonec shoří ve spodní atmosféře.

Pokud je satelit vypuštěn s větším množstvím paliva, pohybuje se rychleji a jeho orbitální poloměr je větší. Velká oběžná dráha znamená, že úhlový pohyb satelitu kolem Země je pomalejší. Například Měsíc, který se nachází 380 000 km od Země, má oběžnou dobu 28 dní.

Satelity na nízké oběžné dráze (LEO), jako je , mnoho vědeckých a pozorovacích satelitů operují v mnohem nižších výškách: obíhají Zemi přibližně za 90 minut ve výškách několika set kilometrů.

Telekomunikační satelity mohou být také na LEO a jsou viditelné z libovolného místa po dobu 10-20 minut. Pro zaručení kontinuity přenosu informací v tomto případě bude nutné rozmístění desítek satelitů.

Telekomunikační systémy LEO mohou pro poskytování požadovaných služeb vyžadovat 48, 66, 77, 80 nebo dokonce 288 satelitů. Několik z těchto systémů bylo nasazeno pro zajištění komunikace pro mobilní terminály. Používají relativně nízké frekvence (1,5-2,5 GHz), které jsou ve stejném rozsahu jako frekvence používané v mobilních sítích GSM. Výhodou pro ně je, že tento typ satelitu nevyžaduje žádná drahá vysílací a přijímací zařízení: v tomto případě není nutné žádné pečlivé sledování satelitu. Nízká nadmořská výška navíc minimalizuje zpoždění přenosu signálu a vyžaduje menší výkon vysílače pro navázání komunikace.

Kdo z nás nekřičel radostně při pohledu do hluboké hvězdné oblohy: - Podívejte, podívejte, satelit letí! A tento satelit nebyl vůbec spojen s ničím jiným než s vesmírem.
Ale teď je to úplně jiný příběh! Satelity zajišťují komunikaci, televizi, určování souřadnic, bezpečnost a internet. A lidé přijdou na mnoho dalších věcí, aby vesmírné technologie sloužily ku prospěchu lidí.
A my vám prozradíme, proč a jaké způsoby využití satelitních systémů jsou dnes nejoblíbenější.

Proč někdy mohou být jedinou možností rozvoje pouze satelitní technologie?
Při instalaci pevných linek se používají vodiče - optické nebo měděné, nebo s bezdrátovou technologií - celulární sítě nebo rádiový internet.

Všechna tato poměrně nákladná práce má vždy významné nevýhody:

Omezení pokrytí území. Jakýkoli vysílač nebo přijímač signálu má určitou provozní oblast, která závisí na výkonu a terénu oblasti;
otázky modernizace sítě se vždy týkají technických možností a proveditelnosti vynaložení finančních prostředků;
Často je nemožné rychle demontovat zařízení a postavit stanici na novém místě.

A v některých případech je z technického a finančního hlediska pro zajištění spolehlivé a vysoce kvalitní komunikace nejvíce oprávněné použití satelitních systémů.

Satelity si nás vždy najdou

Bez satelitní technologie bychom nikdy neměli příležitost najít jeden druhého na naší velké planetě.
Globální souřadnicový systém umožňuje přesně určit polohu objektů (zeměpisnou délku, šířku a dokonce i nadmořskou výšku), stejně jako směr pohybu a rychlost tohoto objektu.
Známý americký systém GPS (Global Positioning System) zahrnuje 24 umělých družic, širokou síť pozemních stanic, které mají neomezenou kapacitu pro připojení uživatelských terminálů.
Systém GPS funguje nepřetržitě. Může ji používat kdokoli na planetě, stačí si pořídit GPS navigaci. Výrobci nabízejí přenosné, automobilové, letecké a námořní modely. Pátrací a záchranné operace v žádné zemi na světě se neobejdou bez pomoci GPS.

Satelity nás chrání

To platí zejména v automobilovém průmyslu. Hlavní zabezpečovací systém je úspěšně kombinován se satelitními komunikačními kanály, GPS a tradičními radarovými metodami.

Jak fungují satelitní zabezpečovací systémy?

Centrální jednotka s bezpečnostními senzory je nenápadně instalována na autě. V případě nouze je signál z centrální jednotky přenášen komunikačními kanály k majiteli nebo dispečerovi. Systém GPS pomáhá sledovat trasu, polohu a režim jízdy v reálném čase.
Satelity nás baví
Nejaktuálnějším a nejznámějším tématem je satelitní televize. Ale na talíře na našich domech jsme už tak zvyklí, že to prakticky nevnímáme. Ale jen tři zařízení: anténa, přijímač, konvertor nám dávají neobyčejnou radost ze sledování našich oblíbených televizních programů.
Rozdíl od tradiční televizní antény je v tom, že místo věže působí a vysílá digitální signál satelit. Výsledkem je velký výběr kanálů a kvalita obrazu.

Satelity nás spojují s přáteli

Nejběžnější a nejznámější globální satelitní komunikační systémy (GCSS): Globalstar, Inmarsat, Iridium, Thuraya. Na samém počátku jejich vzniku se předpokládalo, že tyto systémy budou organizovat mobilní a pevnou telefonii tam, kde nebudou komunikační linky. S dalším rozvojem se objevily nové možnosti: přístup k internetu, přenos informací v různých formátech. A GSSS se stal multiservisním.
Pokud ve zkratce popíšeme fungování těchto systémů, bude to vypadat takto.
Družice přijímá signál účastníka a vysílá jej na nejbližší stanici na Zemi. Stanice určí signál, vybere trasu a odešle jej prostřednictvím pozemních sítí nebo satelitního kanálu do přijímacího bodu.
Rozdíl mezi globálními satelitními komunikačními systémy je v nákladech na provoz, velikosti a ceně uživatelských terminálů, oblastech pokrytí a také v technických vlastnostech koncepce samotného systému.

Satelity nám pomáhají žít pohodlně

Satelitní systém se aktivně vyvíjí Terminál s velmi malou aperturou - VSAT. Tento systém je jako základ pro návrháře: můžete přidat zařízení a získat přístup k internetu, další zařízení - a místní sítě uživatelů v různých oblastech jsou již sjednoceny. Můžete také shromažďovat data, rezervovat komunikační kanály, spravovat různé výrobní procesy, organizovat vzdálené video a audio konference.
Takový systém je snadné nasadit a začít fungovat. Kvalitu komunikace, jednoduchost údržby a používání již ocenily finanční instituce, obchodní řetězce i velké průmyslové podniky.

Síť založená na VSAT se skládá z centrální řídicí stanice (CCS), uživatelských terminálů a reléového satelitu.
S dalším vývojem se nevyhnutelně všechny systémy stanou dostupnějšími, levnějšími, pohodlnějšími a snadněji spravovatelnými a pochopit probíhající procesy asimilace našeho každodenního života se satelitními technologiemi.

Nyní, když se zasněně díváte na noční oblohu a vidíte pohybující se hvězdu, budete si myslet, že ony, satelity, velmi usnadňují a zpestřují život. A to je úžasné.

K čemu jsou satelity?

Kdo z nás při pohledu do hluboké hvězdné oblohy radostně nevykřikl: - Podívej, podívej, satelit letí! A tento satelit nebyl vůbec spojen s ničím jiným než s vesmírem.
Ale teď je to úplně jiný příběh! Satelity zajišťují komunikaci, televizi, určování souřadnic, bezpečnost a internet. A lidé přijdou na mnoho dalších věcí, aby vesmírné technologie sloužily ku prospěchu lidí.
A my vám prozradíme, proč a jaké způsoby využití satelitních systémů jsou dnes nejoblíbenější.

Proč mohou být někdy pouze satelitní technologie jedinou možností rozvoje?
Při instalaci pevných linek se používají vodiče - optické nebo měděné, nebo s bezdrátovou technologií - celulární sítě nebo rádiový internet. Všechna tato poměrně nákladná práce má vždy významné nevýhody:

• omezené pokrytí území. Jakýkoli vysílač nebo přijímač signálu má určitou provozní oblast, která závisí na výkonu a terénu oblasti;
• otázky modernizace sítě se vždy týkají technických možností a proveditelnosti vynaložení finančních prostředků;
• Často je nemožné rychle demontovat zařízení a postavit stanici na novém místě.

A v některých případech je z technického a finančního hlediska pro zajištění spolehlivé a vysoce kvalitní komunikace nejvíce oprávněné použití satelitních systémů.

Satelity si nás vždy najdou

Bez satelitní technologie bychom nikdy neměli příležitost najít jeden druhého na naší velké planetě.
Globální souřadnicový systém umožňuje přesně určit polohu objektů (zeměpisnou délku, šířku a dokonce i nadmořskou výšku), stejně jako směr pohybu a rychlost tohoto objektu.
Známý americký systém GPS (Global Positioning System) zahrnuje 24 umělých družic, širokou síť pozemních stanic, které mají neomezenou kapacitu pro připojení uživatelských terminálů.
Systém GPS funguje nepřetržitě. Může ji používat kdokoli na planetě, stačí si pořídit GPS navigaci. Výrobci nabízejí přenosné, automobilové, letecké a námořní modely. Pátrací a záchranné operace v žádné zemi na světě se neobejdou bez pomoci GPS.

Není to tak dávno, co Rusko nasadilo svůj navigační systém GLONASS, podobný americkému, a se stejnou mírou přesnosti při určování souřadnic.
Oba systémy jsou absolutně dostupné a zdarma.

Satelity nás chrání

To platí zejména v automobilovém průmyslu. Hlavní zabezpečovací systém je úspěšně kombinován se satelitními komunikačními kanály, GPS a tradičními radarovými metodami.
Jak fungují satelitní zabezpečovací systémy?
Centrální jednotka s bezpečnostními senzory je nenápadně instalována na autě. V případě nouze je signál z centrální jednotky přenášen komunikačními kanály k majiteli nebo dispečerovi. Systém GPS pomáhá sledovat trasu, polohu a režim jízdy v reálném čase.

Satelity nás baví

Nejaktuálnějším a nejznámějším tématem je satelitní televize. Ale na talíře na našich domech jsme už tak zvyklí, že to prakticky nevnímáme. Ale jen tři zařízení: anténa, přijímač, konvertor nám přinášejí neobyčejné potěšení ze sledování našich oblíbených televizních programů.
Rozdíl od tradiční televizní antény je v tom, že místo věže působí a vysílá digitální signál satelit. Výsledkem je velký výběr kanálů a kvalita obrazu.

Satelity nás spojují s přáteli

Nejběžnější a nejznámější globální satelitní komunikační systémy (GCSS): Globalstar, Inmarsat, Iridium, Thuraya. Na samém počátku jejich vzniku se předpokládalo, že tyto systémy budou organizovat mobilní a pevnou telefonii tam, kde nebudou komunikační linky. S dalším rozvojem se objevily nové možnosti: přístup k internetu, přenos informací v různých formátech. A GSSS se stal multiservisním.
Pokud ve zkratce popíšeme fungování těchto systémů, bude to vypadat takto.
Družice přijímá signál účastníka a vysílá jej na nejbližší stanici na Zemi. Stanice určí signál, vybere trasu a odešle jej prostřednictvím pozemních sítí nebo satelitního kanálu do přijímacího bodu.
Rozdíl mezi globálními satelitními komunikačními systémy je v nákladech na provoz, velikosti a ceně uživatelských terminálů, oblastech pokrytí a také v technických vlastnostech koncepce samotného systému.

Satelity nám pomáhají žít pohodlně

Satelitní systém Very Small Aperture Terminal (VSAT) se aktivně vyvíjí. Tento systém je jako základ pro návrháře: můžete přidat zařízení a získat přístup k internetu, další zařízení - a místní sítě uživatelů v různých oblastech jsou již sjednoceny. Můžete také shromažďovat data, rezervovat komunikační kanály, spravovat různé výrobní procesy, organizovat vzdálené video a audio konference.
Takový systém je snadné nasadit a začít fungovat. Kvalitu komunikace, jednoduchost údržby a používání již ocenily finanční instituce, obchodní řetězce i velké průmyslové podniky.

Síť založená na VSAT se skládá z centrální řídicí stanice (CCS), uživatelských terminálů a reléového satelitu.
S dalším vývojem se nevyhnutelně všechny systémy stanou dostupnějšími, levnějšími, pohodlnějšími a snadněji spravovatelnými a chápat probíhající procesy asimilace našeho každodenního života se satelitními technologiemi.

Nyní, když se zasněně díváte na noční oblohu a vidíte pohybující se hvězdu, budete si myslet, že ony, satelity, velmi usnadňují a zpestřují život. A to je úžasné.

Proč je pro přenos například televizního signálu z New Yorku do Moskvy nutné vypouštět nějaký aparát daleko do vesmíru? Odpověď na tuto otázku je velmi jednoduchá: Země je kulovitá. Rádiové vlny, které přenášejí zvuk, obraz a dokonce i počítačová data jako elektromagnetické vlny, se šíří přímočaře. Nemohou obíhat Zemi a nemohou projít její tloušťkou. Bez ohledu na to, kam na Zemi vysíláme rádiové vlny, nevyhnutelně odejdou z naší planety do vesmíru. Pravda, část rádiových vln se odráží od ionosféry – zvláštní vrstvy obklopující Zemi, jakoby od zrcadla. Odráží se a opět dopadá na povrch planety, mnoho stovek a tisíc kilometrů od vysílače. Na tomto jevu je založena dálková rádiová komunikace. Proto s pomocí běžného přijímače slyšíme rozhlasové vysílání z Ameriky nebo Číny.

Problém je ale v tom, že pomocí takových vln (říká se jim krátké, střední a dlouhé) nelze přenášet ani televizní obraz, ani kvalitní zvuk, ani velké množství dat. Pro přenos televizního signálu nebo kvalitní hudby jsou potřeba speciální rádiové vlny s vysokou frekvencí kmitání. Říká se jim ultrakrátké. Ultrakrátké vlny se neodrážejí od ionosféry a volně jdou do vesmíru. Jak můžeme zajistit, aby televizní obraz na ultrakrátkých vlnách mohl být přenášen na velké vzdálenosti? Právo! Musíme zachytit vlny ve vesmíru a přesměrovat je zpět na Zemi. Tam, kde se nachází přijímač. K tomu slouží komunikační satelity. Jednoduše řečeno, komunikační satelit je zrcadlem pro rádiové vlny zavěšené ve vesmíru. Satelit visí tak vysoko, že pro něj jsou na první pohled „viditelná“ města nacházející se daleko od sebe, například Londýn a Istanbul. Rádiové vlny se mohou ze satelitu volně šířit do obou měst, aniž by narážely na nějaké překážky. A vlny také z těchto hlavních měst (a z mnoha dalších míst na Zemi) volně putují k satelitu. Satelit pomáhá rádiovému signálu „skákat“ přes zakřivení zeměkoule.

V některých ohledech je komunikační satelit podobný vysokým televizním věžím. Čím vyšší je totiž věž, tím dále lze přenášet rádiový signál. Pokud je vrchol televizní věže v přímé viditelnosti, můžete z ní přijímat televizní pořady na svém televizoru. Jakmile ale pojedete dál, věž zmizí za obzorem (tedy za křivkou Země Nyní se rádiové vlny k vaší televizi nedostanou). Satelit je o desítky tisíc kilometrů vyšší než nejvyšší věž. Proto může současně vysílat své vlny do obrovské části zeměkoule.

Mezi satelitem a věží je však podstatný rozdíl. Pokud televizní věž stojí na jednom místě, musí satelit obletět Zemi obrovskou rychlostí (více než 8 kilometrů za sekundu!). Jinak prostě spadne. To jsou fyzikální zákony. Jak můžeme zajistit, že stejně jako vrchol televizní věže bude vždy na stejném místě? Družice pozorující zemský povrch nebo obíhající kosmické lodě nelétají příliš vysoko - přibližně ve výšce 200 - 300 kilometrů. Za dobré jasné noci je lze dokonce vidět ze Země. Nad obzorem se objevil světlý bod, proletěl oblohou a po pár minutách opět zmizel za obzorem. A přestože se bod na Zemi, kde stojí pozorovatel, stejně jako satelit, otáčí kolem zemské osy, kosmická loď předbíhá zemský povrch. Létá rychleji, než se Země otáčí.

Aby byla družice neustále na stejném místě na obloze, musí být vypuštěna do velmi vysoké výšky. Potom se oběžná dráha - dráha, kterou bude popisovat kolem naší planety - ukáže jako velmi dlouhá. Doba oběhu družice a oběžná doba kteréhokoli bodu na zemském povrchu kolem osy planety se stanou stejnými. Vědecky řečeno, úhlová rychlost satelitu a povrch planety budou stejné.

To lze pochopit na velmi jednoduchém příkladu. Pokud k rotujícímu kolečku připevníte například dvě plastelínové kuličky – jednu z vnější strany kolečka, druhou zevnitř, blíže k ose, pak si všimnete, že kulička v blízkosti ráfku se pohybuje vysokou rychlostí a ten uprostřed se sotva hýbe. Avšak vzhledem k sobě jsou nehybné a jsou na stejné linii. Mají stejnou úhlovou rychlost. Kulička na ose je povrch Země. Koule na vnější straně kola je komunikační satelit rotující na oběžné dráze.

Dráha, která umožňuje družici nehybně viset nad povrchem Země, se nazývá geostacionární. Má tvar kruhu a prochází přibližně nad zemským rovníkem – čárou oddělující severní polokouli od jižní. Právě z takového satelitu vzdáleného 35 - 40 tisíc kilometrů přijímáme televizní programy na „anténách“, které se u nás postupně začaly rozrůstat v domácnostech.