RUS-SAT.RU

Наземные станции телевизионного вещания имеют ограниченные возможности по территории трансляции, так как находятся на поверхности Земли. Если же передатчик установить на спутнике, расположенном высоко над поверхностью, то появляется возможность обслуживания огромной площади одновременно. Это все понимают.

Но не все знают, что существует только одна орбита в плоскости экватора на высоте 35 803 км, где инерционное движение спутника и гравитационное поле Земли удерживает выведенные спутники в одной позиции. Они будут вращаться со скоростью вращения Земли вокруг своей оси, т.е. 24 часа в сутки. При этом спутник остается неподвижным относительно земной поверхности, на которой находится наблюдатель. Это обстоятельство дает возможность принимать с помощью одной направленной на юг антенны, устанавливая ее на желаемую позицию спутника, большое количество телевизионных и радиоканалов. Но мы вдруг обнаруживаем, что на орбите имеются позиции, в которых находятся несколько спутников. Об этом нас часто, например, предупреждает диктор программ "НТВ-Плюс". Действительно, в этой "точке" 36° в.д. висят спутники "Галс 1" и "Галс 2", а также переведенный в конце 1997 года французский TDF-2. А в позиции 19° находятся целых шесть спутников Astra. Специалисты называют это совмещенным позиционированием. Каким же образом удается их "повесить" в одну точку и так, чтобы они не столкнулись?

После запуска спутник не может перемещаться строго по расчетной орбите. Постоянно происходят изменения его орбиты из-за сил притяжения Солнца и Луны, возникает торможение или ускорение из-за влияния Земли, определенную роль играет давление солнечного света. Геостационарный спутник постоянно уходит с идеальной орбиты, и необходимо компенсировать этот уход посредством периодического включения корректирующих двигателей-толкателей в направлении "север-юг" и "восток-запад". При этом используется горючее на борту спутника. Срок службы и маневренность спутника, таким образом, ограничены количеством горючего на его борту и тем, как правильно рассчитано горючее на период функционирования летательного аппарата. Если бы операторы спутников вообще прекратили удерживать спутники в направлении "восток-запад", то все спутники устремились бы в две естественные природные "впадины", находящиеся на 105° з.д. и 75° в.д. Существуют также и "пики" орбитального равновесия, расположенные на 11° з. д. и 162° в.д. Спутникам, расположенным вблизи областей максимального влияния — "пиков", приходится преодолевать большую силу притяжения, чем тем, которые расположены во "впадинах" дуги. К счастью, требуется относительно немного горючего для коррекции отклонений на "восток-запад", но требуется большое его количество для корректировки "север-юг". Это связано с тем, что гравитационное притяжение Луны и Солнца главным образом воздействует на орбиту в северном и южном направлении, а радиационная сила солнечного света и "асимметрия" в гравитационном поле Земли влияет на орбиту в направлении "восток-запад".

Из-за маневров, орбита геостационарных спутников будет не круговой, а слегка эллиптической. Геометрическое расстояние спутника от центра Земли колеблется в течение суток. Он то приближается, то удаляется от Земли. При этом наинизшая точка орбиты (перигей) на 10-20 км ниже, а наивысшая (апогей) на 10-20 км выше точного радиуса геостационарной орбиты. При контроле орбиты спутника окно допуска используется полностью, чтобы минимизировать расход топлива для сохранения устойчивого состояния как можно дольше. Спутникам позволена определенная "болтанка" по долготе и широте в течение суток не более пределов допуска. Обычно этот допуск составляет не более 0,1° по долготе и широте. Этот угол соответствует приблизительно 70 километрам. Так что расстояние довольно приличное. Спутники старых разработок, или у которых закончился ресурс топлива, производят свои колебания в гораздо больших пределах. Например, на спутнике "Горизонт-26" на позиции 11° з.д., с которого идет вещание ОРТ1 на европейскую часть России, заданный угол составляет 2,14°. На самом деле он еще больше. Очевидно, что в этих случаях "болтанка" составляет больше угла диаграммы направленности вашей приемной антенны. И тогда вот приходится применять автослежение за спутником. Это, конечно, малоприятно, да и к тому же требует значительных материальных затрат. Спутники последних разработок уже работают с допуском менее 0,03°, и их довольно много. К ним можно отнести спутники серии Intelsat, Asiasat-2. При малом окне допуска необходимы еженедельные коррекции, при большом — можно корректировать антенну раз в месяц.

Теперь представим себе наблюдателя, который забрался на геостационарную орбиту и вращается со скоростью — один оборот ровно за 24 часа. Возьмем и поместим к нему в эту позицию несколько спутников. Что-же он увидит? А то, что спутники будут вращаться около него по эллипсу, центр которого смещен на 10-20 км по радиусу центра Земли и на 20-40 км в направлении "запад-восток". Этот эллипс называется относительной эллиптической орбитой. И вот тут уже наблюдателю становится понятным, для того чтобы не столкнулись несколько спутников в не таком уж и маленьком окне допуска, ими надо управлять так, чтобы они все время находились в противоположных точках этой орбиты. Если спутник 1 расположен в ближайшей к Земле точке, то спутник 2 висит в дальней от Земли точке. Шесть часов спустя спутник 1 окажется в восточной точке по относительной эллиптической орбите, а его собрат — в западной. Как говорят эксперты, оба спутника динамически разделены.

На одном таком эллипсе можно расположить и больше двух спутников. Но теория теорией, а на практике из-за неизбежных ошибок при выполнении маневров спутников и невозможности суперточно определить относительную орбиту, спутники двигаются по неодинаковым траекториям и не совсем в фазе, как описано выше. По этой причине число спутников, которые можно разместить в окне допуска, ограничено. Сегодняшняя техника позволяет безопасно удерживать в окне 0,09° шесть спутников. Если же использовать и бортовые измерения со спутников, то их число можно увеличить.

Мы еще не рассмотрели наклонение относительной эллиптической орбиты относительно экваториальной плоскости Земли. Центр управления спутниками использует эту степень свободы, чтобы еще безопасней удерживать спутники. Этим они достигают того, что даже при смещениях отдельных эллиптических орбит в восточном направлении, спутники постоянно остаются на удалении.

Наверх