Sateliti i komunikimeve

Një satelit Iridiumi për telefoninë satelitore

Sateliti komunikues është një satelit artificial që transmeton dhe amplifikon (forcon) sinjalet radiotelekomunikuese nëpërmjet një transponderi; ai krijon një kanal komunikimi midis një transmetuesi burimor dhe një marrësi në vende të ndryshme të Tokës. Satelitët e komunikimit përdoren për televizion, telefon, radio, internet dhe në ushtri. Shumica e satelitëve të komunikimit janë në orbitën gjeostacionare 22,236 miles (35,785 km) mbi ekuator, ku sateliti duket i palëvizshëm në të njëjtën pikë në qiell; për rrjedhojë antenat parabolike të stacioneve tokësore mund të drejtohen përherë në atë pikë dhe nuk kanë nevojë të lëvizin për të ndjekur satelitin. Të tjerat formojnë konstelacione satelitore në orbitën e ulët të Tokës, ku antenat në tokë duhet të ndjekin pozicionin e satelitëve dhe të kalojnë shpesh midis satelitëve.

Valët e radios të përdorura për lidhjet telekomunikuese udhëtojnë në nje vijë të shikimit (vije te drejte) dhe pengohen nga lakorja e Tokës. Qëllimi i satelitëve të komunikimit është të transmetojnë sinjalin rreth kurbës apo lakores së Tokës duke mundësuar komunikimin midis pikave gjeografike të ndara gjerësisht. Satelitët e komunikimit përdorin një gamë të gjerë frekuencash radio dhe mikrovalësh. Për të shmangur interferencën apo ndërhyrjen e sinjaleve, organizatat ndërkombëtare kanë rregullore për diapazonet e frekuencave ose "brezat" qe organizata të caktuara mund të përdorin. Kjo ndarje e brezave minimizon rrezikun e ndërhyrjes apo interferences së sinjalit.

Historia

Origjina

Në tetor të vitit 1945, Arthur C. Clarke botoi një artikull të titulluar "Reletë Jashtëtokësore" në revistën britanike Wireless World. Artikulli përshkruante bazat e vendosjes së satelitëve artificialë në orbitat gjeostacionare për të transmetuar sinjale radio. Për shkak të kësaj, Arthur C. Clarke shpesh citohet si shpikësi i konceptit të satelitit të komunikimit, dhe termi 'Rripi (Brezi) i Clarke' përdoret si përshkrim i orbitës.

Replika e Sputnik 1

Sateliti i parë artificial i Tokës ishte Sputnik 1, i cili u vendos në orbitë nga Bashkimi Sovjetik më 4 tetor 1957. Ai u zhvillua nga Mikhail Tikhonravov dhe Sergey Korolev, duke u bazuar në punën e Konstantin Tsiolkovsky. Sputnik 1 ishte i pajisur me një transmetues radio në bord që punonte në dy frekuenca 20.005 dhe 40.002 MHz, ose gjatësi valore 7 dhe 15 metra. Sateliti nuk u vendos në orbitë për të dërguar të dhëna nga një pikë në Tokë në një tjetër, por transmetuesi radio kishte për qëllim të studionte vetitë e shpërndarjes së valëve radio përmes jonosferës. Lansimi i Sputnik 1 ishte një hap i madh në eksplorimin e hapësirës dhe zhvillimin e raketave, duke shënuar fillimin e Epokës Hapësinore.

Eksperimentet e hershme satelitore aktive dhe pasive

Ekzistojnë dy klasa kryesore të satelitëve të komunikimit: pasivë dhe aktivë. Satelitët pasivë reflektojne vetëm sinjalin që vjen nga burimi drejt marrësit. Me satelitët pasivë, sinjali i reflektuar nuk amplifikohet në satelit dhe vetëm një sasi e vogël e energjisë së transmetuar arrin në të vërtetë te marrësi. Meqenëse sateliti ndodhet shumë lart mbi Tokë, sinjali radio dobësohet për shkak të humbjes së shtegut në hapësirë të lirë, kështu që sinjali i marrë në Tokë është shumë i dobët. Nga ana tjeter, satelitët aktivë e amplifikojnë sinjalin e marrë përpara se ta ritransmetojnë atë te marrësi në Tokë. Satelitët pasivë ishin satelitët e parë të komunikimit, por ata tani përdoren pak.

Puna që filloi në fushën e mbledhjes së inteligjencës elektrike në Laboratorin Kërkimor Detar të Shteteve të Bashkuara në vitin 1951 çoi në një projekt të quajtur Releja e Komunikimit në Hënë. Planifikuesit ushtarakë kishin treguar prej kohësh interes të madh për linja komunikimi të sigurta dhe të besueshme si një nevoje taktike dhe qëllimi përfundimtar i këtij projekti ishte krijimi i qarkut të komunikimit më të gjatë në historinë e njerëzimit, me Hënën, satelitin natyror të Tokës, që vepronte si një stafetë pasive. Pasi u arrit komunikimi i parë trans-oqeanik midis Uashingtonit, dhe Havait më 23 janar 1956, ky sistem u përurua publikisht dhe u vu në prodhim zyrtar në janar 1960.

Atlas-B me SCORE në platformën e lëshimit; raketa (pa motorë përforcues) përbënte satelitin.

Sateliti i parë i ndërtuar posaçërisht për të transmetuar në mënyrë aktive komunikimet ishte Projekti SCORE, i udhëhequr nga Agjencia e Projekteve të Kërkimit të Avancuar (ARPA) dhe i lëshuar në hapësirë më 18 dhjetor 1958. Ai përdori një magnetofon për të ruajtur një mesazhin zanor, si dhe për të marrë, ruajtur dhe ritransmetuar mesazhe. Sateliti u përdor për të dërguar një përshëndetje Krishtlindjesh në botë nga Presidenti i SHBA-së Dwight D. Eisenhower. Sateliti gjithashtu kreu disa transmetime në kohë reale përpara se bateritë e pakarikushme të dështonin më 30 dhjetor 1958 pas tetë orësh funksionimi aktual.

Pasardhësi i drejtpërdrejtë i SCORE ishte një tjetër projekt i udhëhequr nga ARPA i quajtur Courier. Courier 1B u leshua më 4 tetor 1960 për të eksploruar nëse do të ishte e mundur të krijohej një rrjet global komunikimi ushtarak duke përdorur satelitë "përsëritës me vonese", të cilët marrin dhe ruajnë informacion derisa të marrin urdhër për ta ritransmetuar atë. Pas 17 ditësh, një defekt në sistemin e komandës nderpreu komunikimeve nga sateliti.

Programi i aplikacioneve satelitore të NASA -s lansoi satelitin e parë artificial të përdorur për komunikime pasive me rele, Echo 1, më 12 gusht 1960. Echo 1 ishte një satelit balonë i aluminizuar që vepronte si një reflektor pasiv i sinjaleve të mikrovalëve. Sinjalet e komunikimit reflektoheshin nga sateliti nga një pikë në Tokë në një tjetër. Ky eksperiment synonte të vertetonte mundësinë e transmetimeve në mbarë botën të sinjaleve telefonike, radiofonike dhe televizive.

Eksperimentet e para dhe eksperimentet e mëtejshme

Telstar ishte sateliti i parë aktiv komercial, i komunikimit me rele të drejtpërdrejtë dhe shënoi transmetimin e parë transatlantik të sinjaleve televizive. I përkiste AT&T si pjesë e një marrëveshjeje shumëkombëshe midis AT&T, Laboratorëve të Telefonit Bell, NASA-s, Zyrës së Përgjithshme të Postës Britanike dhe PTT-së Kombëtare Franceze (Zyra Postare) për të zhvilluar komunikime satelitore. Ai u lansua nga NASA nga Kepi i Kanaveralit më 10 korrik 1962, në lëshimin e parë hapësinor të sponsorizuar privatisht.

Një eksperiment tjeter me rele pasive kryesisht i destinuar për qëllime komunikimesh ushtarake ishte Projekti West Ford, i cili u drejtua nga Laboratori Lincoln i Institutit të Teknologjisë në Masaçusets. Pas një dështimi fillestar në vitin 1961, një lëshim më 9 maj 1963 shpërndau 350 milionë gjilpërë bakri (dipole) për të krijuar një rrip reflektues pasiv. Edhe pse vetëm rreth gjysma e dipoleve u ndan siç duhet nga njëra-tjetra, projekti arriti te eksperimentoj dhe të komunikoj me sukses duke përdorur frekuenca në spektrin X te brezit SHF.

Një paraardhës i menjëhershëm i satelitëve gjeostacionarë ishte Syncom 2 i Kompanisë së Avionëve Hughes, i lëshuar në hapësirë më 26 korrik 1963. Syncom 2, ishte sateliti i parë i komunikimeve në një orbitë gjeosinkrone. Ai rrotullohej rreth Tokës një herë në ditë me shpejtësi konstante, por meqenëse kishte ende lëvizje veri-jug, nevojitej pajisje speciale për ta ndjekur atë. Pasardhësi i tij, Syncom 3, i leshuar më 19 korrik 1964, u bë sateliti i parë i gjeostacionar i komunikimeve. Syncom 3 arriti një orbitë gjeosinkrone, pa lëvizje veri-jug, duke e bërë atë të duket nga Toka si një objekt i palëvizshëm në qiell.

Një zgjerim i drejtpërdrejtë i eksperimenteve pasive të Projektit West Ford ishte programi i Satelitit Eksperimental te Linkolnit, i kryer gjithashtu nga Laboratori i Linkolnit per Departamentin e Mbrojtjes të Shteteve të Bashkuara. Sateliti aktiv i komunikimeve LES-1 u lansua më 11 shkurt 1965 për të eksploruar mundësinë e komunikimeve ushtarake aktive me distance ne brezin X duke përdorur teknologji të gjendjes së ngurtë. Gjithsej nëntë satelitë u lansuan midis viteve 1965 dhe 1976 si pjesë e kësaj serie.

Projekte ndërkombëtare satelitore komerciale

Një pullë postare që përshkruan satelitin Palapa D ; Palapa D është një satelit komercial nga Indonezia .

Në Shtetet e Bashkuara, viti 1962 shënoi themelimin e Korporatës së Satelitëve të Komunikimit (COMSAT), korporate private, e cila i nënshtrohej udhëzimeve te Qeverise Amerikane për çështje të politikës kombëtare. Gjatë dy viteve të ardhshme, negociatat ndërkombëtare çuan në Marrëveshjet Intelsat, të cilat nga ana tjetër sollen në lansimin e Intelsat 1, (i njohur edhe si "Early Bird"), më 6 prill 1965 dhe ishte sateliti i parë komercial i komunikimeve e vendosur në orbitën gjeosinkrone. Nisjet pasuese të Intelsat në vitet 1960 ofruan shërbime me shumë destinacione dhe shërbime video, audio dhe të dhënash për anijet në det (Intelsat 2 në vitet 1966–67), si dhe përfundimin e një rrjeti plotësisht global me Intelsat 3 në vitet 1969–70. Deri në vitet 1980, me zgjerime të medha në kapacitetin e satelitëve komercialë, Intelsat ishte në rrugën e duhur për t'u bërë pjesë e industrisë konkurruese private të telekomunikacionit dhe kishte filluar të kishte konkurrencë nga kompani si PanAmSat në Shtetet e Bashkuara, e cila, ironikisht, u ble më pas nga rivali i saj kryesor në vitin 2005.

Kur u lansua Intelsat, Shtetet e Bashkuara ishin i vetmi burim lansimi jashtë Bashkimit Sovjetik, i cili nuk mori pjesë në marrëveshjet e Intelsat. Bashkimi Sovjetik lëshoi satelitin e tij të parë të komunikimeve më 23 prill 1965 si pjesë e programit Molniya. Ky program ishte gjithashtu unik në atë kohë për përdorimin e asaj që më pas u bë e njohur si orbita Molniya, e cila përshkruan një orbitë shumë eliptike, me dy apogje të larta çdo ditë mbi hemisferën veriore. Kjo orbitë siguron një kohë të gjatë qëndrimi mbi territorin rus, si dhe mbi Kanada në gjerësi gjeografike më të larta se orbitat gjeostacionare mbi ekuatorin.

Në vitet 2020, popullariteti i konstelacioneve të internetit satelitor në orbitën e ulët të tokësore që ofrojn shërbime interneti me kosto relativisht të ulët çoi në uljen e kërkesës për satelitë të rinj te komunikimit në orbitën gjeostacionare .

Orbitat e satelitëve

• Satelitët gjeostacionarë kanë një orbitë gjeostacionare (GEO), e cila është 22,236 miles (35,785 km) nga sipërfaqja e Tokës. Kjo orbitë ka nje karakteristikë te veçantë: pozicioni i dukshëm i satelitit në qiell, kur shihet nga një vëzhgues ne Toke nuk ndryshon, sateliti duket sikur "qëndron i palëvizshëm" në qiell. Kjo për shkak se perioda orbitale e satelitit është e njëjtë me shpejtësinë e rrotullimit të Tokës. Perparesia e kësaj orbite është se antenat ne Toke nuk kanë nevojë ta ndjekin satelitin nëpër qiell, por mund të mbeten te fiksuara duke treguar drejt pozicionit ku sateliti ndodhet.
• Satelitët e orbitës së mesme të tokës (MEO) janë më afër Tokës. Lartësitë orbitale variojnë nga 2,000 to 36,000 kilometres (1,200 to 22,400 mi) mbi siperfaqen e Tokës.
• Zona nën orbitat e mesme njihet si orbita e ulët e Tokës (LEO) dhe shtrihet nga 160 to 2,000 kilometres (99 to 1,243 mi) mbi Tokë.

Meqenese satelitët në orbitat MEO dhe LEO levizin me shpejt rreth Tokën, ata nuk mbeten të dukshëm vazhdimisht në qiell nga një pikë fikse në Tokë vazhdimisht si një satelit gjeostacionar.Ne vend te kesaj per një vëzhgues ne Toke, ata duken sikur kalojnë neper qiell dhe "perëndojnë" kur fshihen pas horizontit. Prandaj, për të siguruar aftësi komunikimi të vazhdueshme me këto orbita më të ulëta nevojitet një numër më i madh satelitësh, në mënyrë që gjithmone te kete te pakten një satelit të dukshëm në qiell për transmetimin e sinjaleve të komunikimit. Megjithatë, për shkak të distancës së tyre më të afërt me Tokën, satelitët LEO ose MEO mund të komunikojnë me tokën me vonesë(latency) me te ulet dhe me fuqi më të ulët sesa do të kërkohej nga një orbitë gjeosinkrone.

Orbita e Ulët e Tokës (LEO)

Artikulli kryesor: Military communications satellite

Një orbitë e ulët e Tokës (LEO) zakonisht është një orbitë rrethore ne nje lartesi prej 160 to 2,000 kilometres (99 to 1,243 mi) mbi sipërfaqen e Tokës dhe përkatësisht ka një periodë (kohë për t'u rrotulluar rreth Tokës) prej rreth 90 minutash.

Për shkak të lartësisë së tyre të ulët, këta satelitë janë të dukshëm vetëm nga një rreze prej afërsisht 1,000 kilometres (620 mi) nga pika nën-satelitore. Për me teper kësaj, satelitët në orbitën e ulët të Tokës e ndryshojnë shpejt pozicionin e tyre në lidhje me pozicionin e Tokës. Pra, edhe për perdorime lokale, nevojiten shumë satelitë nëse misioni kërkon lidhje të pandërprerë.

Satelitët në orbitë të ulët rreth Tokës janë më pak të kushtueshëm për t'u lëshuar në orbitë sesa satelitët gjeostacionarë.Përveç kësaj për shkak të afërsisë me Tokën, nuk kërkojnë fuqi sinjali aq të lartë (forca e sinjalit bie sipas katrorit të distancës nga burimi, kështu që efekti është i konsiderueshëm). Kështu, ekziston një kompromis midis numrit të satelitëve dhe kostos së tyre.

Përveç kësaj, ka dallime të rëndësishme në pajisjet e bordit(ne satelit) dhe në tokë qe nevojiten për të mbështetur dy llojet e misioneve.

Konstelacioni satelitor

Një grup satelitësh që punojnë në harmoni quhet konstelacion satelitor. Dy konstelacione të tilla, të destinuara për të ofruar shërbime telefonie satelitore dhe transmetim të dhënash me shpejtësi të ulët, kryesisht në zona të largëta, janë sistemet Iridium dhe Globalstar. Sistemi Iridium ka 66 satelitë, pjerrësia orbitale e të cilëve prej 86.4° dhe lidhje ndërsatelitore qe sigurojnë disponueshmërinë e shërbimit në të gjithë sipërfaqen e Tokës. Starlink është një konstelacion satelitor per internet i operuar nga SpaceX, që synon mbulimin global të qasjes në internet permes sateliteve.

Është gjithashtu e mundur të ofrohet mbulim jo i vazhdueshëm duke përdorur një satelit në orbitë te ulët të Tokës i cili eshte ne gjendje të ruaj të dhënat e marra gjatë kalimit mbi një pjesë të Tokës dhe për t'i transmetuar ato më vonë gjatë kalimit mbi një pjesë tjetër. Ky është rasti me sistemin CASCADE të satelitit të komunikimit CASSIOPE të Kanadasë. Një sistem tjetër që përdor këtë metodë ruajtjeje dhe përcjelljeje është Orbcomm .

Orbita e Mesme e Tokës (MEO)

Një orbitë e mesme e Tokës është kur një satelit orbitron diku midis 2,000 and 35,786 kilometres (1,243 and 22,236 mi) mbi sipërfaqen e Tokës. Satelitët MEO janë të ngjashëm me satelitët LEO në funksionalitet. Satelitët MEO mbeten të dukshëm për periudha shumë më të gjata kohore sesa satelitët LEO, zakonisht midis 2 dhe 8 orësh. Satelitët MEO kanë një zonë mbulimi më të gjere se satelitët LEO. Koha më e gjatë e dukshmërisë dhe zona më e gjerë e mbulimit te një sateliti MEO nenkupton qe nevojiten më pak satelitë në një rrjet MEO sesa në një rrjet LEO. Një disavantazh është se distanca e një sateliti MEO i jep atij një vonesë kohore më të gjatë dhe sinjal më të dobët sesa një satelit LEO, megjithëse këto kufizime nuk janë aq të rënda sa ato të një sateliti GEO.

Ashtu si satelitët LEO, edhe këta satelitë nuk mbajnë një distancë stacionare nga Toka. Ky është në kontrasti qartë me orbitën gjeostacionare, ku satelitët gjithmonë ndodhen në një distancë 35,786 kilometres (22,236 mi) nga Toka.

Zakonisht orbita e një sateliti me orbitë e mesme të Tokës është rreth 10,000 miles (16,000 km) mbi Tokë. Në varësi të modelit orbital, këta satelitë e bëjnë nje udhëtimin rreth Tokës në nga 2 deri në 8 orë.

Shembuj të MEO-së

• Në vitin 1962, u lansua sateliti i komunikimit, Telstar. Ky ishte një satelit në orbitën e mesme të Tokës, i projektuar për të ndihmuar në lehtësimin e sinjaleve telefonike me shpejtësi të lartë. Edhe pse ishte mënyra e parë praktike për të transmetuar sinjale pertej horizontit, u kuptua shpejt një pengesë e madhe: periudha orbitale prej rreth 2.5 orësh nuk përputhej me periudhën rrotulluese të Tokës prej 24 orësh, duke e bërë të pamundur mbulimin e vazhdueshëm. Kjo bëri të qartë që duhej përdorur një grup satelitësh MEO për të siguruar vazhdimësi.
• Në vitin 2013, u lansuan katër satelitet e parë nga një konstelacion prej 20 satelitësh MEO. Satelitët O3b ofrojnë shërbime interneti me brez të gjerë, veçanërisht në vende të largëta, përdorime detare dhe gjatë fluturimit, dhe orbitojnë në një lartësi prej 8,063 kilometres (5,010 mi) ).

Orbita gjeostacionare (GEO)

Orbita gjeostacionare

Për një vëzhgues në Tokë, një satelit në një orbitë gjestacionare duket i palëvizshëm, si një pozicion fiks në qiell. Kjo ndodh sepse ai rrotullohet rreth Tokës me shpejtësinë këndore si Toka (një rrotullim për ditë yjore, në një orbitë ekuatoriale).

Një orbitë gjeostacionare është e dobishme për komunikimet sepse antenat në Tokë mund të drejtohen drejt satelitit pa pasur nevojë të ndjekin lëvizjen e tij. Kjo është relativisht e lirë per t'u zbatuar.

Në aplikimet që kërkojnë shumë antena tokësore, siç është shpërndarja e DirecTV, kursimet në pajisjet tokësore mund të tejkalojnë koston dhe kompleksitetin e vendosjes së një sateliti në orbitë.

Shembuj të GEO-së

• Sateliti i parë gjeostacionar ishte Syncom 3, i lëshuar më 19 gusht 1964 dhe u përdor për komunikim përmes Paqësorit duke filluar me mbulimin televiziv të Lojërave Olimpike Verore të vitit 1964 . Pak pas Syncom 3, Intelsat I, i njohur edhe si Early Bird, u lansua më 6 prill 1965 dhe u vendos në orbitë në 28° gjatësi perëndimore. Ky Ishte sateliti i parë gjeostacionar për telekomunikim mbi Oqeanin Atlantik.
• Më 9 nëntor 1972,u lëshua Anik A1, sateliti i parë gjeostacionar i Kanadasë që i shërbente kontinentit, nga Telesat Canada. Shtetet e Bashkuara ndoqën shembullin me leshimin e Westar 1 nga Western Union më 13 prill 1974.
• Më 30 maj 1974, u leshua sateliti i parë gjeostacionar i komunikimeve në botë me stabilizim në tre boshte : sateliti eksperimental ATS-6 i ndërtuar për NASA-n .
• Pas leshimeve të satelitëve Telstar deri ne Westar 1, RCA Americom (më vonë GE Americom, tani SES ) leshoi Satcom 1 në vitin 1975. Satcom 1 që luajti një rol kyç në suksesin e kanaleve të hershme televizive kabllore si WTBS (tani TBS ), HBO, CBN (tani Freeform ) dhe The Weather Channel, sepse këto kanale shpërndanin programet e tyre në të gjitha stacionet lokale te TV-se me kabllo përmes satelitit. Për më tepër, ky ishte sateliti i parë i përdorur nga rrjetet televizive transmetuese në Shtetet e Bashkuara, si ABC, NBC dhe CBS, për të shpërndarë programe në stacionet e tyre lokale. Satcom 1 u përdor gjerësisht sepse kishte dyfishin e kapacitetit të komunikimit ne krahasim me Westar 1 në Amerikë (24 transponderë në krahasim me 12 të Westar 1), gjë që rezultoi në kosto më të ulëta të përdorimit të transponderëve.Në dekadat pasuese satelitët filluan të kene numra transponderësh edhe më të lartë .

Deri në vitin 2000, Hughes Space and Communications (tani Qendra e Zhvillimit të Satelitëve Boeing ) kishte ndërtuar gati 40 përqind të më shumë se njëqind satelitëve në shërbim në të gjithë botën. Prodhues të tjerë të mëdhenj të satelitëve përfshijnë: Space Systems/Loral, Orbital Sciences Corporation (me serinë Star Bus), Indian Space Research Organisation, Lockheed Martin (zotëron ish-biznesin RCA Astro Electronics/GE Astro Space), Northrop Grumman, Alcatel Space, (tani Thales Alenia Space), me serinë Spacebus, dhe Astrium .

Orbita Molniya

Satelitët gjeostacionarë duhet të operojë mbi ekuator dhe për këtë arsye duken më ulët në horizont ndërsa marrësi largohet nga ekuatori. Kjo do të shkaktojë probleme gjerësi gjeografike ekstreme veriore, duke ndikuar në lidhshmëri dhe duke shkaktuar ndërhyrje shumëpalëshe (të shkaktuara nga reflektimi i sinjaleve nga toka dhe dhe hyrja e tyre në antenën tokësore).

Kështu, për zonat afër Polit Verior (dhe Jugor), një satelit gjeostacionar mund të duket nën horizont. Prandaj,janë lëshuar satelitët e orbitës Molniya, kryesisht në Rusi, për të zgjidhur këtë problem.

Orbitat Molniya mund të përbëjnë një alternativë tërheqëse në raste të tilla. Orbita Molniya kane nje pjerrtësi (inklinacion) te larte, duke garantuar lartësi(elevacion) të mirë mbi pozicione të zgjedhura gjatë pjesës veriore të orbitës. (Elevacioni referohet masës së pozicionit të satelitit mbi horizont. Kështu, një satelit në horizont ka elevacion 0°, ndërsa një satelit pikërisht mbi kokë ka elevacion 90°.)

Orbita Molniya është projektuar ashtu që sateliti të kalojë pjesën më të madhe të kohës së tij mbi gjerësitë e largëta veriore, gjatë së cilës gjurma e tij tokësore lëviz vetëm pak. Perioda e saj është një gjysmë dite, kështu që sateliti është i disponueshëm për operim mbi rajonin e synuar për gjashtë deri në nëntë orë çdo rrotullim të dytë. Në këtë mënyrë, një konstelacion prej tre satelitësh Molniya (plus satelitë rezervë në orbitë) mund të sigurojë mbulim të pandërprerë.

Sateliti i parë i serisë Molniya u lansua më 23 prill 1965 dhe u përdor për transmetime eksperimentale të sinjaleve televizive nga një stacion uplink në Moskë në stacionet downlink të vendosura në Siberi dhe në Lindjen e Largët Ruse, në Norilsk, Khabarovsk, Magadan dhe Vladivostok. Në nëntor të vitit 1967, inxhinierët sovjetikë krijuan një sistem unik të rrjetit kombëtar televiziv satelitor, të quajtur Orbita, i cili bazohej në satelitët Molniya.

Orbita polare

Në Shtetet e Bashkuara, Sistemi Kombëtar i Satelitëve Operacional Polarë per Mjedisin (NPOESS) u krijua në vitin 1994 për të konsoliduar operacionet satelitore polare të NASA-s (Administrata Kombëtare per Aeronautikë dhe Hapësirë) dhe NOAA-s (Administrata Kombëtare Oqeanike dhe Atmosferike). NPOESS menaxhon një numër satelitësh për qëllime të ndryshme; për shembull, METSAT për satelitët meteorologjikë, EUMETSAT për degën evropiane të programit dhe METOP për operacione meteorologjike.

Këto orbita janë sinkrone me Diellin, që do të thotë se ato kalojnë ekuatorin në të njëjtën orë lokale çdo ditë. Për shembull, satelitët në orbitën NPOESS (civil) do të kalojnë ekuatorin, duke shkuar nga jugu në veri, në oraret 13:30, 17:30 dhe 21:30.

Përtej orbitës gjeostacionare

Ekzistojnë plane dhe nisma për të sjellë satelitë të dedikuar te komunikimit përtej orbitave gjeostacionare. NASA propozoi LunaNet si një rrjet të dhënash që synon të ofroj një "Internet Hënor" për anijet kozmike cis-hënore dhe instalimet. Ne menyre te ngjashme Iniciativa Moonlight është një projekt ekuivalent i ESA-s që thuhet se është i pajtueshëm dhe ofron shërbime navigimi për sipërfaqen hënore. Të dyja programet janë konstelacione satelitoreshtë përbërë nga disa satelitë në orbita të ndryshme rreth Hënës.

Është planifikuar të përdoren edhe orbita të tjera. Pozicionet në pikat e liberimit Tokë-Hënë janë propozuar edhe për satelitët komunikues që mbulonin Hënën, njësoj si satelitët e komunikimit në orbitën gjeosinkrone që mbulojnë Tokën. Gjithashtu, merren parasysh satelitë të dedikuar komunikues në orbitat rreth Marsit për te mbështetur misione të ndryshme si në sipërfaqe ashtu dhe orbita të tjera, siç është Orbiti i Telekomunikacionit të Marsit .

Struktura

Satelitët e komunikimit zakonisht përbëhen nga nënsistemet e mëposhtme:

• Ngarkesa e Komunikimi (Communication Payload), zakonisht e përbërë nga transponderë, antena, amplifikatorë dhe sisteme komutimi
• Motorë qe përdoren për ta sjellë satelitin në orbitën e dëshiruar
• Një stacion që mban nënsistem gjurmimi dhe stabilizimi, i përdorur për të mbajtur satelitin në orbitën e duhur, drejton antenat në drejtimin e saktë dhe orienton sistemin e energjisë drejt Diellit.
• Nënsistemi i energjisë, i përdorur për të furnizuar me energji sistemet e satelitit, zakonisht i përbërë nga qeliza diellore dhe bateri që ruajnë energjinë gjatë eklipsit diellor.
• Nënsistemi i Komandës dhe Kontrollit, i cili ruan komunikimin me stacionet e kontrollit ne Toke. Stacionet e kontrollit tokësor monitorojnë performancën e satelitit dhe kontrollojnë funksionalitetin e tij gjatë fazave të ndryshme të ciklit të tij jetësor.

Gjerësia e brezit (bandwidth) e disponueshme nga një satelit varet nga numri i transponderëve të ofruar nga sateliti. Çdo shërbim (TV, Zë, Internet, Radio) kërkon një sasi të ndryshme të gjerësisë së brezit për transmetim. Kjo zakonisht njihet si "planifikimi i lidhjes" (link budgeting) dhe një simulator rrjeti mund të përdoret për të arritur në vlerën e saktë.

Ndarja e frekuencave për sistemet satelitore

Caktimi i frekuencave për shërbimet satelitore është një proces i ndërlikuar që kërkon koordinim dhe planifikim ndërkombëtar. Ky proces kryhet nën drejtimin e Unionit Ndërkombëtar të Telekomunikacionit (ITU). Për të lehtësuar planifikimin e frekuencave, bota është e ndarë në tre rajone:

• Rajoni 1: Evropa, Afrika, Lindja e Mesme, ish Bashkimin Sovjetik dhe Mongolia
• Rajoni 2: Amerika e Veriut dhe e Jugut si dhe Grinlanda.
• Rajoni 3: Azia (duke përjashtuar zonat e rajonit 1), Australia dhe Paqësori Jugperëndimor

Brenda këtyre rajoneve, brezat e frekuencave caktohen per shërbime të ndryshme satelitore, megjithëse i njëjti shërbim mund të përdorë breza të ndryshëm frekuencash në rajone të ndryshme. Disa nga shërbimet e ofruara nga satelitët janë:

• Shërbimi Satelitor Fiks (FSS)- Fixed Satellite Service
• Shërbimi Satelitor i Transmetimeve (BSS)-Broadcasting Satellite Service
• Shërbimi Satelitor Mobil-Mobile Satellite Service
• Shërbimi Satelitor i Radionavigimit- Radionavigation Satellite Service
• Shërbimi Satelitor Meteorologjik - Meteorological Satellite Service

Aplikimet

Telefonia

Artikulli kryesor: Military communications satellite

Telefon satelitor ( Inmarsat ) në përdorim në Nias, Indonezi, në prill 2005 pas tërmetit Nias-Simeulue.

Zbatimi i parë dhe historikisht më i rëndësishëm për satelitët e komunikimit ka qenë në telefoninë ndërkontinentale me distancë të gjatë. Rrjeti Fiks Telefonik Publik i Komutuar transmeton thirrjet telefonike nga telefonat tokësorë në një stacion tokësor, ku ato më pas transmetohen tek një satelit gjeostacionar. Rruga e kthimit (downlink) ndjek një rrugëtim analog. Përmirësimet në kabllot e komunikimit detar përmes përdorimit të fibrave optike shkaktuan një rënie në përdorimin e satelitëve për telefoninë fikse në fund të shekullit të 20-të.

Komunikimet satelitore janë ende të përdorura gjerësisht sot në shumë aplikime. Ishujt e largët si Ishulli i Ascensionit(Ngjitjes), Shën Helena, Diego Garcia dhe Ishulli i Pashkëve, ku nuk ka kabllo detare në shërbim, kanë nevojë për telefona satelitorë. Ekzistojnë gjithashtu rajone të disa kontinenteve dhe vende ku telekomunikimet me linja fikse jane te pakta ose praktikisht inekzistent, për shembull, rajone të gjera të Amerikës së Jugut, Afrikës, Kanadasë, Kinës, Rusisë dhe Australisë. Komunikimet satelitore ofrojnë lidhje edhe në skajet e Antarktidës dhe Grinlandës. Përdorime të tjera te telefonise satelitore përfshijnë platformat në det, sisteme rezerve për spitalet, ushtrinë dhe rekreacion. Anijet në det, si dhe aeroplanët, shpesh përdorin telefona satelitorë.

Sistemet e telefonise satelitore mund implementohen me disa mënyra. Në shkallë të gjerë, shpesh ekziston një sistem telefonik lokal në zona të izoluara qe lidhet me sistemin telefonik të një zone kryesore tokesore. Ekzistojnë gjithashtu shërbime që transmetojne një sinjal radio ne një sistem telefonik. Në këtë rast, mund të përdoret pothuajse çdo lloj sateliti. Telefonat satelitorë lidhen direkt me një konstelacion satelitësh, qofshin ata gjeostacionarë ose në orbitën e ulët të Tokës. Thirrjet më pas përcillen në një teleport satelitor të lidhur me Rrjetin Publik Telefonik të Komutuar.

Televizioni

Ndërsa televizioni u bë tregu kryesor, kërkesa e tij për shpërndarjen e njëkohshme të nje numri relativisht te vogel sinjalesh me gjerësi brezi të madhe drejt shumë marrësve, përshtatej më mire me aftësitë e satelitëvegjeosinkron komunikues. Për televizionin dhe radion ne Amerikës e Veriut përdoren dy lloje satelitësh: Sateliti i Transmetimeve Direkte (DBS) dhe Sateliti i Shërbimeve Fikse (FSS).

Përkufizimet e satelitëve FSS dhe DBS jashtë Amerikës së Veriut, sidomos në Evropë, janë pak më të paqarta. Shumica e satelitëve qe përdoren për televizion direkt në shtëpi në Evropë kanë të njëjtën fuqi të lartë transmetimi si satelitët e klasit DBS në Amerikën e Veriut, por përdorin të njëjtin polarizim linear si satelitët e klases FSS. Shembuj të këtyre janë Astra, Eutelsat dhe Hotbird në orbitë mbi kontinentin europian. Për shkak të kësaj, termat FSS dhe DBS përdoren kryesisht në kontinentin e Amerikës së Veriut dhe janë më pak te zakonshme në Europë.

Satelitët e Shërbimit Fiks përdorin brezin C dhe pjesën e poshtme të brezit K_u . Ata zakonisht përdoren për transmetime televizive nga dhe drejt rrjetave televizive dhe stacionet lokale të degëzuara (si, furnizime programesh për rrjetet dhe programet e sindikuara, transmetime direkte dhe komunikime te kthimit te sinjalit), si dhe përdoren për mësim në distancë nga shkollat dhe universitetet, televizion biznesi (BTV), videokonferencat dhe telekomunikimet komerciale te përgjithshëme. Përveç kësaj, satelitët FSS përdoren edhe për shpërndarjen e kanale kabllore kombëtare drejt stacioneve kryesore të televizionit kabllor.

Kanalet televizive satelitore falas zakonisht shpërndahen nepermjet satelitëve FSS në brezin K _u. Satelitët Intelsat Americas 5, Galaxy 10R dhe AMC 3 mbi Amerikën e Veriut ofrojnë një numër të konsiderueshëm kanalesh FTA në transponderët e tyre të brezit K_u .

Shërbimi satelitor amerikan Dish Network DBS ka filluar te përdor gjithashtu së fundmi teknologjinë FSS për paketat e tyre të programeve që kërkojnë antenën e tyre SuperDish. Kjo ndodh sepse rrjeti Dish ka nevojë për më shumë kapacitet për të transmetuar stacione televizive lokale sipas rregulloreve "must-carry" të FCC -së, si dhe për gjerësi me te madhe te brezit për të transmetuar kanale HDTV .

Një satelit transmetimi direkt është një satelit komunikimi që transmeton sinjale drejt antenave satelitore të vogla DBS (zakonisht me diametër 18 deri në 24 inç ose 45 deri në 60 cm). Këta satelitë operojnë në pjesën e sipërme të brezit të frekuencave mikrovalë K_u. Teknologjia DBS përdoret kryesisht për shërbime televizive satelitore të orientuara direkt-në-shtëpi (DTH Direct-To-Home ), të tilla si DirecTV, DISH Network dhe Orby TV në Shtetet e Bashkuara, Bell Satellite TV dhe Shaw Direct në Kanada, Freesat dhe Sky në Mbretërinë e Bashkuar, Irlandë dhe Zelandën e Re dhe DSTV në Afrikën e Jugut.

Duke vepruar në frekuencë dhe fuqi më të ulët se satelitët DBS, satelitët FSS kërkojnë antena shumë më të madha për marrjen e sinjaleve (3 deri në 8 feet (1 deri në 2.5 m) në diametër për brezin K _u dhe 12 feet (3.6 m) ose më të madhe për brezin C). Ata përdorin polarizim linear për të gjithë transponderët e tyre si për hyrjen ashtu edhe per daljen e sinjaleve RF(Kjo është në kontrast me polarizimin rrethor të përdorur nga satelitët DBS), por është një ndryshim teknik i vogël që përdoruesit nuk e vërejnë. Teknologjia satelitore FSS u përdor fillimisht edhe për televizionin satelitor DTH nga fundi i viteve 1970 deri në fillim të viteve 1990 në Shtetet e Bashkuara permes sistemeve TVRO (Television Receive Only - Marrës Vetëm Televiziv) dhe antenave përkatëse. U përdor gjithashtu në formën e tij për brezin K _u për shërbimin televiziv satelitor Primestar, i cili tani nuk është më aktiv.

Disa satelitë të hedhur në orbitë janë të pajisur me transponderë që operojnë në brezin K_u, siç është sateliti SPACEWAY-1 i DirecTV dhe Anik F2 . NASA dhe ISRO kanë lëshuar gjithashtu satelitë eksperimentalë të pajisur me sinjalizues(beacon) të brezit K _a

Disa prodhues kanë zhvilluar antena speciale për marrjen në lëvizje të televizionit satelitor DBS. Duke përdorur teknologjinë e Sistemit Global të Pozicionimit (GPS) si referencë, këto antena riorientohen automatikisht drejt satelitit, pavarësisht nga vendndodhja ose lëvizja e automjetit në të cilin janë instaluar (mbi të cilin është montuar antena). Këto antena satelitore mobile janë të njohura nder pronarët e automjeteve rekreative . Antena të tilla mobile DBS përdoren edhe nga JetBlue Airways për DirecTV (ofruar nga LiveTV, një filiale e JetBlue), i cili mund te shihet nga pasagjerët në ekranet LCD të montuara në uleset e avionit.

Transmetime radiofonike

Radioja satelitore ofron shërbime audio transmetimi në disa vende, veçanërisht në Shtetet e Bashkuara. Shërbimet mobile u lejojnë dëgjuesve të levizin nëper një kontinent te tere, duke dëgjuar të njëjtin programe identike audio kudo qe ndodhen.

Një radio satelitore ose radio me abonim (SR) është një sinjal radio dixhitale i transmetuar nga një satelit komunikimi, i cili mbulon një hapesite gjeografike shumë më të gjerë sesa sinjalet radio tokësore.

Radio amatore

Operuesit e radios amatore kanë qasje në satelitët amatorë, të cilët janë projektuar posaçërisht për të transportuar trafik radio amatoresh. Shumica e satelitëve të tillë funksionojnë si përsëritës ne hapësirë dhe zakonisht aksesohen nga amatorë e pajisur me pajisje radio UHF ose VHF dhe antena me drejtim të larte siç janë Yagi ose antena satelitore. Për shkak të kostove të lëshimit, shumica e satelitëve amatorë aktualë vendosen në orbita të ulëta të Tokës dhe janë të projektuar për t'u marrë vetëm me një numër të kufizuar kontaktesh të shkurtra në çdo kohë të caktuar. Disa satelitë ofrojnë gjithashtu shërbime të transmetimit të të dhënave duke përdorur protokollet X.25 ose të ngjashme.

Qasja në internet

Pas viteve 1990, teknologjia e komunikimit satelitor është përdorur si një mënyrë për t'u lidhur ne internet përmes lidhjeve me gjeresi brezi të lartë. Kjo mund të jetë shumë e dobishme për përdoruesit që ndodhen në zona të largëta, ku nuk mund të kenë qasje në lidhje interneti me brez të gjerë ose kërkojnë disponueshmëri të lartë shërbimesh.

Ushtri

Satelitët e komunikimit përdoren për aplikime të komunikimit ushtarak, siç janë Sistemet Globale të Komandës dhe Kontrollit . Shembuj të sistemeve ushtarake që përdorin satelitë komunikimi janë MILSTAR, DSCS dhe FLTSATCOM të Shteteve të Bashkuara, satelitët e NATO-s, satelitët e Mbretërisë së Bashkuar (për shembull Skynet ) dhe satelitët e ish -Bashkimit Sovjetik . India ka lansuar satelitin e saj të parë të komunikimit ushtarak GSAT-7, transponderët e saj operojnë në bandat UHF, F, C dhe Ku . Zakonisht satelitët ushtarakë operojnë në brezin e frekuencave UHF, SHF (i njohur edhe si brezi X ) ose EHF (i njohur edhe si brezi Ku).

Mbledhja e të dhënave

Pajisjet e monitorimit mjedisor pranë Tokës (siç janë matësit e baticave, stacionet meteorologjike, shamatë meteorologjike dhe radiosondat ) mund të përdorin satelitë për transmetimin njekahor të të dhënave ose telemetri dhe dhe telekomandë dykahore. Mund të bazohen në një ngarkesë dytësore të një sateliti meteorologjik (si në rastin e GOES dhe METEOSAT dhe të tjerëve në sistemin Argos ) ose në satelitë të dedikuar (siç është SCD ). Shpejtësia e transmetimit të të dhënave është zakonisht shumë më e ulët se ajo e qasjes satelitore në internet..

Referime

Shënime

a) Periodat dhe shpejtësitë orbitale llogariten duke përdorur lidhjet 4π²R³ = T²GM dhe V²R = GM, ku R është rrezja e orbitës në meter; T është perioda orbitale në sekonda; V është shpejtësia orbitale në m/s; G është konstantja gravitacionale, afërsisht 6.673 × 10⁻¹¹ Nm²/kg²; M është masa e Tokës, perafërsisht 5.98 × 10²⁴ kg (1.318 × 10²⁵ lb).

b. ^Afërsisht 8.6 herë kur Hëna është më afër (dmth., 363,104 km), deri në 9.6 herë kur Hëna është më larg (dmth., 405,696 km). Radioja satelitore ofron shërbime audio transmetimi në disa vende, veçanërisht në Shtetet e Bashkuara. Shërbimet mobile u lejojnë dëgjuesve të levizin nëper një kontinent te tere, duke dëgjuar të njëjtin programe identike audio kudo qe ndodhen.

Lexime të mëtejshme

• Slotten, Hugh R. Përtej Sputnikut dhe Garës Hapësinore: Origjina e Komunikimeve Globale Satelitore (Johns Hopkins University Press, 2022); rishikim online

Lidhje të jashtme

• Histori e shkurtër e satelitëve të komunikimit Arkivuar 2015-05-12 tek Wayback Machine nga David J. Whalen
• Përtej Jonosferës: Pesëdhjetë Vjet Komunikim Satelitor (NASA SP-4217, 1997)