Условные обозначения:

Экстренные телефоны:

С городского/сотового телефона

Единый телефон экстренных служб 112/112

Единый телефон пожарных и спасателей 01/101

Полиция 02/102

Скорая помощь 03/103

Аварийная газовая служба 04/104

Ubiquitilink означает, что каждый телефон теперь является спутниковым телефоном — TechCrunch

В прошлом месяце я писал об Ubiquitilink, которая обещала, не разглашаемым образом, находится на грани предоставления своего рода глобальной услуги спутникового роуминга. Но как, спросил я? (Подождите, они сказали мне.) Оказывается, наши телефоны способны на гораздо большее, чем мы думаем: они могут достигать спутников, действующих как вышки сотовой связи на орбите, и компания только что доказала это.

Используя созвездие спутников на низкой околоземной орбите, Ubiquitilink заявила во время брифинга на Mobile World Congress в Барселоне, что практически любой телефон последнего десятилетия должен иметь возможность отправлять текстовые сообщения и выполнять другие задачи с низкой пропускной способностью из любого места, даже в середине. океана или глубоко в Гималаях.Буквально (хоть и со временем) где угодно и когда угодно.

Конечно, нет, я слышал, как вы говорите. Мой телефон, который с трудом принимает сигнал в некоторых кварталах моего района или в этом углу гостиной, не может отправлять и получать данные из космоса… не так ли?

«Это замечательно — каждый инстинкт подсказывает, что это так», — сказал основатель Ubiquitilink Чарльз Миллер. «Но если вы посмотрите на основы RF [радиочастоты] связи, это проще, чем вы думаете.”

Проблема, пояснил он, не в том, что телефону не хватает питания. Пределы приема и беспроводные сети определяются в большей степени архитектурой и геологией, чем простой физикой. Когда радиочастотный передатчик, даже маленький, имеет четкий выстрел прямо вверх, он действительно может путешествовать очень далеко.

Космические башни

Однако все не так просто; есть изменения, которые необходимо внести, но не что-то сложное или дорогое, как специальные спутниковые антенны или базовые станции.Если вы знаете, что модифицировать телефон нельзя, вам придется работать с имеющимся у вас оборудованием. Но все остальное можно придать соответствующей форме, сказал Миллер, в частности, три вещи.

1. Опускаемся по орбите. Существуют пределы практического применения в том, что касается расстояния и связанных с этим сложностей. Орбита должна быть менее 500 километров или около 310 миль. Это определенно мало — геосинхронность в 10 раз выше — но это тоже не безумие. Некоторые из спутников связи Starlink компании SpaceX стремятся выйти на аналогичную орбиту.
2. Сузить пучок. Низкая орбита и другие ограничения означают, что данный спутник может одновременно покрывать только небольшую территорию. Это не просто выдача данных, таких как спутник GPS, или связь со специализированной наземной системой, такой как тарелка, которая может переориентировать себя. Таким образом, на земле вы будете смотреть на дугу в 45 градусов, что означает, что вы можете использовать спутник, который находится в пределах конуса шириной 45 градусов над вами.
3. Удлините длину волны . Здесь вступает в игру простая физика: как правило, чем короче длина волны, тем менее прозрачна для нее атмосфера.Итак, вы хотите использовать полосы на длинной (более низкой Гц) стороне радиоспектра, чтобы обеспечить максимальное распространение.

С учетом этих особенностей обычный телефон может связываться со спутником и обмениваться информацией со спутником с его стандартным беспроводным чипом и бюджетом мощности. Но есть еще одно препятствие, на выяснение которого один Ubiquitilink потратил много времени.

Хотя телефон и спутник могут надежно связаться друг с другом, задержка и доплеровский сдвиг сигнала из-за задействованных скоростей и расстояний неизбежны.Оказывается, программное обеспечение, работающее с вышками и беспроводными микросхемами, для этого не подходит; тайминги, встроенные в код, предполагают, что расстояние будет меньше 30 км, поскольку кривизна Земли обычно не позволяет передавать дальше этого значения.

Итак, Ubiquitilink модифицировала стандартные беспроводные стеки, чтобы учесть это, чего, по словам Миллера, больше никто не делал.

«После того, как мои ребята вернулись и сказали мне, что они сделали это, я сказал:« Ну что ж, давай проверим », — сказал он мне. «Мы пошли в НАСА и Лабораторию реактивного движения и спросили, что они думают.Все интуитивно отреагировали на это «хорошо, это не сработает», но потом они просто сказали «хорошо, это сработает» ».

Теория стала реальностью в начале этого года после того, как Ubiquitilink запустила свои прототипы спутников. Они успешно установили двустороннее соединение 2G между обычным наземным устройством и спутником, доказав, что сигнал не только попадает туда и обратно, но и его доплеровские искажения и искажения задержки могут быть исправлены на лету.

«Наши первые тесты показали, что мы компенсируем доплеровский сдвиг и временную задержку.Все остальное использует коммерческое программное обеспечение », — сказал Миллер, но быстро добавил:« Чтобы было ясно, предстоит еще много работы, но это не новая технология. Это хорошая и хардкорная инженерия, создание наноспутников и тому подобное ».

Поскольку его предыдущей компанией была Nanoracks, и он занимается этим бизнесом несколько десятилетий, он обладает достаточной уверенностью в этой части. Это будет много работы и денег, но они должны запустить свои первые настоящие спутники этим летом.(И все это запатентовано, — заметил он.)

Глобальный роуминг

Бизнес будет работать очень просто, учитывая сложность продукта. Поскольку спутники работают на модифицированном, но в основном обычном стандартном программном обеспечении и подключаются к телефонам без каких-либо модификаций, Ubiquitilink по сути будет работать как всемирный оператор роуминга, доступ к которому будут платить мобильные сети. (Раскрытие информации: Verizon, очевидно, мобильная сеть, владеет TechCrunch и, насколько мне известно, в конечном итоге будет использовать эту технологию.Это не связано с какими-либо редакционными решениями.)

Обычно, если вы являетесь абонентом сети X и посещаете страну, где X не имеет покрытия, у X будет соглашение с сетью Y, которое соединит вас за определенную плату. В любой момент времени действуют сотни таких сделок, и Ubiquitilink может стать еще одним — за исключением того, что его охват в конечном итоге станет глобальным. Возможно, вам не удастся достичь X или Y; Вы всегда сможете связаться с U.

Доступные скорости и услуги будут зависеть от потребностей мобильных сетей.Конечно, не все хотят или нуждаются в одном и том же, и резервный вариант 3G может быть практичным там, где соединение LTE не так. Но общим знаменателем будет данных, по крайней мере, для отправки и получения текста.

Стоит также отметить, что это соединение в некоторых важных аспектах будет неотличимо от других соединений: например, оно не повлияет на шифрование.

По подсчетам Миллера, для этого, конечно, потребуется по крайней мере тысяча спутников. Но в то же время будет доступна ограниченная услуга в виде синхронизированных пропусков — вы не будете получать сигнал в течение 55 минут, затем сигнал в течение пяти, в течение которых вы можете отправлять и получать то, что может быть важным текстом или местоположением.Сначала это рассматривается как специализированная услуга, затем по мере того, как к созвездию присоединяется все больше спутников, это окно расширяется, пока оно не станет круглосуточным и охватит всю планету, и станет обычным потребительским товаром.

Аварийный откат

Хотя ваш сетевой провайдер, вероятно, будет взимать с вас обычную плату за глобальный роуминг по запросу (это их прерогатива), Ubiquitilink предоставляет некоторые услуги бесплатно; Миллер не теряет значение глобальной системы связи.

«Никто никогда не должен умирать, потому что в его кармане нет сигнала», — сказал он. «Если вы сломаетесь посреди Долины Смерти, вы сможете написать 911. Наше видение заключается в том, что это универсальная служба для служб экстренной помощи и глобальной службы обмена сообщениями E-911. Мы не будем брать за это плату ».

Планируется также система экстренного вещания, когда сети не работают — отключение электроэнергии после стихийных бедствий — это время, когда люди могут запаниковать или быть пораженными последующим стихийным бедствием, таким как цунами или наводнение, и надежная связь в это время может спасти тысячи людей. и значительно улучшить восстановление.

«Мы не хотим зарабатывать деньги на спасении человеческих жизней, это просто преимущество внедрения этой системы, и такой, какой она должна быть», — сказал Миллер.

Обещаний много, но команда и технические специалисты, похоже, способны их выполнить. Начальные испытания завершены, птицы уже в воздухе — теперь вопрос о запуске следующей тысячи или около того.

Как работают спутниковые телефоны | Спутники HowStuffWorks

LEO имеют гораздо более низкие орбиты, до 930 миль (1500 км), и ими управляют такие компании, как Globalstar и Iridium.Если геосинхронные спутники — это гориллы отрасли, то спутники LEO — это комары. Они намного меньше и легче, и их намного больше.

Поскольку НОО находятся на очень низкой орбите, сети может потребоваться до 60 спутников для покрытия большей части Земли. В любой момент вы можете находиться в пределах досягаемости двух или более этих спутников, когда они движутся вокруг планеты со скоростью около 17 000 миль (27 359 километров) в час, совершая полный оборот по орбите примерно за два часа.

Эти низкие быстрые орбиты означают надежное обслуживание большей части планеты. Итак, если вы ученый, у которого возникла чрезвычайная ситуация в Антарктиде, вы будете полагаться на спутники LEO для связи.

LEO известны своим превосходным качеством связи, меньшими задержками (всего около 50 миллисекунд в одну сторону) и большей надежностью. Им также требуется меньше энергии батареи, поэтому они не потребляют столько энергии, сколько терминал с возможностью геосинхронизации. Однако их скорость передачи данных (около 9600 бит в секунду) намного ниже, чем у геосинхронных систем.Достаточно сказать, что вы не будете смотреть YouTube, если вы находитесь в сети LEO.

Но у LEO есть главное преимущество в том, что им не требуется большая антенна на вашем телефоне. Вместо этого эти телефоны могут быть немного больше, чем обычный смартфон, то есть они карманные.

Независимо от того, используете ли вы геосинхронную систему или систему LEO, для наилучшего обслуживания ваш телефон должен иметь прямой вид на спутник. Поэтому, если вы находитесь в помещении, вам, возможно, придется выйти на улицу, чтобы позвонить.

В частности, в случае геосинхронного созвездия прямая видимость может быть проблемой, особенно если вы находитесь в густом лесу или в гористой местности с ограниченной прямой видимостью. Однако с созвездием LEO у вас обязательно будут повторяющиеся возможности для подключения, поскольку множество спутников проносятся над головой, хотя ваше окно возможностей может быть ограничено несколькими минутами за раз.

Так что, если вы находитесь в зоне с плохим приемом и кому-то на другом конце планеты отчаянно нужно с вами связаться? В этом случае, когда ваш сигнал нарастает и ослабевает, вы получите пейджерное предупреждение, указывающее, что кто-то хочет, чтобы вы позвонили.Затем вы можете переехать в место с лучшим приемом, чтобы установить соединение.

Однако, если вы находитесь в страшной, раздираемой войной стране, вы должны принять все меры предосторожности и оставаться начеку в отношении опасности. Продолжайте читать, и вы поймете, почему в некоторых местах использование спутникового телефона может нанести вред вашему здоровью.

ESA — Типы орбит

30.03.2020 301947 Просмотры 1140 классов

Наше понимание орбит восходит к Иоганну Кеплеру в 17 веке.Сейчас Европа эксплуатирует семейство ракет на космодроме Европы для вывода спутников на многие типы орбит.

Что такое орбита?

Орбита — это криволинейная траектория, по которой объект в космосе (например, звезда, планета, луна, астероид или космический корабль) движется вокруг другого объекта под действием силы тяжести.

Гравитация притягивает объекты в космосе, обладающие массой, к другим близлежащим объектам.Если это притяжение сближает их с достаточным импульсом, иногда они могут начать вращаться вокруг друг друга.

Объекты одинаковой массы вращаются вокруг друг друга, при этом ни один из объектов не находится в центре, в то время как маленькие объекты вращаются вокруг более крупных. В нашей Солнечной системе Луна вращается вокруг Земли, а Земля вращается вокруг Солнца, но это не означает, что более крупный объект остается полностью неподвижным. Из-за силы тяжести Земля слегка оттягивается от своего центра Луной (поэтому в наших океанах образуются приливы), а наше Солнце слегка отодвигается от своего центра Землей и другими планетами.

Во время раннего создания нашей Солнечной системы пыль, газ и лед перемещались в космосе со скоростью и импульсом, окружая Солнце в облаке. Поскольку Солнце было намного больше, чем эти маленькие частицы пыли и газа, его гравитация привлекала эти частицы на орбиту вокруг него, формируя облако в своего рода кольцо вокруг Солнца.

В конце концов, эти частицы начали оседать и слипаться вместе (или «сливаться»), становясь все больше, как катящиеся снежки, пока не образовали то, что мы сейчас видим как планеты, луны и астероиды.Тот факт, что все планеты образовались вместе таким образом, является причиной того, что все планеты имеют орбиты вокруг Солнца в одном направлении, примерно в одной плоскости.

Когда ракеты запускают наши спутники, они выводят их на космическую орбиту. Там гравитация удерживает спутник на нужной орбите — точно так же, как гравитация удерживает Луну на орбите вокруг Земли.

Это происходит так же, как бросание мяча из окна высокой башни — чтобы мяч полетел, вам нужно сначала «толкнуть» его, бросив, чтобы мяч упал на землю. по изогнутой дорожке. В то время как ваш бросок придает мячу начальную скорость, только гравитация заставляет мяч двигаться к земле, когда вы отпускаете его.

Аналогичным образом спутник выводится на орбиту, помещаясь на сотни или тысячи километров над поверхностью Земли (как если бы в очень высокую башню), а затем двигатели ракеты «толкают» его, чтобы он запустился. его орбита.

Как показано на рисунке, разница в том, что бросок чего-то заставит его упасть по изогнутой дорожке к земле, но действительно мощный бросок будет означать, что земля начнет изгибаться, прежде чем ваш объект достигнет земли. Ваш объект будет бесконечно падать «в сторону» Земли, заставляя его многократно вращаться вокруг планеты. Поздравляю! Вы вышли на орбиту.

В космосе нет воздуха и, следовательно, нет воздушного трения, поэтому гравитация позволяет спутнику вращаться вокруг Земли почти без дополнительной помощи.Вывод спутников на орбиту позволяет нам использовать технологии для телекоммуникаций, навигации, прогнозов погоды и астрономических наблюдений.

Запуск на орбиту

Европейские ракеты работают с космодрома Европы в Куру, Французская Гвиана. В каждой миссии ракета помещает один или несколько спутников на их индивидуальные орбиты.

Выбор используемой ракеты-носителя зависит в первую очередь от массы полезной нагрузки, но также и от того, как далеко от Земли ей нужно уйти. Тяжелая полезная нагрузка или орбита на большой высоте требует большей мощности для борьбы с земным притяжением, чем более легкая полезная нагрузка на меньшей высоте.

Ariane 5 — самая мощная в Европе ракета-носитель, способная выводить один, два или несколько спутников на нужные орбиты. В зависимости от того, на какую орбиту собирается Ariane 5, он способен запускать в космос от 10 до 20 тонн, то есть 10 000-20 000 кг, что примерно равно весу городского автобуса.

Vega меньше, чем Ariane 5, способна запускать примерно 1,5 тонны за один раз, что делает ее идеальной ракетой-носителем для многих научных миссий и наблюдений за Землей. И Ariane 5, и Vega могут одновременно развертывать несколько спутников.

Ракеты нового поколения ЕКА включают Ariane 6 и Vega-C. Эти ракеты будут более гибкими и расширят то, что Европа способна вывести на орбиту, и смогут доставлять полезные грузы на несколько разных орбит за один полет — как автобус с несколькими остановками.

Типы орбиты

После запуска спутник или космический аппарат чаще всего помещается на одну из нескольких конкретных орбит вокруг Земли — или его можно отправить в межпланетное путешествие, что означает, что он больше не вращается вокруг Земли, а вместо этого вращается вокруг Земли. Солнце до прибытия в конечный пункт назначения, например, Марс или Юпитер.

Есть много факторов, которые определяют, какую орбиту лучше всего использовать для спутника, в зависимости от того, для чего он предназначен.

Геостационарная орбита (GEO)

Спутники на геостационарной орбите (GEO) обращаются вокруг Земли над экватором с запада на восток вслед за вращением Земли, которое занимает 23 часа 56 минут и 4 секунды, перемещаясь с той же скоростью, что и Земля.В результате спутники в GEO кажутся «неподвижными» над фиксированным положением. Чтобы точно соответствовать вращению Земли, скорость спутников GEO должна составлять около 3 км в секунду на высоте 35 786 км. Это намного дальше от поверхности Земли по сравнению со многими спутниками.

GEO используется спутниками, которым необходимо постоянно находиться над одним конкретным местом над Землей, например, телекоммуникационными спутниками. Таким образом, антенну на Земле можно закрепить так, чтобы она всегда была направлена ​​на этот спутник и не двигалась.Его также могут использовать спутники мониторинга погоды, потому что они могут постоянно наблюдать за конкретными областями, чтобы увидеть, как там проявляются тенденции погоды.

Спутники в GEO покрывают большую часть Земли, поэтому всего три равноотстоящих спутника могут обеспечить почти глобальное покрытие. Это связано с тем, что, когда спутник находится так далеко от Земли, он может одновременно покрывать большие участки. Это похоже на возможность видеть большую часть карты с расстояния в метр по сравнению с тем, если бы вы находились на расстоянии сантиметра от нее. Таким образом, чтобы увидеть всю Землю сразу с GEO, требуется гораздо меньше спутников, чем на более низкой высоте.

Программа Европейской системы ретрансляции данных (EDRS) ЕКА разместила спутники в GEO, где они передают информацию на спутники, не относящиеся к GEO, и другие станции, которые иным образом не могут постоянно передавать или принимать данные. Это означает, что Европа всегда может оставаться на связи и онлайн.

Низкая околоземная орбита (НОО)

Низкая околоземная орбита (НОО) — это, как следует из названия, орбита, относительно близкая к поверхности Земли.Обычно он находится на высоте менее 1000 км, но может быть и 160 км над Землей — это мало по сравнению с другими орбитами, но все же очень далеко над поверхностью Земли.

Для сравнения: большинство коммерческих самолетов не летают на высотах, намного превышающих примерно 14 км, так что даже самая низкая НОО более чем в десять раз выше этой высоты.

В отличие от спутников на геостационарной орбите, которые всегда должны вращаться вдоль экватора Земли, спутники на низкой околоземной орбите не всегда должны следовать определенному пути вокруг Земли одинаковым образом — их плоскость может быть наклонена.Это означает, что существует больше доступных маршрутов для спутников на низкой околоземной орбите, что является одной из причин, по которой низкоорбитальная орбита является очень широко используемой.

Близость НОО к Земле делает его полезным по нескольким причинам. Это орбита, наиболее часто используемая для получения спутниковых изображений, поскольку близость к поверхности позволяет получать изображения с более высоким разрешением. Это также орбита, используемая для Международной космической станции (МКС), поскольку астронавтам легче добраться до нее и от нее на меньшем расстоянии. Спутники на этой орбите движутся со скоростью около 7.8 км в секунду; на такой скорости спутнику требуется около 90 минут, чтобы облететь Землю, то есть МКС совершает обход вокруг Земли около 16 раз в день.

Однако отдельные спутники на низкой околоземной орбите менее полезны для таких задач, как электросвязь, поскольку они перемещаются по небу очень быстро и, следовательно, требуют больших усилий для отслеживания с наземных станций.

Вместо этого спутники связи на НОО часто работают как часть большой комбинации или группировки нескольких спутников, чтобы обеспечить постоянное покрытие.Для увеличения покрытия иногда такие созвездия, состоящие из нескольких одинаковых или похожих спутников, запускаются вместе, чтобы создать «сеть» вокруг Земли. Это позволяет им одновременно покрывать большие площади Земли, работая вместе.

«Ариан-5» доставила самую тяжелую 20-тонную полезную нагрузку — автоматизированный транспортный корабль (ATV) на Международную космическую станцию, расположенную на низкой околоземной орбите.

Средняя околоземная орбита (MEO)

Средняя околоземная орбита включает широкий диапазон орбит в любом месте между LEO и GEO.Он похож на LEO в том, что ему также не нужно идти по определенным маршрутам вокруг Земли, и он используется множеством спутников с множеством различных приложений.

Он очень часто используется навигационными спутниками, такими как европейская система Galileo (на фото). Galileo обеспечивает навигационную связь по всей Европе и используется для многих типов навигации, от слежения за большими джамбо-джетами до получения маршрутов к вашему смартфону. Galileo использует группировку из нескольких спутников для одновременного покрытия больших частей мира.

Полярная орбита и солнечно-синхронная орбита (SSO)

Спутники на полярных орбитах обычно проходят мимо Земли с севера на юг, а не с запада на восток, проходя примерно над полюсами Земли.

Спутникам на полярной орбите не обязательно точно проходить Северный и Южный полюсы; даже отклонение от 20 до 30 градусов по-прежнему классифицируется как полярная орбита.Полярные орбиты — это тип низкой околоземной орбиты, поскольку они находятся на малых высотах от 200 до 1000 км.

Солнечно-синхронная орбита (SSO) — это особый вид полярной орбиты. Спутники в SSO, летящие над полярными регионами, синхронны с Солнцем. Это означает, что они синхронизированы, чтобы всегда находиться в одном и том же «фиксированном» положении относительно Солнца. Это означает, что спутник всегда посещает одно и то же место в одно и то же местное время — например, проезжая мимо Парижа каждый день ровно в полдень.

Это означает, что спутник всегда будет наблюдать точку на Земле, как если бы постоянно в одно и то же время дня, что служит ряду приложений; Например, это означает, что ученые и те, кто использует спутниковые изображения, могут сравнивать, как где-то меняется со временем.

Это связано с тем, что, если вы хотите контролировать область, делая серию изображений определенного места за многие дни, недели, месяцы или даже годы, тогда было бы не очень полезно сравнивать где-то в полночь, а затем в полдень — вам нужно делать каждый снимок максимально похожим на предыдущий.Поэтому ученые используют подобные серии изображений, чтобы исследовать, как возникают погодные условия, чтобы помочь предсказать погоду или штормы; при мониторинге чрезвычайных ситуаций, таких как лесные пожары или наводнения; или для накопления данных о долгосрочных проблемах, таких как вырубка лесов или повышение уровня моря.

Часто спутники в SSO синхронизированы, так что они находятся в постоянном рассвете или сумерках — это потому, что, постоянно перемещаясь на закате или восходе солнца, они никогда не будут располагать Солнце под углом, где Земля затеняет их.Спутник на солнечно-синхронной орбите обычно находится на высоте от 600 до 800 км. На 800 км он будет двигаться со скоростью примерно 7,5 км в секунду.

Переходные орбиты и геостационарная переходная орбита (GTO)

Переходные орбиты — это особый вид орбиты, используемый для перехода с одной орбиты на другую.Когда спутники запускаются с Земли и доставляются в космос с помощью ракет-носителей, таких как Ariane 5, спутники не всегда выводятся непосредственно на свою конечную орбиту. Часто спутники вместо этого помещаются на переходную орбиту: орбиту, где, используя относительно небольшую энергию от встроенных двигателей, спутник или космический корабль может перемещаться с одной орбиты на другую.

Это позволяет спутнику достичь, например, высотной орбиты, такой как GEO, без необходимости, чтобы ракета-носитель проделала полный путь до этой высоты, что потребует дополнительных усилий — это похоже на сокращение пути.Достижение геостационарной орбиты таким образом является примером одной из наиболее распространенных переходных орбит, называемой геостационарной переходной орбитой (GTO).

Орбиты имеют разный эксцентриситет — мера того, насколько круговой (круглый) или эллиптический (сжатый) является орбита. На идеально круглой орбите спутник всегда находится на одинаковом расстоянии от поверхности Земли, но на очень эксцентричной орбите путь выглядит как эллипс.

На такой сильно эксцентричной орбите, как эта, спутник может быстро перейти от очень далекого до очень близкого к поверхности Земли, в зависимости от того, где он находится на орбите.На переходных орбитах полезная нагрузка использует двигатели для перехода с орбиты с одним эксцентриситетом на другую, что переводит ее на более высокие или более низкие орбиты.

После старта ракета-носитель движется в космос по пути, показанному на рисунке желтой линией. В пункте назначения ракета выпускает полезную нагрузку, которая выводит ее на эллиптическую орбиту, следуя синей линии, которая отправляет полезную нагрузку дальше от Земли. Самая удаленная от Земли точка на голубой эллиптической орбите называется апогеем, а ближайшая точка — перигеем.

Когда полезный груз достигает апогея на высоте ГСО 35 786 км, он запускает свои двигатели таким образом, что он выходит на круговую геостационарную орбиту и остается там, что показано красной линией на диаграмме. Итак, в частности, GTO — это синий путь от желтой орбиты к красной орбите.

Точки Лагранжа

Для многих космических аппаратов, выводимых на орбиту, слишком близкое расположение к Земле может помешать их миссии — даже на более удаленных орбитах, таких как GEO.

Например, для космических обсерваторий и телескопов, предназначенных для фотографирования глубокого темного космоса, нахождение рядом с Землей чрезвычайно вредно, потому что Земля естественным образом испускает видимый свет и инфракрасное излучение, которое не позволяет телескопу обнаруживать слабые огни, например далекие галактики.Фотографировать темное пространство с помощью телескопа рядом с нашей светящейся Землей было бы так же безнадежно, как пытаться фотографировать звезды с Земли средь бела дня.

Точки Лагранжа или L-точки допускают орбиты, которые находятся намного, намного дальше (более миллиона километров) и не вращаются вокруг Земли напрямую. Это особые точки далеко в космосе, где гравитационные поля Земли и Солнца сочетаются таким образом, что космические корабли, вращающиеся вокруг них, остаются стабильными и, таким образом, могут быть «закреплены» относительно Земли.Если космический корабль будет запущен в другие точки космоса, очень удаленные от Земли, они естественным образом упадут на орбиту вокруг Солнца, и вскоре эти космические корабли окажутся далеко от Земли, что затруднит общение. Вместо этого космические корабли, запущенные в эти специальные L-точки, остаются неподвижными и остаются близко к Земле с минимальными усилиями, не выходя на другую орбиту.

Наиболее часто используемые точки L — это L1 и L2. Оба они находятся в четыре раза дальше от Земли, чем Луна — 1,5 миллиона км по сравнению с 36 000 км GEO, — но это все еще примерно 1% расстояния Земли от Солнца.

Многие наблюдательные и научные миссии ЕКА выходили, выходят или будут выходить на орбиту вокруг L-точек. Например, солнечный телескоп SOHO и LISA Pathfinder в точке L1 Солнце-Земля; Гершель, Планк, Гайя, Евклид, Платон, Ариэль, JWST и телескоп Афина находятся или будут находиться в точке L2 Солнце-Земля.

Спасибо за лайк

Вам уже понравилась эта страница, вам может понравиться только один раз!

Почему спутники на низкой околоземной орбите — новая космическая гонка: QuickTake

В мире, разделенном на цифровых имущих и неимущих, миллиардеры Илон Маск и Джефф Безос пытаются сократить разрыв.Два предпринимателя по отдельности стремятся запустить тысячи небольших спутников, чтобы облететь земной шар по так называемой низкой околоземной орбите или НОО. Их план состоит в том, чтобы предложить высококачественное интернет-покрытие для таких клиентов, как правительства, горнодобывающие компании и судоходные конгломераты, а также предоставить его в регионах, слишком удаленных или бедных, чтобы устанавливать его на земле. Затраты на запуск исчисляются миллиардами долларов.

1. Насколько низко низко?

Спутники LEO работают на высоте от 500 километров (311 миль) до 2000 километров над поверхностью Земли.Традиционные спутники связи размещаются намного выше, примерно на 36 000 километров, и перемещаются по так называемым геосинхронным орбитам, движутся со скоростью вращения Земли и кажутся неподвижными над фиксированной точкой.

2. В чем преимущество более низкой орбиты?

Чем короче поездка, тем быстрее она проходит, поэтому время, необходимое для отправки и возврата данных — так называемая задержка — меньше для спутников LEO, чем для более удаленных. А поскольку сигналы могут проходить через космический вакуум быстрее, чем по оптоволоконным кабелям, спутники на низкой околоземной орбите могут составить конкуренцию или даже превзойти самые быстрые наземные сети.

Низкие, быстрые звонки сверху

Большинство современных спутников связи находятся на геостационарной орбите. Планируется, что на низкой околоземной орбите будут размещены целые группы меньших спутников, где они будут лучше расположены для быстрого приема и передачи данных.

3. Насколько быстро это быстро?

OneWeb, лондонская компания, изначально поддерживаемая Ричардом Брэнсоном, которая начала запускать спутники LEO размером со стиральную машину, в июле 2019 года зафиксировала среднюю задержку 32 миллисекунды при передаче данных между космосом и Южной Кореей.Маск, основатель Space Exploration Technologies Corp., сказал, что его спутниковая система Starlink изначально нацелена на задержку в 20 миллисекунд, которую он надеется в конечном итоге сократить вдвое. Подобные разговоры вызвали спекуляции о том, что финансовые компании могут опередить свои наземные операции по торговле ценными бумагами. В отличие от них, высокоорбитальные системы имеют среднюю задержку около 600 миллисекунд для обхода. Этого достаточно для вещания, но это препятствие для двусторонней связи в реальном времени.

4. В чем обратная сторона низкой орбиты?

Скорость, необходимая для стабильной орбиты, достигаемая за счет уравновешивания инерции объекта с гравитацией Земли, уменьшается с расстоянием. Высоколетящие геостационарные спутники перемещаются со скоростью около 11000 километров в час, чтобы избежать падения на Землю, в то время как спутники LEO должны двигаться со скоростью около 27000 км / час, совершая полный оборот вокруг планеты за 90–120 минут. Это означает, что каждый отдельный спутник находится в прямом контакте с наземным передатчиком только в течение короткого периода времени, и именно поэтому в проектах LEO задействовано так много спутников: OneWeb утверждает, что в его системе приемники могут получать согласованный сигнал, потому что новый спутник всегда будет летать. в зону действия и заблаговременно заменять сигнал спутника, который собирается вылететь за горизонт, примерно каждые 2 минуты.

5. Спутники LEO новые?

Нет. Большинство из примерно 2700 активных спутников Земли уже находятся на НОО, по данным группы мониторинга под названием «Союз обеспокоенных ученых». Например, сеть, принадлежащая американской Iridium Communications Inc., позволяет осуществлять голосовую связь и передачу данных с портативных спутниковых телефонов и работает с 1998 года. Предыдущие усилия привели к банкротству компаний Iridium и Globalstar Inc., также американской компании. Что нового, так это огромный масштаб недавних предложений, когда крупные фирмы планируют запускать спутники тысячами.Новые предприятия рассчитывают на экономию за счет более мелких и дешевых спутников и многоразовых ракет, а также более мощного программного обеспечения, способного отслеживать все эти передачи.

6. Когда это начнется?

SpaceX запустила более 480 из запланированных 12 000 спутников; в октябре 2019 года компания запросила разрешение еще на 30 000 единиц. И Маск, и OneWeb заявили, что частичные сети могут быть введены в эксплуатацию в 2021 году. Государственная корпорация China Aerospace Science & Industry Corp. предлагает к 2022 году создать сеть из 156 спутников.Amazon.com Inc. Безоса запросила разрешение на запуск 3 236 спутников. Тем временем традиционные операторы, такие как ViaSat Inc. и Eutelsat Communications SA, продолжают инвестировать в более мощные геостационарные спутники, сотрудничая с такими компаниями, как Facebook Inc., для передачи широкополосной связи в сельские районы и самолеты.

7. Собираются ли они зарабатывать деньги?

У многих спутниковых компаний никогда не было. SpaceX заявила, что завершение Starlink может обойтись более чем в 10 миллиардов долларов, хотя Маск оценил в 2019 году, что после полной эксплуатации он может приносить от 30 до 50 миллиардов долларов в год.(Он говорит, что спутники будут приносить деньги, необходимые для его конечной цели — заселения Марса.) Чтобы охватить четыре миллиарда человек на Земле, у которых сейчас отсутствует высокоскоростной доступ в Интернет, спутниковые компании стремятся продавать свои услуги правительствам, некоммерческим организациям и телекоммуникационным компаниям. провайдеры. Компания OneWeb, которая подписала контракты, которые, по ее словам, могут привести к подключению точек доступа Wi-Fi к ее спутникам, была приобретена в июле правительством Великобритании и подразделением индийского телекоммуникационного магната Сунила Миттала Bharti Enterprises Ltd.на аукционе после подачи заявления о банкротстве.

8. Кто регулирует LEO?

В некотором смысле никто. Но спутниковые операторы должны получить одобрение своих планов запуска и орбиты от национальных регуляторов связи, а любой, кто планирует продавать услуги в США, должен обратиться в Федеральную комиссию по связи. Международный союз электросвязи координирует распределение частот для связи.

9. Есть ли там место для всех этих спутников?

Никто не знает, насколько близки существующие спутники к возникновению эффекта Кесслера — названного в честь ученого НАСА Дональда Кесслера, который высказал предположение о том, что, если в космосе станет слишком тесно, произойдут столкновения, которые вызовут катастрофическую цепную реакцию обломков, вызывающую еще больше столкновений.ВВС США разрабатывают наземную радиолокационную систему, известную как Space Fence, которая предназначена для отслеживания спутников и обломков; В сентябре 2019 года Европейское космическое агентство переместило космический зонд после того, как его предупредили, что он может подойти слишком близко к спутнику Starlink. Еще одно беспокойство заключается в том, что более людное небо испортит вид. После запуска SpaceX астрономы жаловались на солнечный свет, который, как они подозревали, отражается от спутников, и Маск попросил свою команду сделать их менее отражающими.

Справочная полка

• MIT Technology Review выпустила отчет, в котором излагаются опасности увеличения числа столкновений спутников из-за новых созвездий НОО.
• Статья Bloomberg о покупке OneWeb правительством Великобритании и Bharti Enterprises.
• The Economist опубликовал эту статью о росте сектора малых спутников.
• Для получения дополнительной информации о том, как все эти новые спутники могут повлиять на наблюдение за звездами, ознакомьтесь с этой функцией от National Geographic.

(В более ранней версии этой истории исправлено количество спутников Iridium, находящихся в настоящее время на орбите в четвертом ответе.)

Популярные орбиты 101 — Аэрокосмическая безопасность

Хотя пространство за пределами земной атмосферы обширно, искусственные спутники обычно располагаются в одном из трех популярных орбитальных режимов: низкая околоземная орбита (НОО), средняя околоземная орбита (СОО) и геостационарная орбита (ГСО).

Большинство спутников, вращающихся вокруг Земли, делают это на высотах от 160 до 2000 километров. Этот орбитальный режим получил название низкой околоземной орбиты или НОО из-за относительной близости спутников к Земле. Спутникам на НОО обычно требуется от 90 минут до 2 часов, чтобы совершить один полный оборот вокруг Земли.Низкие высоты в сочетании с короткими орбитальными периодами делают спутники LEO идеально подходящими для миссий дистанционного зондирования, включая наблюдение Земли и разведку.

Пятьдесят пять процентов всех действующих спутников находятся на НОО.

Полярные орбиты

Некоторые спутники на низкоорбитальной околоземной орбите проходят по орбите (или почти проходят) над обоими полюсами Земли.Эта наклонная, низковысотная ориентация называется полярной орбитой . Из-за вращения Земли спутники на полярной орбите проходят над разными вертикальными полосами поверхности планеты на каждом обороте. Используя режим полярной орбиты, один спутник мог бы наблюдать каждую точку на Земле дважды за один 24-часовой день.