Расскажите о низкоорбитальных космических аппаратов (НО). Покажите общие характеристики орбит.

Повышенный интерес к низкоорбитальным системам спутниковой связи объясняется возможностью предоставления услуг персональной связи, включая радиотелефонный обмен, при использовании сравнительно дешевых малогабаритных спутниковых терминалов. Низкоорбитальные системы позволяют обеспечить бесперебойную связь с терминалами, размещенными в любой точке Земли, и практически не имеют альтернативы при организации связи в регионах со слаборазвитой инфраструктурой связи и низкой плотностью населения.

Одним из главных преимуществ, способствующих развитию низкоорбитальных систем спутниковой связи, является биологической фактор. Так, для обеспечения требований биологической защиты человека от излучения СВЧ, рекомендуемый уровень мощности непрерывного излучения радиотелефона должен составлять не более 50 Мвт. Эффективный прием сигнала такой мощности, например, геостационарным спутником сопряжен со значительным усложнением КА, развертыванием больших антенн и точным их позиционированием. Для низкоорбитальных спутниковых систем длина радиолиний во много раз меньше, и проблема создания многолучевых антенн менее остра. К этим системам относятся, прежде всего, системы Iridium и Globalslar, создаваемые зарубежными консорциумами при ведущей роли таких крупных компаний-производителей, как Motorola/Lockheed и Oualcomm/Loral соответственно.

Низкоорбитальные системы рассматривались специалистами на заре становления спутниковой связи, но до недавних пор не пользовались широкой популярностью. На то имелся ряд причин, среди которых не последнее место занимает определенная инерция взглядов и суждений, согласно которой спутник «должен быть виден долго и непрерывно», а лучше всего «быть неподвижным для наблюдателя», т. е. находиться на геостационарной орбите.

Низкоорбитальными ИСЗ (НОС (рус.), рис. 8, а) обычно считаются спутники с высотами от 160 км до 2000 км над поверхностью Земли [5]. Такие орбиты (и спутники) в англоязычной литературе называют LEO (от англ. "Low Earth Orbit"). Орбиты LEO подвержены максимальным возмущениям со стороны гравитационного поля Земли и её верхней атмосферы. Угловая скорость спутников LEO максимальна - от 0,2°/с до 2,8°/с, периоды обращения от 87,6 минут до 127 минут.

•

Расскажите о навигационных космических аппаратов (НКА). Покажите общие характеристики орбит.

НКА это средне орбитальные навигационные космические аппараты с высотой орбиты порядка 20 тыс. км (дальнейшее увеличение высоты орбиты нецелесообразно, так как практически не приводит к расширению зоны видимости НКА). Период обращения НКА при такой высоте орбиты составляет около 12 ч. В этом случае, чтобы гарантировать в любой точке Земли одновременное наблюдение не менее четырех НКА, в составе орбитальной группировки должно быть не менее 18 НКА. Однако для повышения точности и надежности навигационных измерений было решено увеличить состав орбитальных группировок до 24 НКА. Кроме изменения структуры и геометрии орбитальной группировки, в ГНСС второго поколения с самого начала были заложены средства, обеспечивающие прецизионную взаимную синхронизацию бортовых шкал (эталонов) времени НКА. Большое внимание уделялось также развитию средств высокоточного определения и прогнозирования параметров орбит (эфемерид) НКА.

На примере подсистемы КА системы ГЛОНАСС покажем общие характеристики орбит 24 спутников, находящихся на круговых орбитах высотой 19 100 км, радиусом круговых орбит 25 510 км, с наклонением 64,8° и периодом обращения 8/17 звездных суток, или 11 ч 16 мин в трех орбитальных плоскостях. Орбитальные плоскости разнесены по долготе на 120°. В каждой орбитальной плоскости размещаются по 8 спутников с равномерным сдвигом по аргументу широты 45°. Кроме этого, сами плоскости сдвинуты относительно друг друга по аргументу широты на 15°. Орбитальным плоскостям присвоены номера 1, 2 и 3. НКА «ГЛОНАСС» делает «точно» 17 оборотов вокруг Земли за восемь звездных суток. После восьми звездных суток спутник, таким образом, для наблюдателя вновь появится на том же самом месте. Возрастание порядкового номера орбитальной плоскости производится в направлении вращения Земли. Навигационным спутникам из первой орбитальной плоскости присвоены системные номера от 1 до 8, из второй орбитальной плоскости – от 9 до 16, а из третьей орбитальной плоскости – от 17 до 24. Системные номера НКА в орбитальных плоскостях возрастают в направлении против движения НКА. Такая конфигурация созвездия НКА позволяет обеспечить непрерывное и глобальное покрытие земной поверхности и околоземного пространства навигационным полем. Созвездие из 24 спутников гарантирует, что, по крайней мере, пять спутников будут видны одновременно с вероятностью 0,99 в любой точке Земли.