Stiinta.info

Mulţumim următoarelor situri pentru promovarea reciproca:

Data de 4 octombrie 1957 a rămas în istoria omenirii prin lansarea primului satelit artificial al Pământului, Sputnik 1.Acest eveniment a marcat începutul erei spaÅ£iale. În anii ce au urmat, tot mai multe rachete purtătoare au plasat pe orbite circumterestre nave spaÅ£iale ce purtau echipamente sofisticate sau echipaje umane. Dar de ce această ieÅŸire în necunoscut? De ce a început cursa pentru cucerirea spaÅ£iului cosmic? Avantajele create de utilizarea unor sateliÅ£i artificiali în dezvoltarea telecomunicaÅ£iilor, în meteorologie, în supravegheri civile sau militare, erau enorme . Cele mai importante aplicaÅ£ii civile ale sateliÅ£ilor s-au regasit în domeniul telecomunicaÅ£iilor.

 

SuprafaÅ£a Pamântului poate fi "acoperită" aproape în totalitate cu semnal radio utilizându-se doar trei sateliÅ£i. Acoperirea este cu atât mai mare cu cât sateliÅ£ii sunt mai îndepărtaÅ£i de Pământ. Dar este foarte comod ca cei trei sateliÅ£i să fie geostaÅ£ionari, adică să aibă o pozitie fixă în raport cu un punct de pe suprafaÅ£a Pământului. Din această condiÅ£ie se pot determina: planul orbitei, perioda de revoluÅ£ie ÅŸi altitudinea medie de “zbor” Altitudinea de zbor se calculează punând condiÅ£ia ca perioada de revoluÅ£ie a satelitului să fie egală cu 24 de ore, adică miÅŸcarea satelitului să fie sincronă cu rotaÅ£ia Pamântului. În plus, orbita trebuie să fie în plan ecuatorial, în caz contrar apărând o miÅŸcare de pendulare a satelitului de o parte ÅŸi de alta a planului ecuatorial. Punând o condiÅ£ie de echilibru dinamic pe orbită, adică forÅ£a de atracÅ£ie gravitaÅ£ională să fie egală cu forÅ£a centrifugă, se va găsi că zona de orbită geostaÅ£ionară este undeva la altitudinea de 36000km. Dacă se utilizează trei sateliÅ£i geostaÅ£ionari plasaÅ£i la 120 de grade unul faţă de celălalt, se asigură acoperirea Pamântului cu semnal radio, cu excepÅ£ia polilor, unde zonele ce trec de paralela 80 grade vor ramane neacoperite.

 

SateliÅ£ii geostaÅ£ionari asigură transmisii de date ÅŸi programe TV în banda Ku (în intervalul de frecvenÅ£e 11-12GHz ) ,recepÅ£ia acestor semnale făcându-se cu antene parabolice. Antenele parabolice trebuie orientate foarte precis spre sursa de semnal (în cazul recepÅ£iei) sau spre receptor (în cazul emisiei), deoarece o deviere a antenei cu mai mult de 1,5 grade de la direcÅ£ia de recepÅ£ie (sau emisie) maximă poate compromite legatura radio. Prin urmare, un satelit ce emite in banda de 11-12 GHz cu ajutorul unor antene parabolice trebuie sa-ÅŸi controleze poziÅ£ia cu mare precizie, astfel încât antenele ce asigura legaturile radio cu Pământul să-ÅŸi păstreze orientarea spre acelaÅŸ punct de pe Pământ. Acest sistem de control se numeÅŸte "control al atitudinii". Controlul "atitudinii" satelitului se poate realiza cu micromotoare cu reacÅ£ie plasate adecvat în diverse puncte ale satelitului dar, în acest caz  se consumă resurse neregenerabile . O altăvariantă de control constă în utilizarea unor motoare electrice ce acÅ£ionează asupra unor "roÅ£i volante" ale căror axe sunt orientate astfel încât să formeze un triedru drept (pe trei direcÅ£ii perpendiculare). Prin acÅ£ionarea unui astfel de motor electric, volanta efectuează  un numar de rotaÅ£ii într-un sens, iar satelitul se va roti (conform principiului de conservare a momentului cinetic) în sens invers, cu unghiul necesar. Energia utilizată este "regenerabilă" deoarece acumulatoarele electrice vor fi reîncărcate cu ajutorul panourilor solare.

 

În funcÅ£ie de parametrii lor orbitali, sateliÅ£ii se împart în trei categorii:
- sateliÅ£i GEO (Geostationary Earth Orbit) care au orbita în plan ecuatorial, la 36000km de suprafaÅ£a Pământului ÅŸi se rotesc sincron cu Pământul, ceea ce crează impresia că sunt "ficÅŸi" pe bolta cerească

- satelitii MEO (Medium Earth Orbit) care au orbită medie, adica la 1500-36000 km de suprafaÅ£a Pământului.

- sateliţii LEO (Low Earth Orbit) au orbită joasă, adică 500-1500 km.
Printr-o alegere corespunzătoare a parametrilor orbitali, sateliÅ£ii de tip MEO sau LEO pot "acoperi" o mare parte din suprafaÅ£a Pământului ÅŸi de aceea sunt utilizati în supraveghere, cartografiere, meteorologie, telecomunicaÅ£ii mobile, radiobalize GPS sau aplicaÅ£ii militare.
Parametrii lor orbitali sunt astfel stabiliÅ£i încât să faciliteze operaÅ£iunile pentru care au fost plasaÅ£i pe orbită, după cum se va vedea în exemplele de mai jos:

 

a)sateliÅ£ii meteorologici de tip LEO au perigeul aproape egal cu apogeul (orbite aproape circulare) deplasându-se la altitudini de aproximativ 850km. Perioadele de revoluÅ£ie au valori de aproximativ 100 minute, iar înclinaÅ£ia orbitei de aproximativ 99 grade în rapot cu planul ecuatorial.

b)sateliÅ£ii militari, dacă au orbita circulară, au altitudinea de zbor între 350km ÅŸi 900km, iar cei cu orbita eliptică au apogeul depărtat până la 30000km iar perigeul se poate apropia până la valori de 200km, înclinaÅ£ia orbitelor 90-100 grade ÅŸi perioada de revoluÅ£ie de aproximativ 100 minute.

c) sateliÅ£ii de telecomunicaÅ£ii Iridium, care sunt utilizaÅ£i la o reÅ£ea globala de telefonie mobilă, au orbite aproape circulare la altitudinea de 750km, perioade de revoluÅ£ie de aproximativ 100 minute, ÅŸi orbitele înclinate la 86 grade.
            d)sateliÅ£ii destinaÅ£i radioamatorilor, orbitează la altitudini de 500-1300km, cu perioade de revoluÅ£ie de 90-1400 minute, orbite înclinate între 0 grade si 100 grade
            e)sateliÅ£ii din reÅ£eaua GPS se situează la altitudini de aproximativ 20000km, au perioada de revoluÅ£ie de 718 minute, înclinaÅ£ia orbitelor inte 64 grade si 55 grade

 

 

 

            Practic se foloseÅŸte o antenă parabolică de foarte bună calitate, un “down converter” (care amplifică semnalul recepÅ£ionat ÅŸi face schimbarea de frecvenţă din 12GHz în 2GHz) ÅŸi un “up converter”, ce face schimbarea de frecvenţă corespunzătoare emisiei. Aceste două unităţi sunt cuplate printr-un cuplor direcÅ£ional, în aÅŸa fel încât un singur reflector parabolic este utilizat atât la recepÅ£ie, cât ÅŸi la emisie. Prin intermediul unor cabluri coaxiale, semnalele de radiofrecvenţă ajung la un modem legat la PC.  RecepÅ£ia datelor se face pe o frecvenţă "purtătoare" de 11-12 GHz, iar emisia la 13-14 GHz. De la satelitul geostaÅ£ionar, printr-un canal de bandă foarte largă, traficul este dirijat la un centru de telecomunicaÅ£ii aflat pe Pământ ÅŸi cuplat la o reÅ£ea terestră de internet . Actualele costuri aferente acestor servicii nu sunt mari pentru o Å£ară civilizată, echipamentul între 350 de euro si 1400 de euro în funcÅ£ie de configuraÅ£ie ÅŸi performanÅ£e iar abonamentele lunare începând cu 30-40 de euro.

 

            Dar astfel de echipamente se găsesc ÅŸi în centrul celor mai dezvoltate metropole. ExplicaÅ£ia constă în gradul înalt de securizare pe care îl conferă transmisiile prin satelit, deoarece:
-semnalul nu poate fi interceptat sau blocat decât dacă există un receptor sau un obstacol fix într-un punct situat pe dreapta ce uneÅŸte poziÅ£ia satelitului ÅŸi punctul de pe Pământ in care este instalată antena de emisie-recepÅ£ie, ceea ce practic este imposibil de realizat.
-codificarea digitală utilizată este QFSK sau mai nou 8FSK, ce asigură o avansată imunitate faţă de posibilii perturbatori radio, atât "naturali" cât ÅŸi emiÅŸi cu bună ÅŸtiinţă (bruiaj).
-transmiterea digitală permite utilizarea unor chei de criptare ce face ca decriptarea neautorizată să fie aproape imposibilă.
-viruÅŸii informatici nu pot pătrunde în reÅ£ele private create cu această tehnologie.
            Datorită acestor avantaje, foarte multe bănci, companii multinaÅ£ionale, reÅ£ele de hipermarketuri , mari distribuitori de carburanÅ£i, servicii consulare sau ambasade utilizează astfel de echipamente pentru a asigura transmisiile lor de date, voce sau imagini.       

 

 

              La începuturile transmisiilor TV comerciale, programele create în studiouri erau difuzate printr-un emiţător terestru, a cărui acoperire (zonă deservită) era de ordinul zecilor de km pătraÅ£i, funcÅ£ie de puterea emiţătorului ÅŸi de relieful zonei în care era amplasată antena de emisie. Pentru a se difuza programele TV pe o arie mai largă, s-au folosit mai târziu radiorelee, ce asigurau transmisia lor pe o frecvenţă mult mai mare ÅŸi cu un randament mult mai bun, către emiţători TV plasaÅ£i în diverse puncte de pe teritoriul unei ţări. Dar fiecare emiţător avea nevoie de sute de kW de energie electrică ÅŸi interferenÅ£ele la receptie erau inevitabile, iar lanÅ£ul de transmisie scump ÅŸi greu de întreÅ£inut.

 

 

 

 

Exemplu de acoperire cu semnal TV, furnizat de un satelit plasat pe orbită geostaÅ£ionară (Eutelsat W3)

 

 

 Acum, pentru transmisiile TV prin satelit se utilizează tehnologia digitala. Aceasta permite creÅŸterea eficienÅ£ei  emiţătorilor aflaÅ£i pe sateliÅ£i, astfel că de pe o poziÅ£ie orbitală se pot recepÅ£iona mii de programe TV. Tot transmisia digitală a permis difuzarea unor programe TV de înaltă definiÅ£ie (HDTV), ce asigură o calitate a imaginii cândva de neconceput. Iar această calitate este asigurată pe întreaga zonă de acoperire a satelitului respectiv, singurele condiÅ£ii fiind vizibilitatea directă (spre cer) ÅŸi utilizarea unui echipament de recepÅ£ie reglat corespunzător.

 Utilizând această tehnologie la transmisia programelor TV, studiourile au un emiţător dotat cu antenă parabolică orientată spre un satelit geostaÅ£ionar. De acolo, programul este redifuzat pe suprafeÅ£e ce acoperă continente sau insule pierdute în largul oceanelor.

 

Cluj-Napoca 10mai 2009

 

Comentarii

Adauga un comentariu

• December 13, 2011, 9:47 am - Petru

  Multumesc pentru postare!!!

  
  
• September 17, 2011, 8:48 pm - aNONIM

  ESTE O LUCRARE FOARTE BUNA M-A AJUTAT F.MULT.MULTUMESC!!!!!!!!