Супутникові телекомунікації та сталий розвиток

Використання космічного простору нерозривно пов’язане з електрозв’язком. Такий зв’язок вкрай важливий для відслідковування руху і керування КА, телеметрії, контактів з космонавтами та передачі інформації з експлуатаційною або дослідницькою метою. сьогодні супутникові технології та послуги, що створені на основі або надаються за допомогою телекомунікаційної техніки, – це найбільш динамічно зростаючий сектор світової економіки з обсягами обороту більше 1000 млрд. доларів США на рік.

На світовому космічному ринку спостерігається швидке розширення масштабів різноманітних видів послуг з використанням радіозв’язку, таких як: пейджинговий зв’язок, абонентські канали супутникового радіо і телебачення, глобальні навігаційні системи (ГНСС) та системи місцевизначення.

Окрім підвищення ефективності провадження підприємницької діяльності сам по собі сектор супутникового зв’язку має особливо важливе значення для світової економіки. Телекомунікаційний сектор світового космічного ринку розподілений між космічним сегментом (ШСЗ, ракети-носії, та станції керування), наземним сегментом (термінали та мережі кінцевих користувачів) і службами. З розширенням прямого домашнього телемовлення (БТМ) і служб цифрового звукового мовлення та появою служб персонального і мультимедійного зв’язку щорічно наземний сектор поповнюється мільйонами нових користувачів.

З іншого боку, у звітних матеріалах ЮНІСПЕЙС-ІІІ, як вже зазначалося, супутникові телекомунікаційні технології пов’язують з перспективами сталого розвитку, з вирішенням багатьох проблем у галузях, які потребують надійного високоякісного зв’язку.

Супутникові телекомунікаційні системи мають вкрай важливе значення для: попередження стихійних лих, забезпечення екстреного зв’язку під час ліквідації їх наслідків; дистанційного навчання, підготовки кадрів, глобального підключення до мережі ІНТЕРНЕТ; забезпечення дистанційного доступу та надання послуг в сфері телемедицини; встановлення міжкомпонентного бездротового зв’язку (бездротового зв’язку між місцевими та регіональними мережами); передачі програмного забезпечення, музичних творів, наукових даних і глобальної фінансової та метеорологічної інформації; впровадження технологій торгівлі за допомогою електронних засобів зв’язку, здійснення прямого відеомовлення і супутникового збирання новин.

Останні технічні досягнення дозволили створити новий вид супутникового зв’язку, що використовує компактні наземні комп’ютерні термінали, виготовлення яких не пов’язане зі значними витратами. Ці нові системи відомі як глобальний мобільний персональний супутниковий зв’язок (ГМПСЗ). Системи ГМПСЗ відкривають нові можливості в галузі персональної телефонії, включаючи глобальний мобільний факсимільний зв’язок, передачу повідомлень і навіть широкополосний мультимедійний зв’язок, нові мобільні системи зв’язку і передачі даних з використанням малогабаритних терміналів і портативних комп’ютерів.

У найближче десятиліття у сфері телекомунікацій відбудуться корінні зміни, що обумовлені злиттям технологій телезв’язку, інформатики та аудіовізуального мультимедійного зв’язку. Появінових ринків і підвищенню ринкового попитубуде сприяти встановлення вільної конкуренції на світових ринках і глобалізація ринків телекомунікаційного обладнання, мереж і послуг, а також приватизація традиційний державних компаній зв’язку у поєднанні з максимально широким застосуванням відповідних угод, укладених у 1997 році в рамках Світової організації торгівлі (СОТ).Ці чинники підтримують попит на телекомунікаційну інфраструктуру і з огляду на це часто найбільш ефективним рішенням, що дозволить задовольнити потреби зростання, особливо в країнах, що розвиваються, буде саме використання супутників.

Водночас, спектр радіочастот, що використовується із зазначеною метою, однаково як і для суто земного використання, є обмеженим природним ресурсом, розумна експлуатація якого потребує міжнародної координації та ефективного регулювання.

Хоча електромагнітна або радіохвильова передача має багато переваг перед такими способами, як передача за допомогою дроту або кабелю, її обсяги та експлуатаційні можливості мають низку суттєвих обмежень.

Основним обмеженням у використанні радіохвиль вважається явище «радіоінтерференції»: якщо дві передавальні станції працюють одночасно і на однаковій частоті, а також з однієї точки й на той самий район, то радіоприймач не зможе правильно розшифрувати інформацію, що міститься в жодному з цих сигналів. У такому випадку говорять про взаємну інтерференцію двох сигналів. Цьому явищу можна запобігти, якщо надати кожному із сигналів визначені характеристики, які б відрізняли їх один від одного і надавали можливість правильно їх дешифрувати за допомогою відповідних радіоприймачів. Найбільш доступним є встановлення таких відмінностей між сигналами, які визначаються використовуваними для наших цілей частотами.

Не дивлячись на те, що розвиток новітньої техніки призвів в останні роки до можливостей використання значної чисельності частот і що спектр радіочастот завантажений далеко не повністю, все ж через зростаючий попит на використання цього ресурсу його розумна експлуатація, яка б задовольняла усі країни, залежить від планування та ретельної координації шляхом ефективного регулювання використання частот, здійснюваного незалежним міжнародним органом.

Зі створенням все більш складних навігаційних систем, систем забезпечення безпеки в повітряному просторі та на морі, нових мобільних систем передачі даних з використанням портативних комп’ютерів, а також з розгор­танням таких систем, як ГМПСЗ, і з впровадженням десятків інших нових прикладних програм питання розподілу радіочастот електромагніт­ного спектру постає все більш гостро. Нові системи радіозв’язку (в першу чергу, ГМПСЗ і ГНСС) засновані на використанні угруповань ШСЗ, при цьому кількість ШСЗ значно зростає[12], що викликає нові складнощі у розподілі місць на найбільш використовуваних орбітах і радіочастот електромагніт­ного спектру.

Знадобилося принципово переглянути основи планування та координації діяльності Міжнародного союзу електрозв’язку (МСЕ), в резуль­таті чого на Всесвітній конференції радіозв’язку в 1997 році та наступних форумах МСЕ було прийнято важливі рішення з питань регламентації використання як виділених для космічного зв’язку ділянок електромагніт­ного спектру, так і найбільш затребуваних орбіт для супутникових телекомунікаційних систем.

Супутники зв’язку

Супутники зв’язку представляють собою космічні об’єкти, виведені на орбіти ШСЗ, за допомогою яких можливо встановлювати звуковий або візуальний зв’язок між віддаленими точками земної поверхні.

Історія супутникового зв’язку свідчить, що можливими варіантами здійснення такого зв’язку є як такий, що реалізується на пасивних супутниках (використовувалися як відбивачі радіохвиль в перші роки практичної космонавтики), так і альтернативний – на активних супутниках (виконують сьогодні функції приймачів-передавачів радіосигналів). Перші характеризувалися простотою своєї конструкції, але мали суттєву ваду – сигнали при відбитті поверталися на Землю значно послаблені, що потребувало значно складніших приймальних станцій. Другі мають в своєму складі як приймачі, так і підсилювачі та передавачі сигналів, що спрощує приймальні пристрої користувачів. Ця остання обставина особливо важлива для безпосереднього телевізійного мовлення, мобільного (стільникового) зв’язку, систем місцевизначення рухомих об’єктів тощо.

У свою чергу активні супутники зв’язку поділяються на ШСЗ на низьких навколоземних орбітах (ННО), ШСЗ на середньовисоких навколоземних орбітах (НСО) і ШСЗ на геостаціонарній орбіті (ГСО). Орбіти цих супутників віддалені відповідно на 200-1000 км, 3000-10 000 км і 35-36 тисяч км від поверхні Світового океану.

До особливостей експлуатації перших двох типів супутників зв’язку можна віднести те, що ці супутники можуть з’єднати земні станції в різних куточках Земної кулі тільки на обмежений період часу і, таким чином, підтримувати зв’язок тільки в межах прямої видимості. Отже, суттєвим недоліком є необхідність цілої низки послідовно розташованих ШСЗ (орбітальних угруповань) для забезпечення безперервного глобального зв’язку. Кількість ШСЗ, яка необхідна для глобальної системи зв’язку, зменшується в міру зростання висоти їх орбіт.

Серед категорії ШСЗ на великих (десятки кілометрів) висотах найбільш практичними для забезпечення постійної служби електрозв’язку є ШСЗ на ГСО. Регламент радіозв’язку, доповнений у 1971 році на Всесвітній радіоконференції МСЕ з космічного електрозв’язку визначає геостаціонарний супутник як «супутник, кругова орбіта якого розташована в площині земного екватора, і який обертається у тому ж напрямі і з тією ж швидкістю, що і швидкість Землі». Розташований на висоті приблизно 36 000 км геостаціонарний супутник залишається нерухомим відносно до будь-якої точки земної поверхні та здатний забезпечити безперервний зв’язок на площі, що дорівнює приблизно третині земної поверхні. Тобто, три таких ШСЗ здатні забезпечити глобальний зв’язок за виключенням приполярних районів.