Как работает спутниковая связь подробный обзор и ответы на вопросы

А многие ли из вас понимают за спутниковую связь и насколько она важна в вашей жизни? Сегодня поболтаем за такую важную тему как спутниковая и дальняя космическая связь!

Начнем с того, что спутниковая связь из всех космических направлений самая коммерциализированная, но тобиш компании делают бабки больше всего именно на этой части всего спектра космических услуг!

Если мы говорим о том, о что человек может получить для себя полезного из космоса то грубо говоря мы получим 5 направлений.

Последние два пункта часто воспринимаются населением как одно и тоже, но фиг там плавал, ибо спутниковая связь – двухсторонняя, а телек с эротикой по спутнику – односторонняя.

Спутниковая связь делится на подвижную и фиксированную, фиксированная как вы понимаете это всеми знакомый термин – геостационарный. Для тех, кто не помнит – геостационарная орбита — это такое место в системе земля-солнце, где вращение спутника по орбите совпадает с вращением земли, и получается, что спутник как будто то бы зависает над нами в одной точке по плоскости экватора аки дрон, только ему не надо тратить энергии и он там может болтаться десятилетиями без особых коррекций орбиты.

Собсна все ваши спутниковые тарелки именно поэтому смотрят в одну точку на небе под определенным углом в южную сторону!

Высота этой орбиты 35600 км над уровнем моря. Чтобы была связь – один раз направили антенну, настроили и забыли, максимально удобно.

Есть еще низкоорбитальные круговые орбиты порядка 350 – 20 000км над уровнем моря, в эту категорию попадает хайповый STARLINK, но про него мы поговорим в следующей статье отдельно. Помимо него там есть такие проекты как ONEWEB, IRIDIUM, TELESAT, LEO, ГлобалСтар.

И есть еще орбита, про которую мало кто знает – эллиптическая. Интересная штука, работает она следующим образом. Когда вы нищеброд и у вас не хватает бабок на нормальную ракету носитель чтобы забросить спутник на геостационар – это ваш вариант.

Выводите спутник на эллипс с показателями, например 300км в нижней точке орбиты и 36000 в верхней, в верхней точке они ооочень медленно двигается, и мы получаем нужную нам связь, потом спутник аккуратно уходит к нижней точке и так до условной бесконечности. В свое время так была организована и связь и даже телевидение, был такой спутник МОЛНИЯ.

Итак, с эти разобрались, идем дальше. Говоря о всех спутниковых системах важно понимать, что во всей этой движухе пипец важная тема — это радиочастотный спектр! И не пугайся, сейчас ты узнаешь, насколько это важно и причем тут политика с войнами, будет интересно!

Эта тема была вообще вне публичного внимания до начала 21 века, тогда появилась сотовая связь, кстати. Так вот тогда радиочастоты перевоплотились во второе золото и бриллианты. Для понимания – весь частотный спектр разбит на определенные диапазоны, которые привязаны к различным радиослужбам на земле! Что-то выделено на 27 мегагерц для связи по телефону, на каких-то частотах говорят диспетчеры авиалиний и так далее.

Частотный ресурс (для землян) или орбиталь на частотный ресурс для космических аппаратов является национальным богатством каждой страны, такое же богатство как полезные ископаемые, например, это не просто понимать обычному человеку, но ведь мы здесь чтоб исправить это недоразумение, да?

Соответственно распоряжаться данным ресурсом может только правительство или народ данной страны. Эт очень важно.

Для контроля этого частотного ресурса созданы специальные организации при ООН. Русский язык кстати там является официальным и вообще СССР можно сказать папа, ибо внес очень большой вклад в это дело!

А теперь инфа которую вы стопроц не знали – во времена самых суровых холодных войн и карибского кризиса, страны всегда договаривались в отношении распределения радиочастотного спектра и соблюдение этого распределения, тобиш эта тема наверное единственная в мире которая НИКОГДА не подвергалась какой либо политике, этакий святой грааль который нельзя трогать. И это крайне важно иначе у нас, иначе, мягко говоря, при нарушении этих частот начнут падать самолеты с людьми.

То есть если мы с вами говорим о частотном диапазоне, то он специально «нарезан» для разных служб, которые ими пользуются. Общий принцип такой, чем больше у вас частота – тем больший диапазон частот может быть предоставлен данной службе! А вот скорость передачи у нас зависит прямо пропорционально от того количества, герц, которые выделены вам, поэтому все компании потихоньку лезут вверх по диапазону для большей скорости.

Ну теперь у некоторых читателей возникает вопрос, а зачем нам вообще эта спутниковая связь? Там же так все сложно и дорого, но давайте по порядку.

Давайте заценим преимущества спутниковой связи, их 6.

Бытует мнение среди гуманитариев что есть крутые беспроводные технологии. И типа если у нас нет оптики, то мы сделаем сотовую связь. Так вот фиг там плавал. Объясню, магистральные каналы связи, которые нужны чтобы соединить базовые станции могут быть ДВУХ видов. Это либо оптика, либо спутник! Потому что вся беспроводная связь которые вы все знаете типа вай фая, вай макса или даже сотовая связь это МАКСИМУМ 40 километров что в современном мире ни о чем. Поэтому все сотовые вышки связываются оптико волоконными каналами либо через спутниковые станции!

Ладно, не будем лезть в дебри, а то я чувствую, что у вас начинает подгорать от обилия технической инфы, но ведь интересно же, да?

Давайте перейдем к геостационарной орбите и ее недостаткам которые диктую законы физики которые не купишь в отличии от законов некоторых стран.

Основной недостаток очень большой ПИНГ, или задержка сигнала аж в 600 миллисекунд, ну понимаете да? Спутник оч далеко и скорость света это типа постоянная константна которую не обгонишь. То есть в танчики по сетке уже не поиграешь! Но танчики это для детишек, а что с корпоративным сектором? Если вы айтишник вы понимаете, что это такое. VPN туннель работает отвратительно, и так же плохо работают удаленные рабочие столы. Все это превращает спутниковый интернет в недоинтернет.

Вторая проблема – нет покрытия арктических районов, ибо спутник болтается на экваторе, законы орбитальной механики тоже не купишь. Спутник будет виден где-то до 70ого градуса, но есть рекорд по передаче принадлежит СССР – Шпицберген, там на горе стоит спутник и смотрит вниз под минус 1 градусом, о как!

С ГСО разобрались, теперь поговорим про низкоорбитальные спутниковые группировки, ведь они лишены этих недостатков! Но обо всем по порядку.

Расцвет идей таких спутников был на конец 20 века, проект Iridium, GlobalStar, теледиск итд.

Два из них обанкротились не запустившись, другие два запустились и обанкротились. Я вижу твою улыбку, ибо это и правда смешно 😊

Общая идея этих проектов – мы летаем низко и можем летать над полюсами, у нас низкая задержка, ибо сигналу не надо преодолевать расстояние 36000 км. И в то же время общая проблема – дикая стоимость, если на ГСО мы запустили спутник и забыли про него на 5 лет, то на НОО надо запускать группировки спутников и жить они будут 5-7 лет после чего неумолимо сгорать в атмосфере. Потом если вы запустили 5 спутников из 10, например – с коммерческой точки зрения у вас нету сети. Это как перепрыгнуть пропасть на 99%, упадешь все равно!

Еще одна дичайшая проблема для таких спутников — это терминал наземной связи. Если для ГСО вы поставили дишманскую антенну и один раз ее навели на спутник, этого достаточно. А вот с низкоорбитальной группировкой не так. Здесь нам нужно чтобы антенна постоянно следила за спутником, потому что почему? Потому что они летают у вас над головами на скоростях около 8 километров в СЕКУНДУ, и один спутник пролетает из зоны покрытия сети над вами всего за 4 минуты после чего нам надо переключаться на другой спутник. И если тебе мой юный читатель, кажется, что это легко, то я тебя огорчу. Вести спутник можно, но ни одна электромеханика не сможет мгновенно переключиться с одного спутника на другой под 40 градусов, если делать это медленней, то получим потерю связи на секунды что не комильфо.

Но есть решение – фазированная решетка. Электропривод не требуется, знаете сколько стоит? Не знаете, а я вам скажу – 25 000 бачинских она стоит, что как бЭ не дешево для частного лица, для компаний может и окей. (Про терминалы старлинк не пишем пока, ждите)

Еще одна проблема – такая группировка покрывает 70% океана из всей своей сети, где связь нужна не так остро, как на земле. То есть вы создаете систему КПД, которой в лучшем случае 30-40%. Ну и приправим все это тем, что вам нужно договориться с КАЖДОЙ страной, где вы хотите предоставлять услуги, а это ваще не просто как мы можем наблюдать на примере того же старлинк.

Теперь разберемся как работают сети спутниковой связи. Спутник это всего лишь, по сути, ретранслятор, ну или отражатель, как удобнее. Сигнал пришел с земли в спутник, отразился и полетел обратно на землю. На земле у нас есть терминал, который этот сигнал принимает и у вас есть связь или интернет!

Кстати, многие считают, что спутниковая связь чудовищно дорогая, но это уже не так, для примера терминал VSAT будет стоить 23к, его установка 10к, и документы оформить туда-сюда 6к. А цена данных – 150-500р за 1 гигабайт порнушки ну или что вы там собрались скачивать. Это довольно бюджетно. Если совсем грубо спутник дороже кабеля дома примерно в 10 раз.

Ну теперь давайте сразу отвечу на ваши возможные вопросы!

Ну, на самом деле нет. Запустить спутник можно просто так, это вообще без разницы. А вот если ваш спутник начнет использовать чужие частотные диапазоны – вот тут-то и нужно согласование со странами, где вы планируете предоставлять услуги. То есть, летать над чужой страной на орбите МОЖНО, а вот гадить своими частотами без разрешения – нельзя.

Можно, но проще запустить туда ракету с ядерной боеголовкой. Ибо реакция будет примерно одинаковая. Приведу пример, несмотря на КРАЙНЕ сложные отношения между Россией и Украиной в 2014 году, а в целом может даже и сейчас – то только один раз нашлись хлопцы, которые из Львова поставили помехи на РФ спутник, но это БЫСТРО было ликвидировано радиочастотной службой Украины. Поэтому единственное место, где сейчас возможны трения — это вопросы касающееся Крыма, ибо каждая из сторон имеет свое мнение по поводу того на каких частотах там можно вещать телевидение.

В целом реально, это называется поставить помеху, такое периодически случается даже нечаянно, для этого надо подать довольно сильный сигнал с земли на спутник. Такие разборки были с Ираном, он глушил европейские спутники, когда они передавали телефонные каналы оппозиционных направлений. Но это, мягко говоря, не соответствует международным соглашениям.

Это была первая обзорная часть про спутники, если вам понравилось, и вы узнали много нового – напишите об этом! В следующих постах поговорим про STARLINK отдельно, и дальнюю космическую связь!