«Аэрокосмическая техника» 1991 №6, с.87-89

© American Institute of Aeronautics and Astronautics, Inc., 1990. Все права сохраняются.

¹⁾ Aerospace America, 1990, No. 12, pp. 68 — 69. Перевод Ю. Т. Иванова.

Развитие глобальных систем связи вступило в стадию быстрых изменений. Рост числа спутниковых систем связи и их разнообразие, а также внедрение волоконно-оптических линий привели к коммерческому буму. Технологические успехи, достигнутые в военных системах связи, используются теперь и в коммерческих системах. В 90-х г. будут освоены новые диапазоны электромагнитных волн, а эксплуатация уже освоенных областей спектра станет более интенсивной за счет использования новых способов модуляции.

В борьбе за телефонную связь победу одержали волоконно-оптические кабельные системы, но системы спутниковой связи берут реванш и вырываются вперед за счет передачи видеосигналов, возможности использования домашних малоапертурных терминалов, трансляции сводок новостей и применения мобильных систем связи. Пройдет еще немало лет, прежде чем волоконно-оптические кабели войдут в каждый дом, в то время как домашний прием передач непосредственно со спутников уже освоен во всем мире, и особенно в Европе.

Ключевым условием распространения более дешевых и разнообразных коммуникационных услуг является внедрение новых технологий. Расширение парка одноразовых носителей должно увеличить доступность космического пространства. Стоимость вывода на орбиту легких спутников должна понизиться при использовании ракеты-носителя Pegasus для орбитальных исследований, запуск которой с воздуха был произведен в апреле 1990 г. из-под крыла самолета В-52. Достижения в разработке легких спутников и разрабатываемый NASA спутник для отработки перспективных технологий связи (ACTS) — это наиболее яркие примеры коммерциализации космоса.

Такие способы связи, как многостанционный доступ с разделением времени (TDMA) и широкополосная модуляция, а также применение протоколов многостанционного доступа обеспечивают более интенсивное использование скудных ресурсов электромагнитного спектра. Разработка передатчиков и приемников, работающих в диапазоне Ка открывает для использования новые области спектра. Антенные решетки со стационарным или "прыгающим" лучом позволят географически удаленным друг от друга абонентам работать на одинаковых частотах. Использование бортовой обработки с помощью монокристалльных и гибридных интегральных схем СВЧ стремительно приближает осуществление мечты о "коммутаторе в небе".

К тому же использование твердотельных устройств снижает стоимость земных станций. Высокоэффективные мощные полевые транзисторы на арсениде галлия твердотельных усилителей мощности и еще более мощные линеаризованные усилители на лампе бегущей волны повышают возможности передачи. В скором времени ожидается появление систем и служб, в которых будут использованы эти технологические достижения.

В июне фирма Motorola обнародовала план запуска "созвездия" из 77 малых спутников для создания глобальной сотовой телефонной системы Iridium. Два первых испытательных спутника планируется вывести на орбиту в 1992 г. с помощью носителя Pegasus, а полное развертывание системы намечается на 1995 г.

У проекта Iridium будут конкуренты. В июле французская компания Starsys при поддержке своего правительства подписала документы с Федеральной комиссией по связи о создании системы Starnet, состоящей из 24 спутников на низких орбитах и обеспечивающей 24-часовое определение местонахождения объектов и двустороннюю связь. В конечном итоге система будет обеспечивать речевую связь по общедоступной телефонной сети и, возможно, контроль электронного оборудования на "интеллектуальных" автострадах.

В настоящее время действуют менее совершенные мобильные национальные системы связи через спутники. Две системы обеспечивают двухстороннюю связь и определение местоположения объектов, передвигающихся по поверхности Земли, в основном для автомобильных грузовых перевозок на дальние расстояния. На спутниках Geostar используется система Loran-C для радионавигации движущихся объектов. Навигационная информация и сообщения абонентов передаются через коммутирующую аппаратуру спутника GTE Spacenet в центральную систему Geostar, в которой осуществляются изменение формата данных и их передача в дома и офисы абонентов. Через спутник и центр коммутируются сообщения об отправке объектов. В дальнейшем система Geostar даст возможность осуществлять спутниковое измерение расстояний.

Конкурирующая система OmniTRACS производится и управляется фирмой Qualcomm. В OmniTRACS используются простые в обращении спутниковые приемопередатчики, работающие в диапазоне Ku. Автоматическая спутниковая система информирования о местоположении дает независимую от дополнительной системы Loran-С информацию о дальности. Обе системы все шире используются в Европе и Японии, и ожидается, что в конце концов они получат всемирное распространение.

Исследования, связанные со структурой военных спутников связи следующего поколения, показывают, что будущее за спутниками меньших размеров, работающими в диапазоне Ка. Фирма DARPA получила 13 контрактов на разработку легких спутников, в которых особый упор делается на развитие технологии производства небольших и дешевых орбитальных аппаратов. Дебаты о путях дальнейшего развития оборонной системы спутниковой связи концентрируются на такой проблеме: как перейти к работе на чрезвычайно высоких частотах при продолжении работы на сверхвысоких частотах и при ограниченном финансировании. На более низких частотах появляется возможность создания мало-апертурных терминалов, в том числе и переносных.

Разрабатываемый NASA спутник для отработки перспективных технологий в области связи (ACTS) планируется вывести на орбиту в 1992 г.

Полным ходом идет разработка наиболее амбициозной и дорогостоящей из новых спутниковых систем — военно-стратегической, тактической и коммутирующей спутниковой системы. Вокруг ее судьбы в конгрессе развернулась борьба. Если система будет развернута, появится возможность пользоваться самой надежной спутниковой системой связи, способной выдержать физические, электромагнитные и атмосферные воздействия, связанные с ядерной войной.

NASA планирует запустить спутник ACTS в 1992 г. Пользование этим спутником для испытания на его борту новых технологических достижений с целью привлечения к ним внимания будет бесплатным. Эта льгота будет распространяться в течение двух лет на любую организацию в США, желающую пользоваться земными станциями, разрабатываемыми фирмой Harris при финансовой поддержке NASA. Самая дешевая станция будет стоить около 250 тыс. долл., включая стоимость земных устройств сопряжения. В настоящее время разрабатываются станции повышенной производительности.

Четыре станции введены в строй. Пользование всеми для исследователей из прилежащих академических институтов, проводящих запланированные эксперименты, будет бесплатным. Сведения о ^программе исследований на спутнике ACTS можно получить в консорциуме гражданских спутников Научно-исследовательского центра им. Льюиса NASA и в отделении космических исследований фирмы General Electric.

В 90-х г. в работах по программе Intelsat будут использоваться спутники трех поколений. В этот "космический флот" будут входить Intelsat V/V-A, Intelsat VI и Intelsat VII наряду с высокомощным телетрансляционным спутником, работающим голько в диапазоне Ku. Постоянное совершенствование систем связи, соответствующее повышающимся требованиям к информационному обмену, привело к завидному росту надежности и охвату земной поверхности на 99,97%.

Первые спутники Intelsat VI фирмы Hughes Aercraft вступают в эксплуатацию над атлантическим бассейном. Имея 38 приемопередатчиков, работающих в диапазоне С, и 10 в полосе Ku, шестикратное использование частот с диапазоне С и двукратное — в полосе Ku, каждый Intelsat VI имеет полосу полезных частот шириной в 3000 МГц. Последним словом техники на этом спутнике является бортовая коммуникационная матрица на интегральных схемах СВЧ, с помощью которой можно будет коммутировать связь между шестью приемопередатчиками.

Фирма Ford Aerospace разрабатывает пять спутников Intelsat VII. Их характерной чертой является наличие 26 приемопередатчиков в диапазоне С и 10 — в диапазоне Ku. При четырехкратном использовании частот в диапазоне С и двукратном в диапазоне Ku полезная полоса имеет ширину 2432 МГц. В этой полосе можно работать с меньшими по размерам антеннами земных станций, поскольку мощность приемопередатчиков выше, чем на Intelsat VI.

Эффективность небольших земных станций возросла также за счет использования твердотельных усилителей мощностью до 30 Вт для всех приемопередатчиков в диапазоне С и за счет использования линеаризованных усилителей на лампе бегущей волны в диапазоне Ku.

Несмотря на то что в настоящее время передачи в основном ведутся в аналоговом виде, спутники серии Intelsat иногда дают возможность передавать информацию и в цифровом виде. Так называемая система SPADE, в которой для каждой передачи на несущей частоте требуется один назначенный канал, находится в космосе с 1973 г. и имеет дополнительную предварительно установленную систему. Система TDMA, являющаяся чисто цифровой, с 1986 г. начала действовать в регионах Атлантического и Индийского океанов.

Другим важным новым аспектом цифровых систем связи Intelsat является широкое применение цифровых уплотняющих устройств, которые увеличивают пропускную способность канала в 4 — 5 раз. Использование этих устройств еще более расширится, так как в 90-х г. новый стандарт на цифровые системы передачи, известный как стандарт передачи данных с промежуточной скоростью (Intermediate Data Rate), вытеснит аналоговые способы передачи. К тому же система кодирования речевых сигналов для передачи со скоростью 16 Кбит/с может стать стандартной в гражданских релейных линиях, что опять-таки вдвое расширит возможности систем передачи речевых сигналов. Однако это увеличение возможностей может быть полностью сведено на нет повышением интенсивности передачи неречевых сигналов.

Применение системы Comsat показывает, что с помощью восьмерично-кодированного способа передачи с фазовой модуляцией информация может передаваться в Европу с той же скоростью 140 Мбит/с, что и по новому волоконно-оптическому кабелю ТАТ-8, при использовании единственного приемопередатчика с шириной полосы 72 МГц. Кроме того, в Японии обнаружена возможность с использованием того же метода передавать цифровые сигналы телевидения высокой четкости на небольшую земную станцию в диапазоне Ku.