Средне- и низковысотные орбиты

Средне- и низковысотные орбиты

Спутники на средних высотах перемещаются относительно земных станций, зоны взаимной радиовидимости через них меньше, поэтому требуется использование земной станции - шлюза, либо межспутниковых линий связи, позволяющих передать сигнал на тот спутник, в зоне видимости которого находится приемная земная станция. Однако при этом число спутников, находящихся в зоне видимости земной станции, может составлять 2 - 3 и более, что позволит выбрать для связи спутник, находящийся под большим углом к земной поверхности. Для организации мобильной и персональной связи эти системы стали использоваться только в последние 5 - 7 лет. Сегодня наиболее интенсивно осваиваются низкие наклонные и полярные орбиты высотой 700 - 1500 км, а также экваториальные высотой 2 тыс. км.
Спутники на низких орбитах обладают значительными преимуществами перед другими КА по энергетическим характеристикам, но проигрывают им в продолжительности сеансов связи и времени активного существования КА. Если период обращения спутника составляет 100 мин, то в среднем 30% времени он находится на теневой стороне Земли. Аккумуляторные бортовые батареи испытывают приблизительно 5 тыс. циклов зарядки/разрядки в год, вследствие чего срок их службы, как правило, не превышает 5 - 8 лет.
Однако чем меньше высота орбиты, тем меньше мгновенная зона обслуживания, а, следовательно, для глобального охвата требуется значительно большее количество спутников, сложная система межспутниковых связей для ретрансляции сигналов, сложная система управления для поддержания постоянства орбитальной группировки. Если низкоорбитальная система должна обеспечить глобальную связь с непрерывным обслуживанием, то необходимо, чтобы в орбитальную группировку входило не менее 48 КА. Период обращения спутника на этих орбитах составляет от 90 мин до 2 ч, а максимальное время пребывания КА в зоне радиовидимости не превышает 10 - 15 мин.

Эллиптические орбиты

Основными параметрами, характеризующими тип эллиптической орбиты, являются период обращения спутника вокруг Земли и эксцентриситет (показатель эллиптичности орбиты). В настоящее время используются несколько типов эллиптических орбит с большим эксцентриситетом - Borealis, Archi-medes, " Молния", " Тундра" (табл. 2). Все указанные орбиты являются синхронными, т. е. спутник, выведенный на такую орбиту, вращается со скоростью Земли и имеет период обращения, кратный времени суток.
Для спутников на эллиптической орбите характерно то, что их скорость в апогее значительно меньше, чем в перигее. Следовательно, ИСЗ будет находиться в зоне видимости определенного региона в течение более длительного времени, чем спутник, орбита которого является круговой.
Так, выведенный на орбиту КА " Молния" (апогей 40 тыс. км, перигей 460 км, наклонение 63, 50^о) обеспечивает сеансы связи продолжительностью 8 - 10 ч, причем система всего из трех спутников поддерживает глобальную круглосуточную связь. Эллиптические орбиты с более низким апогеем, напримерBorealis (апогей 7840 км, перигей 520 км) или Archimedes (апогей 26 737 км, перигей 1000 км), предназначены для обеспечения региональной связи. Высокоэллиптическая орбита может иметь апогей либо в северном полушарии, либо в южном. Соответственно зона обслуживания охватывает либо северное полушарие, либо южное. Так, например, через геостационарный спутник с Европейской территории России односкачковая связь с Североамериканским континентом невозможна. Спутник на высокоэллиптической орбите решает эту задачу.
Системы с ИСЗ на эллиптических орбитах также не лишены " природных" ограничений. Постоянство местоположения КА на эллиптической орбите обеспечивается только при двух значениях наклонения плоскости орбиты к экватору - 63, 4 град. и 116, 6 град. Это объясняется воздействием неоднородностей гравитационного поля Земли, из-за которого большая ось эллиптической орбиты испытывает вращательный момент, что приводит к колебаниям широты подспутниковой точки в апогее.