Развитие спутниковой связи

Идея общения через спутник впервые появилась в рассказе под названием “Кирпичная луна”, написанном американским священником и писателем Эдвардом Эвереттом Хейлом и опубликованном в Atlantic Monthly в 1869-70 годах.

Первая практическая концепция спутниковой связи была предложена 27-летним офицером Королевских ВВС Артуром Кларком в статье под названием “Внеземные ретрансляторы: могут ли ракетные станции Обеспечить всемирное радиовещание?”, опубликованной в октябрьском номере журнала Wireless World за 1945 год.

Кларк, который впоследствии стал выдающимся писателем-фантастом, предположил, что спутник на высоте 35 786 км над поверхностью Земли будет двигаться с той же скоростью, что и вращение Земли. На этой высоте спутник оставался бы в фиксированном положении относительно точки на Земле.

Эта орбита, теперь называемая “геостационарной орбитой”, идеально подходит для спутниковой связи, поскольку антенна на земле может быть направлена на спутник 24 часа в сутки без необходимости отслеживать его положение. Кларк подсчитал в своей работе, что три спутника, расположенные на равном расстоянии друг от друга на геостационарной орбите, смогут обеспечить радио покрытие почти во всем мире, за исключением некоторых полярных регионов.

Сегодня с помощью спутников создаются спутниковые карты стран, городов, улиц и даже домов.

Первый искусственный спутник земли

Первый искусственный спутник земли "Спутник-1" был успешно запущен Советским Союзом 4 октября 1957 года. Спутник-1 был всего 58 см. в диаметре с четырьмя антеннами, посылающими низкочастотные радиосигналы через равные промежутки времени. Он вращался вокруг Земли по эллиптической орбите, совершая один оборот за 96,2 минуты. Он передавал сигналы всего 22 дня, пока его батарея не разрядилась, и находился на орбите всего три месяца, но его запуск положил начало космической гонке между Соединенными Штатами и Советским Союзом.

Первый спутник для ретрансляции голосовых сигналов был запущен правительством США в рамках проекта SCORE (Signal Communication by Orbiting Relay Equipment) с мыса Канаверал, штат Флорида, 19 декабря 1958 года. Он транслировал записанное на пленку послание президента США, в котором говорилось: “Мир на земле и добрая воля к людям повсюду”.

Американские инженеры Джон Пирс из Американской телефонной и телеграфной компании (AT&T) Bell Laboratories и Гарольд Розен из Hughes Aircraft Company разработали ключевые технологии в 1950-х и 60-х годах, которые сделали возможными коммерческие спутники связи.

Пирс изложил принципы спутниковой связи в статье под названием “Орбитальные радиорелейные станции”, опубликованной в апрельском номере журнала "Реактивное движение" за 1955 год. В нём он рассчитал точные требования к мощности для передачи сигналов на спутники на различных околоземных орбитах.

Основным вкладом Пирса в развитие спутниковой техники была разработка усилителя бегущей волны, который позволял спутнику принимать, усиливать и передавать радиосигналы. Розен разработал технологию спиновой стабилизации, которая обеспечивала устойчивость спутников, вращающихся в космосе.

Когда в 1958 году было создано Национальное управление США по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА), оно приступило к реализации программы развития спутниковой техники.

Первый проект НАСА был спутник Эхо-1, который был разработан в сотрудничестве с AT&T. Пирс возглавлял команду в Bell Labs, которая разработала спутник Echo 1, который был запущен 12 августа 1960 года.

Эхо-1 представлял собой 30,5 - метровый аэростат с алюминиевым покрытием, который не содержал никаких приборов, но был способен отражать сигналы с земли. Поскольку Эхо-1 только отражал сигналы, он считался пассивным спутником.

Эхо-2, управляемый Центром космических полетов имени Годдарда НАСА в Белтсвилле был запущен 25 января 1964 года. После Эхо-2 НАСА отказалось от пассивных систем связи в пользу активных спутников. Спутникам "Эхо-1" и "Эхо-2" приписывалось усовершенствование технологии спутникового слежения и наземных станций, которая впоследствии оказалась незаменимой при разработке активных спутниковых систем.

Команда Пирса в Bell Labs также разработала Telstar 1, первый активный спутник связи, способный к двусторонней связи. "Телстар-1" был выведен на низкую околоземную орбиту 10 июля 1962 года ракетой "Дельта". НАСА предоставило услуги по запуску и некоторую поддержку слежения и телеметрии.

Telstar 1 был первым спутником, который передавал прямые телевизионные изображения между Европой и Северной Америкой. Telstar 1 также передал первый телефонный звонок через спутник - короткий звонок от председателя AT&T Фредерика Каппеля, переданный с наземной станции в Андовере, штат Мэн, президенту США в Вашингтоне, округ Колумбия.

Команда Розена из Hughes Aircraft попыталась вывести первый спутник на геостационарную орбиту, Syncom 1, 14 февраля 1963 года. Однако Syncom 1 был потерян вскоре после запуска. За Syncom 1 последовал успешный запуск Syncom 2, первого спутника на геосинхронной орбите (орбита с периодом 24 часа, но наклонена к экватору), 26 июля 1963 года, и Syncom 3, первого спутника на геостационарной орбите, 19 августа 1964 года.

Syncom 3 транслировал Олимпийские игры 1964 года из Токио в Соединенные Штаты, это первое крупное спортивное событие, транслируемое через спутник.

Успешное развитие спутниковых технологий проложило путь для глобальной индустрии спутниковой связи. Соединенные Штаты возглавили развитие индустрии спутниковой связи с принятием в 1962 году Закона о спутниковой связи. Закон санкционировал создание корпорации спутниковой связи (Comsat), частной компании, которая будет представлять Соединенные Штаты в международном консорциуме спутниковой связи под названием Intelsat.

Intelsat был образован 20 августа 1964 года, и 11 стран подписали Временное соглашение Intelsat. Первоначальными 11 подписавшими сторонами были Австрия, Канада, Япония, Нидерланды, Норвегия, Испания, Швейцария, Соединенное Королевство, Соединенные Штаты, Ватикан и Западная Германия.

6 апреля 1965 года был запущен первый спутник Intelsat, Early Bird (также называемый Intelsat 1); он был спроектирован и построен командой Розена в Hughes Aircraft Company.

Early Bird был первым действующим коммерческим спутником, предоставляющим регулярные телекоммуникационные и радиовещательные услуги между Северной Америкой и Европой. За Early Bird последовали Intelsat 2B и 2D, запущенные в 1967 году и охватывающие регион Тихого океана, и Intelsat 3 F-3, запущенный в 1969 году и охватывающий регион Индийского океана.

Спутники Intelsat на геостационарной орбите обеспечивали почти глобальное покрытие, как Артур С. Кларк предвидел это 24 года назад.

Советский Союз продолжил развитие спутниковой техники с помощью серии спутников "Молния", которые были запущены на высокоэллиптическую орбиту, чтобы достичь дальних северных районов страны.

Первый спутник этой серии, "Молния-1", был запущен 23 апреля 1965 года. К 1967 году шесть спутников "Молния" обеспечивали покрытие всей территории Советского Союза.

Во время празднования 50-летия Советского Союза 1 октября 1967 года ежегодный парад на Красной площади транслировался по всей стране через спутниковую сеть "Молния". В 1971 году была образована Международная организация космической связи "Интерспутник".