РЛ
СПУТНИКОВОЕ ТВ
частный случай эллиптической, когда фокусы эллипса
сливаются в одну точку, образуя центр окружности.
При скоростях, превышающих первую космическую,
орбита вновь становится эллипсом, но точка выхода на
орбиту оказывается точкой перигея. Фокусы эллипса с
увеличением скорости все больше и больше расходят-
ся. При превышении телом второй космической скорос-
ти, которая также иногда называется скоростью освобож-
дения или параболической скоростью, оно движется от-
носительно Земли по параболе, покидая пределы око-
лоземного пространства, и становится спутником Солн-
ца, обращаясь вокруг него по эллиптической орбите.
Наконец, если начальная скорость превышает тре-
тью космическую скорость, траектория тела становится
гиперболой, и оно покидает пределы солнечной систе-
мы, так как относительно Солнца его траектория оказы-
вается параболой. При запуске на орбиту космического
аппарата вблизи поверхности Земли первая космичес-
кая скорость составляет 7,9 км/с, вторая - 11,19 км/с, а
третья - 16,6 км/с.
На
рис. 1
схематически показаны возможные орбиты
космических аппаратов в зависимости от начальной ок-
ружной скорости: с Земли А ракета стартует по траекто-
рии 1 и выходит на орбиту в точке Б. Здесь в зависимос-
ти от начальной скорости, которую она получает в точке
Б, возможны эллиптические орбиты 2 и 4, круговая ор-
бита 3 и параболическая орбита 5. Эллиптические орби-
ты отличаются одна от другой тем, что для орбиты
2
точ-
ка Б расположена в апогее и Земля находится в даль-
нем от точки Б фокусе, а для орбиты 4 точка Б располо-
жена в перигее и Земля находится в ближнем к точке Б
фокусе.
Согласно второму закону Кеплера площадь, которую
описывает радиус-вектор движущейся точки, изменяет-
ся пропорционально времени. Другими словами, за рав-
ные промежутки времени радиус-вектор описывает рав-
ные площади. Отсюда следует, что окружная скорость
ИСЗ при его движении по эллиптической орбите не по-
стоянна: в апогее она минимальна, а в перигее макси-
мальна. Это хорошо согласуется с тем, что по мере уда-
ления спутника от Земли ослабевает сила ее притяже-
ния. Поэтому для уравновешивания силы притяжения
требуется меньшее значение центробежной силы, а, сле-
довательно, и меньшая окружная скорость.
Второй закон Кеплера использовался при запусках
спутников связи и вещания “Молния”, о которых расска-
зано в [
6
]. Спутники, находящиеся на эллиптических ор-
битах, постоянно перемещаются относительно земного
наблюдателя по небосклону, что вынуждает использовать
сложные и дорогие автоматические системы наведения
и ориентирования антенн на спутник. Кроме того, эти ИСЗ
в течение определенной части суток оказываются за го-
ризонтом, над противоположным полушарием Земли и
прием сигнала от ретрансляторов, размещенных на та-
ких спутниках, оказывается невозможен.
К тому же влияние эффекта Доплера усложняет ра-
боту линии связи на обоих участках Земля - Космос и
Космос - Земля, приводя к непостоянству несущей час-
тоты сигнала, которая монотонно уменьшается по мере
удаления спутника от земли, а потом монотонно увели-
чивается по мере его приближения к Земле. Это может
приводить к необходимости плавно перестраивать при-
емные устройства спутника и земной станции по частоте
или же дополнительно расширять полосы пропускания
приемных устройств.
Спутниковая ретрансляция телевидения начиналась
с использованием ИСЗ, обращающихся на эллиптичес-
ких орбитах, так как подобные спутники легче запустить
с любого космодрома на Земле. При запуске ИСЗ раке-
те-носителю сначала придается вертикальная скорость
относительно Земли, а при достижении определенной
высоты в точке выхода на орбиту спутнику придается
начальная скорость в направлении, перпендикулярном
силе тяготения Земли. Если эта скорость соответству-
ет первой космической скорости для высоты точки вы-
хода на орбиту, спутник будет двигаться по круговой
орбите.
В принципе возможны самые разные параметры кру-
говых орбит ИСЗ: с разными значениями высоты над Зем-
лей и периодом обращения, с разными направлениями
движения и с разными углами между плоскостью орби-
ты и экваториальной плоскостью Земли. Из возможных
круговых орбит ИСЗ наиболее заманчивой является гео-
стационарная орбита, лежащая в экваториальной плос-
кости Земли, и характерная тем, что, находясь на ГСО,
спутник совершает один оборот вокруг Земли точно в
течение одних суток в том же направлении, что и Земля
вокруг своей оси. При выполнении этих условий земному
наблюдателю спутник кажется неподвижным и постоянно
находящимся в одной и той же точке небесной полусфе-
ры, почему такую орбиту и назвали геостационарной.
Геостационарная орбита является единственной и
уникальной орбитой, так как ни при каких других значе-
ниях формы и радиуса орбиты или окружной скорости
спутника невозможно получить неподвижность спутника
относительно земного наблюдателя. Поэтому ИСЗ, на-
ходящиеся на ГСО, называются геостационарными спут-
никами. Для ИСЗ, предназначенных для ретрансляции
телевизионных передач, их положение на ГСО особенно
удобно, так как и антенна, передающая телевизионные
сигналы к ИСЗ для ретрансляции спутниковым передат-
чиком, и все другие наземные антенны, предназначен-
ные для приема этих сигналов со спутника, будучи один
раз сориентированы на данный спутник, не требуют из-
менения своего направления в дальнейшем.
Еще одним из преимуществ геостационарной орбиты
является круглосуточное освещение солнечных батарей
спутника Солнцем за исключением очень кратковремен-
ных перерывов в течение года. Это крайне важно, так
как при попадании спутника в тень Земли прекращают
работу солнечные батареи. Поэтому на время затенения
приходится прерывать работу данного ИСЗ либо снаб-
жать спутник буферными аккумуляторами. Кроме того,
38
10/2003
предыдущая страница 37 Радиолюбитель 2003-10 читать онлайн следующая страница 39 Радиолюбитель 2003-10 читать онлайн Домой Выключить/включить текст