Спутниковая связь от А до Чем ограничен размер спутника связи на ГСО?
Получив вот такой коммент от уважаемого pavin_au
//ГСО не резиновая (да-да, я ваш кэп) и вместе с тенденцией по сокращению масс и размеров спутников, наблюдается еще одна тенденция - увеличение массы, размеров и энергетики именно геостационарных спутников. Думаю, очень скоро, при появлении возможности запускать сверхтяжелые спутники на ГСО/ГПО, только такие спутники и будут туда отправляится и скоро даже FH и NewGlenn будут малы.
попробую возразить, ибо при теоретической правильности мысли тенденция - увеличение массы, размеров и энергетики именно геостационарных спутников.
на практике она сейчас не верна..
Прежде всего отметим, что основная масса ИСЗ на ГСО это спутники связи. Небольшую долю составляют спутники наблюдения за Землей прежде всего военные систем Предупреждения о ракетном нападении, но их единицы.
Основное кол-во ИСЗ думаю 90% это именно связь.
Теоретически на пальцах вроде бы понятно, если мы построим большой большой ИСЗ, то удельная стоимость полезной нагрузки канала связи (меряется в Мегабитах) или Транспондера (1 условный транспондер = 36 МГц) будет меньше..
Но , увы, это относилось бы только к самому началу эры спутников связи на ГСО , когда она была пустая и кто первым стал того и тапки..
Итак , ПН спутника связи формируется выбором зоны освещения ( ее формирует антенна на спутнике одна антенна - одна зона освещения) и частотных диапазонов (для каждого частотного диапазона своя антенна) .
Частотные диапазоны - правилами МСЭ (Международный союз электросвязи) за гражданской спутниковой связью закреплены диапазоны L (1 ГГц), S (2/4 ГГц) (исключительно для спутникового радио), С (4/6 ГГц), Ку (11/14 ГГц), Ка (18/30 ГГц) , ну и перспективные типа Q, V, работающие на частотах 40 и более Гигагрц которые пока никак не используются из за отсутствия технологии и наземного оборудования .
То есть, для одной зоны освещения максимальное число антенн, которое можно установить на иСЗ это на сегодня 5 (реально 4 ибо спутниковое радио используется коммерчески сейчас только в сША.).
Но возможно мы , можем увелчить кол-во зон освещения .
Таковые бывают Глобальными, например таковой:
это старенький Экспресс А4, в С диапазоне. Такие лучи когда то использовались для организации телефонной связи между континентами, для них нужны гигантские антенны диаметром от 12 до 64 метров..Сейчас спрос на такие лучи практически исчез, между континентами давно лежит оптика.
И тут закон прост у Вас есть мощность передатчика на ИСЗ чем больше площадь зоны освещения тем слабее в нем луч (меньше ЭИИМ) изотропная можность) и тем большую антенну на Земле необходимо абоненту. а все хотят на Земле экономить поэтому глобальные лучи выходят из моды.
а вот пример узконаправленного луча Ку диапазона . Более новый Экспресс АМ33, которому правда лет 10 уже
и казалось бы ОК, давайте сделаем 10 ..20.. 30 разных узких лучей с одного ИСЗ..
и вот тут нас ждут 2 засады.
Первая из них называется Электромагнитная совместимость с сосдним ИСЗ. Спутники на ГСО располагаются по дуге окружности сейчас разрешено ставить их через 2 градуса (то есть при 360 граадусах окружности имеем максимум 180 бортов), раньше ставили через 3 градуса. Если расстояние между ИСЗ связ менее 2 градусов то станция работающая на Вам спутник с земли будет светить в антенну Вашему соседу по орбите и мешать ему.. Поэтому, если в точке 90 градусов кто то поставил ИСЗ работающий скажем на Россию, (а именно Газпром Космические системы свой борт Ямал-401 ) то Вы не сможете между 88,1 и 91,9 градусов иметь какой либо луч на Россию.
и второе это права коммерческого использования. Всем в мире связи было известно, что в Индии миллиард жителей, дефицит емкости спутников для телевидения, но получить право работать на территории Индии через свой ИСЗ было архи трудно , только получив лицензию от правительства Индии, то есть Вы конечно можете направить свой ИСЗ на индийский полуостров, но не получите ни копейки дохода от этого..Каждая стран защищает свой рынок, Россия и Китай достаточо жестко, правда США то же не допускает на свой спутниковый рынок ни нас ни китайцев,
Кчстати не забудем, что 70% территори иЗемли это океаны, и собрать с их "жителей" (типа рыбаков и моряков) достаточную сумму чтобы окупить часть ИСЗ очень сложно..и при всем дефиците точек (позиций для ИСЗ) на ГСО над Тихим Океоом есть много свободных позиций, которые увы вряд ли когда окупятся при запуске туда ИСЗ.
Однако , даже если Вы набрали заказов с трети мира под Вашим ИСЗ есть еще одна проблема это как разместить десяток антенн на Вашем ИСЗ , чтобы они не мешали друг другу?? При этом помним, что ИСЗ находится под головным обтекателем ракеты и не может иметь размер в диаметре более 4..4,5 метров (правда тут бы свертяжелые носители могли бы помочь, у ник диаметр был бы под 9 метров).
Поэтому, число Больших ИСЗ на ГСО в общем то не подавляющее, они прежде всего стоят в давно рскрученных и согласованных точках, которые уже раскручены и на которые набраны клиенты, там можно ставить тяжелые ИСЗ (кстати размер, ИСЗ определяется не килограммаими, они вторичны а мощность его энергоустановки, которые он может выдать на полезную нагрузку.
Тяжелые ИСЗ это 14-16 квт, средние 6-10, малые 3-6 кВт ..
Кстати мощность ИСЗ играет в "две руки" КПД электроники на борту ИСЗ как у паравоза и практически в "сигнал" уходит менее 5% а остальные кВт греют сам ИСЗ и задача "отвести эти киловатты и сбросить их в Космос " очень сложная задача, а если эти кВт останутся на борту то ИСЗ перегрется и вся электроника просто сгорит..
в общем на сегодня практических запросов на сверхтяжелые ИСЗ (а они потребуют сначала светтяжелый носитель типа Фалкон Хэви, BFR, SLS ), а потом разработки с с нуля новой платформы компаниями производителями ИСЗ типа Боинг, Талес, Астриум, Локхид Мартин) нет более того, и только потом просчет бизнес планов операторами ИСЗ типа Интелсата, Евтелсата и тп насколько оправдан коммерческий риск такого ИСЗ.. При этом напомню - даже при нынешнем числе ИСЗ на орбите имеется переизбыток емкости чуть ли не в 2 раза..
Предположу, что первые мысли о "большой платформе с диаметром площадки ориентированной на землю в 8..9 метров начнутся после того, как пуски сверхтяжелых ракет станут регулярными , а проектировпние тпервой акой платформы будет выполнено для нужд военных ..
пока экономика гражданских операторов спутниковой связи такой заказ не потянет..