Как устроена спутниковая связьСегодня мир переживает своеобразный ренессанс космический науки и техники, - все больше стран и даже отдельных компаний включаются в программы освоения внеземного пространства, все более амбициозными становятся цели, все большие расстояния преодолеваются.
И ни одна из этих программ не может быть реализована без организации системы связи.Для России с ее огромной территорией спутниковые системы связи имеют особое значение. Именно они обеспечивают единую систему управления органов государственной и муниципальной власти, инфраструктурных объектов и систем жизнеобеспечения в самых удаленных, а порой и труднодоступных уголках страны.
Основными, по функциональному назначению, элементами спутников связи являются усилители мощности сверхвысокочастотной (
СВЧ) радиоволны, которые позволяют увеличить расстояние доставки радиосигнала. Наиболее эффективными среди них признаны электровакуумные приборы –
лампы бегущей волны (
ЛБВ), они способны усилить мощность в сотни тысяч раз и демонстрируют длительный срок эксплуатации.
Фото №1.
Лампа бегущей волны
Связь со спутниками осуществляется с помощью
наземных приемо-передающих центров, в аппаратуре которых также применяются усилители мощности различного типа. Во входных усилителях используются маломощные
ЛБВ, в промежуточных – усилители средней мощности, в выходных – большой и сверхбольшой.
Холдинг «Росэлектроника» является крупнейшим в России разработчиком и производителем
СВЧ-электроники, объединяя легендарные в отрасли предприятия –
фрязинский «Исток», московские
Государственный завод и НПП «Пульсар», саратовский «Алмаз». Именно они на протяжении десятков лет обеспечивают электронную базу отечественного аэрокосмического комплекса.
Фото № 02.
Спутник связи "Горизонт"
Например, специалисты
«Алмаза» уже более полувека изготавливают выходные усилители радиопередающих устройств для космических аппаратов разных типов и назначения. Именно эти изделия определяют главные тактико-технические характеристики космических связных систем в целом. Всего разработано более
20 типов
ЛБВ, работающих в различных диапазонах частот. Ими комплектовались, в частности,
пилотируемые космические корабли типа «Союз» и «Салют», Российская космическая станция «Мир», межпланетные аппараты «Венера» и «Марс», связные спутники «Молния-1», «Молния-2», «Горизонт», «Радуга», «Глобус-1» и «Глобус-1М», «Луч», «Галс», «Целина», «Экспресс», «Меридиан» и другие.
Стоит отметить, что выходная мощность
ЛБВ аппарата
«Молния-1» в
10 раз превышала показатель американского спутника того времени - TELSTAR.Это обеспечило возможность использования в наземной аппаратуре малогабаритных приёмных антенн, что в свою очередь позволило создать в СССР в 1968 году первую в мире общегосударственную сеть спутникового телерадиовещания в рамках системы «Орбита».Подобная система оставалась единственной в мире на протяжении целых семи лет, - в мировой науке и технике не так много примеров, когда первенство удавалось удерживать так долго. За годы эволюции
ЛБВ срок их эксплуатации удалось увеличить в
4 раза - с
3-5 до
15-20 лет,
КПД – в
2 раза, с
30% до
60%. При этом существенно сокращены сроки освоения в производстве вновь разрабатываемых изделий.
Фото № 03.
Спутник связи "Меридиан"
В последнее время
НПП «Алмаз» выполнило разработки
ЛБВ средней мощности для нового поколения аппаратуры бортовых ретрансляционных комплексов космических аппаратов по заявке
АО «Российские космические системы» и разработку современного выходного усилителя для бортовой спутниковой аппаратуры в интересах
АО «ОКБ Московского энергетического института» и поставляет эти приборы для комплектации российских спутников.
Кроме того, предприятия
Росэлектроники участвуют в перспективных программах космических радиотелескопов.
Самая грандиозная из них – создание в 2025 году обсерватории «Миллиметрон» (проект «Спектр-М») с 10-метровым космическим телескопом в районе точки Лагранжа L2, находящейся на расстоянии 1,5 миллионов км от Земли в антисолнечном направлении.Обсерватория предназначена для исследования различных объектов Вселенной в миллиметровом и инфракрасном диапазонах на длинах волн от 0,02 до 17 мм.
Фото № 04.
Космический радиотелескоп "Спектр-Р"
Проект, в котором принимают участие
32 организации, в том числе из Италии и Нидерландов, возглавляет
ФГУП «НПО им. С.А. Лавочкина».
НПП «Алмаз» разрабатывает для
«Миллиметрона» ЛБВ с заданными характеристиками:
срок службы - более 20 лет,
КПД - более
60%, а также способность обеспечить с высокой скоростью передачу больших объемов информации по каналам спутниковой связи, работающим в диапазоне
2 см. Уже в 2019 году предприятие планирует начать поставки изделий.
В то же время московское
АО «НПП «Торий» разрабатывают новый усилитель для уникального российского
радиотелескопа РТ-70. В настоящее время аппаратура работает в режиме сложения мощностей двух усилителей на одну антенну до уровня
160 кВт. Цель новой разработки заключается в создании прибора сразу на 200 кВт непрерывной мощности при минимальном увеличении мощности питания за счет качественного повышения электронного КПД. Опытные образцы нового изделия планируется изготовить в 2018 году.
Фото № 05.
Спутник связи "Радуга"
Радиотелескоп РТ-70 участвует в пассивном наблюдении собственного излучения небесных тел, а также в активных экспериментах, связанных с зондированием космических объектов мощным электромагнитным излучением, с последующим анализом принятого сигнала. Комплекс не имеет аналогов в мире, является основным исследовательским инструментом в обеспечении астероидной безопасности, космической связи, слежения за дальним космосом, в частности, в рамках программ
«Спектр-Р», «Луна-Глоб», «Спектр-РГ», «Фобос-Грунт».
Обеспечение надежных каналов космической связи позволяет формировать разнообразные функциональные системы и сервисы, в частности, системы навигации, мониторинга метео- и ледовой обстановки, зондирования Земли. Ожидается, что в ближайшее время с помощью спутниковой связи будет обеспечиваться широкополосный доступ в Интернет.
