Как называлась система спутникового распределения телевидения

19

СПУТНИКОВОЕ ТЕЛЕВИДЕНИЕ

Индивидуальный прием мировых телеканалов с помощью спутниковой «тарелки» стал почти таким же обыденным делом, как и просмотр «обычного» эфирного телевидения. Но в отличие от него возможности спутникового телевидения практически безграничны. Жители сельской местности, больших и малых городов России, не говоря уж о Москве, имеют возможность смотреть те же программы, что и телезрители Лондона, Амстердама, Рима, Парижа, получая дополнительное удовольствие от идеального качества изображения и звука. Требуется для этого оборудование разумных размеров (спутниковая антенна — «тарелка»), приобретенное за довольно скромную цену.

Языковое сопровождение и тематика каналов многообразны: мировые политические и бизнес-новости, спорт, современное художественное и документальное кино, классика мирового кинематографа, мультфильмы, путешествия, классическая и популярная музыка, сериалы, ток-шоу, ночные программы для взрослых. Кроме того, спутниковое телевидение дает возможность познакомиться с «настоящим» западным телевидением, не просто смотреть фильмы, новости и развлекательные программы, но и расширить свой взгляд на мир, сравнив «наше» и «не наше». Так что же такое — спутниковое телевидение и как оно устроено?

Рассказ о нем придется начать почти «от динозавров». еще в 1945 году известный ученый и фантаст Артур Кларк писал, что искусственный спутник, размещенный на круговой экваториальной орбите, на высоте 36 тыс. км над землей будет иметь период обращения вокруг земли 24 часа, то есть останется неподвижным для наблюдателя, как бы зависнет в одной точке неба. Такая орбита получила название «геостационарная».

Ныне большинство спутников, применяемых для ретрансляции ТВ-сигнала, являются именно геостационарными. Они находятся в специально определенных международными соглашениями орбитальных позициях, которые обозначаются градусами долготы того меридиана, над которым данная позиция находится. Например, спутник (вернее, несколько спутников группировки) Hot Bird находится в позиции 13 град восточной долготы.

Примечание. Ныне на геостационарной орбите существует несколько десятков спутниковых позиций, самих же спутников, естественно, больше. Бывает, что на одной позиции на расстоянии около 100 км друг от друга в космосе находятся 5-6 спутников. В таком случае позиция называется группировкой спутников.

На каждом из них размещено несколько передающих антенн, охватывающих своими лучами различные географические зоны на поверхности Земли. Обычно название зоны определяется странами, расположенными в регионах, на которые ведется вещание того или иного спутника. Например, западноевропейский луч охватывает страны Западной Европы, ближневосточный луч — азиатские страны Ближнего Востока и т. д. Установленные на спутниках передатчики арендуют телевизионные компании многих стран, осуществляя с их помощью глобальную трансляциюсвоих программ.

Основное оборудование спутника — приемно-передающий ретранслятор. Он принимает сигнал, передаваемый с наземных станций, усиливает его и посылает обратно на Землю (рис. 1).

Первоначально спутниковое телевидение, так же как и эфирное, было аналоговым. (Знаменитое НТВ+ тоже начинало как аналоговая система спутникового телевидения.) Аналоговый сигнал, многие годы используемый в телевидении, снимается с телевизионной камеры, где он формируется на светочувствительной матрице, становясь электрическим аналогом изображения. В процессе формирования и записи телевизионных программ, а также при передаче их по линиям связи (в том числе и спутниковым) методами и средствами аналогового телевидения сигнал подвергается искажениям. С увеличением числа этапов обработки, передачи и приема искажения накапливаются и качество изображения, естественно, падает. Дальнейшее же развитие аналоговых методов обработки и передачи сигнала уже не могло обеспечить сколь-нибудь серьезного улучшения качества телевизионного сигнала. Между тем требования к качеству «картинки» постоянно росли и стимулировали поиск новых эффективных методов создания, записи и передачи сигналов телевизионных программ. Ответом на этот запрос стал цифровой метод обработки и передачи сигнала.

Сущность цифрового метода заключается в том, что на одном из начальных этапов обработки аналоговый сигнал преобразуется в цифровой поток — последовательность нулей и единиц. Алгоритмы его преобразования таковы, что при искажении или даже потере части цифрового потока на приемной стороне существует возможность восстановить исходную форму сигнала.

Преимущества этого метода для спутникового телевидения многообразны. Прежде всего, существенно повышается качество передачи телевизионного изображения и сопровождающего его звука. Появляется возможность передачи стереофонического звукового сопровождения на нескольких языках и с субтитрами. Многократно увеличивается количество телевизионных каналов, транслируемых через один спутник. Кроме того, помимо основного сигнала телевизионного изображения и звука становится возможным транслировать дополнительную информацию, например программу передач на неделю вперед.

Рассмотрим теперь, что нужно для приема программ с того или иного спутника. Передача сигналов со спутника происходит в виде микроволнового электромагнитного излучения, частота которого намного выше, чем в сигналах обычного эфирного телевещания в диапазоне МВ/ДМВ (50-250 МГц / 470-850 МГц). Это излучение по всей трассе «спутник — земля» подвергается сильному ослаблению из-за водяных паров атмосферы и других препятствий. На месте приема, чтобы уловить такой ослабленный сигнал, устанавливается антенна с большим коэффициентом усиления. Внешне она представляет собой параболический отражатель (зеркало), который собирает сигнал в фокусе, где установлен конвертор, усиливающий и преобразующий частоту сигнала в приемлемую для передачи далее по кабелю в приемник (спутниковый ресивер). Назначение ресивера — выбор канала для просмотра и преобразования поступившего сигнала в форму, приемлемую для подачи на вход домашнего телевизора.

Таким образом, комплект аппаратуры для приема программ с любого спутника состоит минимум из трех главных элементов: антенны, конвертора и ресивера.

Основными и наиболее используемыми являются антенны с зеркалом в виде параболоида вращения. Они делятся на два основных класса: прямофокусные (фото 1) и офсетные. Примером прямофокусных антенн могут служить всем известные гигантские антенны астрофизических радиотелескопов. В самом центре такой антенны, на ее оси в фокусе, находится конвертор, который вместе с крепежными приспособлениями слегка затеняет полезную поверхность зеркала антенны. Правда, с увеличением общей площади антенны этот эффект становится менее значительным. За счет того, что ось прямофокусной антенны всегда нацелена на спутник, она как бы «смотрит в небо».

Офсетная антенна отличается от прямофокусной тем, что «смотрит вниз»: ее фокус находится не на оси антенны, а внизу. Поэтому конвертор не затеняет полезную площадь зеркала. К преимуществам офсетной антенны относится и то, что крепится она почти вертикально. Это исключает скопление в ее «чаше» атмосферных осадков, которые способны очень серьезно влиять на качество приема. В зависимости от географической широты угол наклона офсетной антенны немного меняется.

Изготавливают спутниковые антенны из алюминия или стали. Уровень принимаемого сигнала, а следовательно, и качество и количество каналов зависят от диаметра «тарелки». Так, для нормального просмотра НТВ+ в Москве достаточно диаметра 60 см, для приема каналов со спутника Hot Bird — 90 см. Тот же диаметр годится и для спутника Sirius, но лишь в хорошую погоду. При ухудшении метеоусловий для уверенного приема с Sirius`а требуемый диаметр возрастает до 1,2 м. А для хорошего приема всех каналов со спутника Astra требуется установить антенну диаметром 1,8 м.

В комплект любой спутниковой антенны кроме параболического отражателя (зеркала) входит система подвески и крепления. В соответствии с типом подвески антенны подразделяются на азимутальные (полное техническое название этого типа — азимутально-угломестная, то есть осуществляющая наведение по азимуту и углу места) и полярные. В азимутальном варианте антенну настраивают на какой-либо спутник и жестко ее фиксируют (фото 2).

Полярная подвеска получила свое название из-за того, что ось, вокруг которой в этом случае вращается антенна, направлена на Полярную звезду. Полярная подвеска позволяет при помощи рычага — актюатора с электрическим приводом перенацеливать антенну с одного спутника на другой. Благодаря этому у пользователя появляется возможность принимать телевизионные программы с нескольких спутников. Поворотом антенны в этом случае управляет специальное устройство — позиционер, нацеливающее антенну по командам ресивера.

Существует, однако, возможность просмотра программ с двух спутников и при неподвижной (без актюатора, позиционера и полярной подвески) антенне. Для этого возле первого конвертора закрепляется второй, но не в фокусе антенны, а рядом с ним (фото 3). Антенна «смотрит» на один спутник, но в «поле ее зрения», немного сбоку, попадает и второй спутник. Соответствен но сигнал с него собирается антенной не в фокусе, а также немного сбоку. Туда и устанавливается второй конвертор. Обычно прием сигнала с двух спутников возможен, если их орбитальные позиции различаются не более чем на шесть-семь градусов. Такой конструкцией часто пользуются для приема сигналов со спутников Astra и Eutelsat/Hot Bird. Можно, наконец, принимать сигналы разных спутников и с помощью нескольких антенн, наводя на каждый из них отдельную «тарелку».

Следующий компонент приемной спутниковой системы — конвертор. Конструктивно он состоит из трех частей: самого конвертора, поляризатора и облучателя.

Облучатель предназначен для лучшей фокусировки электромагнитного сигнала на волноводный вход конвертора. Для прямофокусной и офсетной антенн применяются несколько различные конструкции облучателя. Связано это с основной характеристикой параболической антенны: отношением ее фокусного расстояния к диаметру (F/D). У большинства современных прямофокусных спутниковых антенн этот параметр равен примерно 0,3-0,4, а у офсетных антенн он составляет 0,5-0,6. В соответствии с этим облучатели для прямофокусных и офсетных антенн изготовляются с разным «углом раскрыва».

Между облучателем и конвертором монтируется поляризатор. Поскольку телевизионные сигналы от подавляющего большинства спутников имеют вертикальную и горизонтальную поляризацию, приемная система должна отделять одну поляризацию от другой и принимать каждую из них в отдельности. Для решения этой задачи и предназначен поляризатор. По командам ресивера он пропускает сигналы либо вертикальной, либо горизонтальной поляризации, а управление этим процессом осуществляется путем переключения напряжения питания с 13 на 18 В.

Существуют также поляризаторы с плавной перестройкой плоскости поляризации, которые управляются плавным изменением тока. Их устанавливают на антеннах с полярной подвеской при приеме сигналов с нескольких спутников. При этом для каждого спутника приходится подбирать свои плоскости поляризации.

Поляризаторы, управляемые напряжением, обычно изготавливают в виде единого блока с облучателем и конвертором (фото 4), а поляризаторы, управляемые током, — как отдельное устройство.

Наконец, сам конвертор. Он принимает собранную облучателем и отфильтрованную поляризатором электромагнитную энергию на частоте передатчика спутника и преобразует ее в сигнал более низкой частоты, пригодной для дальнейшей обработки в ресивере.

Здесь полезно немного познакомиться с частотными диапазонами, в которых ведется вещание со спутника. Для спутникового телевидения используются два основных диапазона — С-диапазон (3,5-4,2 ГГц) и Ku-диапазон (10,7-12,75 ГГц). Европейские спутники — Eutelsat, Hot Bird, Astra, Thor и другие — вещают преимущественно в Ku-диапазоне. Российские и азиатские спутники обычно ведут вещание в обоих частотных диапазонах. Соответственно для этих диапазонов нужны разные конверторы.

Ku-диапазон условно разбит на три поддиапазона. Первый из них (10,7-11,8 ГГц) носит название FSS. Второй (11,8-12,5 ГГц) называется DBS. Третий поддиапазон (12,5-12,75 ГГц) — Telecom получил свое имя по названию французских спутников, использующих для вещания эти частоты. Соответственно и Ku-конверторы бывают трех типов: одно-, двух- и трехдиапазонные (Full Band, Wide Band, Triple).

Конвертор соединяется с ресивером коаксиальным кабелем. Хотя внешне он схож с телевизионным кабелем для приема эфирных программ, цена его существенно — иногда в несколько раз — выше. Связано это с внутренним устройством коаксиального кабеля: одинарной, а то и двойной фольгированной оплеткой экрана, высококачественным металлом центральной жилы и особым наполнителем — диэлектриком.

Дело в том, что для передачи «спутникового» сигнала кабель должен иметь значительно более высокое качество (с меньшими потерями на частотах вплоть до 2 ГГц), чем для передачи сигнала «эфирного». Более того, чем дальше от антенны расположены ресивер и телевизор, тем лучше и соответственно дороже должен быть кабель. Очень хороший способен передавать сигнал на расстояния до 200 м. При больших же расстояниях или при использовании кабеля недостаточно высокого качества необходима установка усилителя сигнала.

Следующим элементом приемной спутниковой системы является ресивер (фото 5) — блок, который находится между антенной (конвертором) и телевизором. С его помощью выбирается канал, производятся все настройки системы и режима приема изображения и звука.

В мире существует более 50 торговых марок спутниковых ресиверов, и практически любой из них применим для индивидуальной приемной системы спутникового ТV. Между собой, вернее, по своим качественным характеристикам эти многочисленные ресиверы различаются, как и любые другие бытовые устройства. Так, устройства ряда фирм-производителей, характеризующихся словами «brand name», обеспечивают более высокий уровень сервиса, имеют высокие надежность, качество, технический уровень исполнения и инженерных решений. От более простых моделей они конечно же отличаются ценой. Так, хотя любой ресивер позволяет принимать стереозвук, лишь несколько моделей имеют систему воспроизведения «объемного звучания» — Dolby Surround. А некоторые ресиверы способны записывать принимаемые телевизионные программы на внутренний жесткий диск.

(Вообще же выбор ресивера зависит от возможностей системы в целом. В частности, если система предполагает перенастройку с одного спутника на другой, то ресивер должен иметь встроенный позиционер или иметь возможность подключения внешнего блока позиционера. Кроме того, мощность позиционера должна быть достаточной для управления данной моделью актюатора.)

Фактически каждый ресивер может переключать поляризацию конвертора при помощи напряжения, однако далеко не все модели имеют «токовое» управление поляризацией.

Зависит выбор ресивера и от того, какие каналы и с каких спутников предполагается смотреть, точнее, сможет ли выбранная модель принять и декодировать нужные каналы. Чтобы разобраться в этих возможностях ресивера, необходимо сказать несколько слов о кодировании спутниковых телевизионных каналов.

Задумываясь над приобретением и установкой системы спутникового телевидения (и оценивая свои финансовые возможности), будущий зритель в первую очередь решает, что именно он хочет в результате смотреть. Редко кого устраивает прием исключительно «открытых» государственных каналов. Более же интересные, коммерческие, каналы в большинстве своем транслируются с частичным или полным кодированием изображения и (или) звука. Причина простая — деньги. С бесплатными государственными каналами все ясно — они финансируются из бюджета страны. А владельцам частных каналов приходится платить за аренду спутникового передатчика, за авторские права, за лицензию на вещание и за многое другое. Естественно, чтобы окупить расходы и получить от своей деятельности прибыль, они хотят взимать плату за просмотр со зрителей, предварительно предложив им нечто, за что те согласны заплатить. Заинтересовать зрителя есть чем — существуют программы на любой вкус, — но кто же будет добровольно отдавать свои деньги? Метод убеждения здесь бесполезен (пробовали), так что в действие вступает метод принуждения.

Заключается он в том, что на телевизионной студии, где формируются программы, с помощью специального устройства (кодера) высококачественный телевизионный сигнал кодируется — сознательно разрушается по строго определенному алгоритму. Причем методы такого «вандализма» постоянно совершенствуются. Для того чтобы вернуть «испорченному» сигналу первоначальный вид, то есть сделать его доступным для приема, потребителю достаточно приобрести ресивер с декодером и декодирующую карточку, которая служит ключом к раскрытию кода. В отличие от «железа» ее по окончании срока действия необходимо обновлять.

Ныне цифровое спутниковое вещание ведется в нескольких системах кодирования. Это — Seca/Mediaguard, Irdeto, Viaccess, Conax, Nagravision, Videoguard и др. Причем некоторые каналы (но их немного) идут сразу в двух или трех системах кодирования одновременно, что облегчает возможность их просмотра. Соответственно и ресиверы различаются по возможности декодировать ту или иную кодировку. Хотя для расширения их возможностей у большинства ресиверов предусмотрена установка дополнительного модуля декодирования.

Что же касается декодирующих карточек, то они существуют, так сказать, двух категорий: легальные и пиратские. Легальные карточки распространяются компанией, осуществляющей трансляцию телевизионных каналов со спутника. Поскольку западные компании официально не транслируют свои программы на Россию, своими карточками они у нас не торгуют. Так что для приема западных программ отечественные фирмы, поставляющие приемное спутниковое оборудование, обычно продают пиратские карточки — аналоги легальных. Вопрос продолжительности работы такой карточки весьма расплывчат. Дело в том, что алгоритмы кодирования могут меняться, а карточки не всегда способны самостоятельно настраиваться на новый код. В таком случае владелец «серой» карточки обращается в фирму, где она была куплена, и за небольшие деньги «обновляет» свое приобретение. Понятно, что ни о какой четкой гарантии тут говорить не приходится.

Иное дело — приобретение легальной карточки. Для жителя России это возможно только для приема пакета НТВ+. Купив официальный договор и декодирующую карточку, можно за 600-1200 рублей в месяц смотреть более 50 отечественных и зарубежных (с переводом) каналов отличного качества.

Но не следует думать, что все хорошее и интересное можно принимать только за деньги. С того же спутника Hot Bird более сотни каналов транслируются без кодирования. Право, там есть, что посмотреть: музыкальные программы, шоу, новости, фильмы — выбор широк. Кроме того, со спутников с тем же великолепным цифровым качеством транслируются еще и радиопрограммы, которые принимаются теми же антеннами и ресиверами. И здесь выбор у потребителя — слушателя более чем богат.

Огромное преимущество спутникового телевидения — его глобальность: где бы ни находился телезритель, он всегда может настроиться хотя бы на один спутник. И часто этого вполне достаточно, чтобы выбрать несколько телевизионных каналов по душе.

Левченко В. Н. Спутниковое телевидение. — СПб.: ВНV-Санкт-Петербург, 1998.

Сворень Р. С орбиты — в дом // Наука и жизнь, 1989, № 11.

Сворень Р. Спутниковое телевидение: покупай и смотри // Наука и жизнь, 1993, № 12.

Как называлась система спутникового распределения телевидения

Группа: Главные администраторы
Сообщений: 19219
Регистрация: 11.9.2004
Пользователь №: 11
Спасибо сказали: 10312 раза

Cорок лет назад советские конструкторы изобрели первую телевизионную систему "Орбита"

Cорок лет назад советские конструкторы изобрели первую телевизионную систему "Орбита", которая позволяла через искусственный спутник Земли передавать одну программу Центрального телевидения. Сегодня его называют Первый канал. Тогда же и создали знаменитую студию "Останкино". Пытались решить этот вопрос инженеры и других стран, в том числе США.

Советское изобретение оказалось технически более совершенным, чем заокеанский аналог. Система "Орбита" базировалась на спутниковой системе "Молния – Один". Ретрансляторы советского спутника по мощности превосходили американские в восемь раз. Мировая общественность признала открытие советских конструкторов.

Оксана Аунина, начальник производственно – технического отдела ОРТПЦ: "На тот момент это было глобальное явление, прогрессивное и технологически и социально прогрессивное явление".

Телевизионная сеть Первого канала "Орбита" включала всего 20 городов по всему Советскому Союзу, в том числе и Читу. Здесь телевизионную систему "Орбита" установили в ноябре 1967 года.

Оксана Аунина, начальник производственно – технического отдела ОРТПЦ: "Это было большое сооружение, диаметр приемной антенны – 12 метров. Постоянно осуществлялась подстройка под спутник. Это было гигантское сооружение".

Алюминевая тарелка весила 30 тонн. Ее мощности хватало для того, чтобы транслировать одну программу центрального телевидения на территорию областного центра и близлежащих населенных пунктов. Через семь лет подобную конструкцию установили в Краснокаменске. Радиус действия точно такой же, как в Чите – сам город и немного Краснокаменского района. Чуть позже систему "Орбита" усовершенствовали. Появилась возможность транслировать еще и радиопрограммы. Спустя тридцать три года телевизионная система "Орбита" стала неактуальной, она морально и технически устарела.

Оксана Аунина, начальник производственно – технического отдела ОРТПЦ: "В начале 2000 года в связи с развитием телевещательной и телекоммуникационной техники эти станции были демонтированы за ненадобностью".

Сегодня с приходом эры цифрового телевидения передающие антенны диаметром всего 60 сантиметров позволяют принимать более 30 теле и радиопрограмм.

Frocus
Просмотр профиля

Группа: Главные администраторы
Сообщений: 19219
Регистрация: 11.9.2004
Пользователь №: 11
Спасибо сказали: 10312 раза

История развития спутникового ТВ

Использовать ИСЗ для передачи телевизионных (ТВ) программ стали после первых запусков спутников связи. Именно с ТВ трансляции из Владивостока в Москву началась эксплуатация первого в мире спутника связи "Молния" и день его вывода на орбиту 23 апреля 1965 г. Техноэкономические решения спутникового вещания были настолько удачны, а его социальное значение так велико, что практическое применение ИСЗ для передачи ТВ программ оказалось в центре внимания. Сразу была поставлена задача обеспечить прием непосредственно на индивидуальные приемники метрового и дециметрового диапазонов, имеющиеся у населения. Для выполнения данного требования было необходимо, чтобы излучаемый с ИСЗ сигнал соответствовал параметрам наземной передающей сети — диапазону частот, методу модуляции, уровням сигнала и взаимных помех и другим параметрам, для чего нужно было бы решить ряд технических и правовых проблем.

Однако расчеты показали, что для реализации перечисленных выше условий непосредственного ТВ вещания (НТВ) в пределах одного европейского государства или временной зоны вещания России нужно оборудовать спутник передатчиком мощностью от единиц до нескольких десятков киловатт и антенной диаметром от десятков до сотен метров. Пока что достичь таких параметров ИСЗ нельзя, хотя со временем они безусловно станут возможными.

Еще более серьезной оказалась проблема совместного использования частотного спектра системой НТВ и наземными передающими средствами, что обусловлено практической невозможностью сконцентрировать излучение спутника в пределах планируемой зоны обслуживания (территории государства), как в наземной передающей сети. Данное явление получило название "естественного перелива". Облучая территорию той или иной страны, спутниковая система ТВ вещания создает в соседних государствах значительный уровень сигнала, в данном случае представляющего собой помеху. В Европе, например, выделенных для ТВ вещания в метровом и дециметровом диапазонах каналов оказалось бы недостаточно для обеспечения в каждой стране даже одно- или двухпограммного спутникового ТВ вещания, причем в случае его осуществления наземную передающую сеть пришлось бы полностью закрыть.

После изучения данной проблемы Международный Союз Электросвязи принял решение о выделении радиовещательной спутниковой службе (РВСС) для спутникового ТВ вещания специальной полосы частот в диапазоне 12 ГГц. В 1977 г. Был разработан и принят Международный план спутникового ТВ вещания.. в этом диапазоне для стран районов 1 и 3 (для стран района 2 план был принят в 1983 г.), в котором определены позиции ИЗС на геостационарной орбите, частотные каналы, зоны обслуживания, уровни сигналов и помех и другие параметры. План составлен исходя из обеспечения возможности приема в каждой стране пяти только национальных программ. Понятия международного вещания в плане нет.

По техническим параметрам (диапазон частот, метод модуляции, уровень сигнала и др.) план не обеспечивает возможность НТВ. Термин "НТВ", однако, сохранился, но приобрел другой смысл. В Радиовещательной спутниковой службе была принята следующая терминология : "индивидуальный прием" — прием излучений радиовещательного спутника на простые приемные установки с домовой или коллективной антенной, обычно небольших размеров; "коллективной прием" — прием излучения радиовещательного спутника на более сложные устройства, имеющие большие антенны, чем при индивидуальном приеме, и предназначенные для использования группой пользователей сосредоточенных в одном населенном пункте с небольшим числом телевизоров или кабельной распределенной сетью, обслуживающей ограниченную зону. Естественно, такое деление условно, поскольку тип (сложность) используемого приемного устройства, а значит и качество принимаемого изображения, определяются стоимостью спутниковой станции, приобретаемой потребителем.

Когда разрабатывался план для диапазона 12 МГц (HTB-12), считалось, что основной областью использования системы НТВ может быть подача сигналов ТВ программ на кабельные распределительные сети различной емкости, ретрансляторы малой, мощности, а в некоторых случаях — большой мощности. Не исключалось и индивидуальное использование спутниковых приемных устройств.

На момент принятия плана HTВ-12 технических возможностей для его реализации еще не было. Когда же они появились, в большинстве развитых стран была создана наземная передающая сеть, обеспечивающая повсеместно прием двух-четырех национальных программ. Особой потребности в дальнейшем развитии этой сети не ощущалось, в связи с чем наблюдалась пассивность стран по внедрению плана НТВ-12 только для национального вещания.

В то же время возрос интерес к тематическим программам для детей, домохозяек, любителей кино, музыки, новостей, спорта и др. Такие программы как правило, рассчитаны на прием населения нескольких стран одновременно. В техническом и экономическом отношениях наиболее подходящими для этого оказались спутниковые каналы в сочетании с многоканальными наземными кабельными распределительными сетями. Подобное решение обеспечивает как массовость приема большого числа программ, так и их "межгосударственность".

А поскольку план HTB-12 предусматривает возможность организации трансляции сигналов ТВ программ только в пределах национальных границ государств, для их международного распределения начали использоваться системы Фиксированной спутниковой службы (ФСС). Из выделенных регламентом радиосвязи для систем ФСС диапазонов практическое применение для передачи ТВ сигналов получили полосы 4 и 11-12 ГГц.

По своему статусу ФСС первоначально определялась как система связи между определенными фиксированными пунктами. Согласно международному праву, не разрешался несанкционированный перехват и распространение информации, передаваемой по каналам ФСС, выявленный же перехват должен был пресекаться. На первых этапах развития ФСС данное требование легко выполнялось. поскольку земные станции представляли собой сложные и громоздкие устройства с антенной, достигавшей десятков метров в диаметре, которые легко обнаруживались и контролировались.

Однако по мере развития техники ситуация изменилась. Земные станции ФСС, предназначенные только для приема сигналов, упростились, их габариты уменьшились, что существенно затруднило выявление таковых. При необходимости же предотвратить несанкционированный прием стали использовать кодирование (scrambling) ТВ сигнала. а для безыскаженного воспроизведения изображения на приеме — соответствующий декодер. Кодирование обеспечивает как защиту авторских прав так и организацию платного (коммерческого) телевидения. Все это привело к широкому использованию систем ФСС для передачи ТВ программ на большую сеть простых земных приемных станций. Были изменены международные правовые положения по использованию ФСС и введены два новых термина: "косвенное распределение" — использование ФСС для ретрансляции вещательных программ из одного или более пунктов на разные земные станции для дальнейшего распределения по наземным радиовещательным станциям, включая передачу необходимых служебных сигналов: " непосредственное распределение" — использование ФСС для ретрансляции вещательных программ из одного или более пунктов непосредственно наземным радиовещательным станциям без промежуточных этапов распределения, включая передачу необходимых служебных сигналов.

Трактуя терминологию ФСС и НТВ, не следует смешивать понятия "непосредственного распределения" и "коллективного приема". В то же время, нет четкого технического различия между системами ФСС и НТВ в плане их использования для передачи ТВ сигналов. Применение той или иной системы определяется решаемой задачей с учетом необходимых для ее реализации капитальных затрат.

Системы ФСС, предназначенные только для приема сигналов ТВ вещания. получили название TVRO (Television Receiver Only) или ТВПР — "ТВ прием только". В последние годы они получили большое распространение, существенно опережая системы НТВ.

Параметры канала передачи в диапазоне ФСС, как правило, идентичны с принятыми в плане НТВ, что позволяет унифицировать многие схемные и конструктивные решения земных приемных станций, работающих в системах ФСС и НТВ даже в различных диапазонах частот. Последнее замечание относится к части оборудования, начиная с усилителя промежуточной частоты. Существенно же различаются только антенны и аппаратура СВЧ [входные цепи, малошумящие усилители (МШУ) и первый преобразователь частоты], которые обычно называют конвертором или входным устройством. Для диапазонов 4 и 12 ГГц конверторы пока не унифицированы. Внутри же диапазона 11-12 ГГц различаются входные устройства, МШУ и преобразователи частоты, обычно устанавливаемые непосредственно на антенне. Однако постепенно происходит и их унификация.

На первом этапе развития аппаратуры спутникового приема ее широкополосность достигалась путем использования сменных входных блоков при работе на разных участках диапазона 10,7. 12,75 ГГц. Но поскольку приемная антенна с размещенными на ней входными устройствами обычно устанавливается вне помещения, такал конструкция не всегда удобна, так как не позволяет оперативно менять блоки. Для повышения оперативности на антенне устанавливается несколько дистанционно переключаемых входных устройств. В последнее время были разработаны более широкополосные входные устройства, главным образом, МШУ для работы во всем диапазоне ФСС и НТВ (10.7. 12,75 ГГц).

Излучаемый с ИСЗ сигнал может иметь различную поляризацию (линейную вертикальную и горизонтальную, круговую право- и левостороннюю), что учитывается в конструкции входных блоков. Кроме того, в случае необходимости работы с несколькими ИСЗ, применяют устройство дистанционного перенацеливания антенны земной станции на различные ИC3.

С целью быстрого перенацеливания на ИСЗ также используются многолучевые антенны. Многолучевость достигается размещением в фокусе антенны нескольких разнесенных входных блоков. В этом случае можно одновременно принимать сигнал с нескольких ИСЗ или оперативно "переходить" с одного ИСЗ на другой без механического поворота антенны. Поскольку многолучевость ухудшает параметры антенны, такие антенны применяют только для работы со спутниками, находящимися на небольшом (до десяти градусов) угловом расстоянии на орбите. и при достаточном уровне сигнала и точке приема.

Если для диапазона НТВ существует международный план, который четко регламентирует номиналы частот каналов. ширину их полосы и величины поднесущих звукового сопровождения, то в диапазоне ФСС такого нет. Так, используются каналы 34, 36, 44, 72, 90, 108 и 241 МГц с различными значениями несущих, особенно в диапазоне 11. 12 ГГц, Для передачи сигналов звукового сопровождения и различной информации используется полоса 6. 9 МГц, в которой применяется до сорока значении поднесущих и шесть пар различных номиналов частот для обеспечения стереофонического звучания.

Современные приемные устройства спутникового телевидения выпускают с учетом возможности его оперативной перестройки по частоте. Разработаны также приемники, реализующие программированную перестройку не только по частоте, но и по ориентации на ИСЗ.

Для обеспечения ТВ вещанием районов Сибири и Дальнего Востока в б. СССР был разработан ИСЗ диапазона 700 МГц с параметрами, близкими к НТВ. Передатчик на ИСЗ должен был иметь мощность 1,5 кВт с амплитудной модуляцией. Частотная совместимость с наземной сетью достигалась удалением зоны вещания от сопредельных стран. Обеспечению совместимости способствовала также неразвитость земной передающей сети дециметрового диапазона б. СССР. Позже параметры ИСЗ были изменены — мощность передатчика снизили до 200 Вт и стали использовать частотную модуляцию. При этом обеспечивалась простота конструкции земных приемных станций, устанавливаемых. в основном, вместе с ретрансляторами малой мощности. Такой спутник, получивший название "Экран", был введен в эксплуатацию в 1976 г.

В 1980 г. запустили многоствольный ИСЗ "Горизонт", имеющий специальный мощный (40-ваттный) передатчик диапазона 4 ГГц для передачи ТВ сигналов на относительно простые земные приемные станции системы "Москва", устанавливаемые вместе с ретрансляторами различной мощности. На ИСЗ "Горизонт" имеется также один ствол диапазона 11 ГГц (ФСС), применяемый для передачи ТВ программ. Использование систем "Экран" и "Москва" (9 ИСЗ) позволило организовать распределение двух ТВ программ. формируемых в Москве по всей территории б. СССР с учетом временного сдвига для вещания в удобное для зрителей время.

Следующей задачей было развитие местного вещания, в том числе, регионального. Примером ее решения стало создание связистами Казахстана системы "Жарык", в которой работают ствол 11 ГГц на ИСЗ "Горизонт" и простые земные станции.

Более перспективным повсеместным решением задачи регионального вещания было использование частот по плану НТВ-12. Для этих целей была организована разработка трехствольного (с последующим преобразованием в четырех -ствольный и т. д.) ИСЗ типа "ГАЛС" диапазона НТВ-12. Однако в связи с трудностями бюджетного финансирования, а также из-за распада СССР разработка ИСЗ "ГАЛС" была заторможена, и интерес к нему снизился. Однако по мере приобретения новыми государствами самостоятельности необходимость развития национального и межгосударственного ТВ вещания в этих странах начала приобретать существенное значение.

Решению данной задачи, способствуют созданное Региональное Содружество в области связи (PCС) и его организационный орган — Исполнительный Комитет (ИК РСС). Положение облегчает и то, что при разработке Международного плана НТВ-12 в 1977 г. для СССР была предусмотрена возможность передачи двух программ в пределах территорий каждой из бывших союзных республик. Для этих целей в плане предусмотрены соответствующие частотные каналы, параметры лучей ИСЗ и их точки на орбите. В результате можно использовать эти "плановые" лучи без дополнительной координации с другими странами. Считается, что в ближайшее пятилетие по техноэкономическим соображениям большего числа национальных программ, передаваемых через ИСЗ, не потребуется. По мере же вступления в МСЭ новые государства получают возможность перерегистрировать данные каналы на себя (ранее они были закреплены за СССР, Украиной и Белоруссией).

Сегодня разработка ИСЗ "ГАЛС" возобновлена и осуществляется АО "ИНФОРМКОСМОС" на коммерческой основе. Стволы будут предоставляться пользователям в аренду или на других договорных условиях. Предполагается, что первый ИСЗ "ГАЛС" будет выведен на орбиту в плановую точку 44 в. д. в конце 1993 г. На этом ИСЗ два ствола (12-й и 24-й каналы) намечается предоставить Казахстану и один ствол (3-й канал) — Башкортостану. Ведется строительство земных передающих станций для подачи ТВ программ на ИСЗ. Кроме этого, создается передающая станция в Центре космической связи в г. Дубна, необходимая для поведения испытаний новых ИСЗ диапазона 12 ГГц.

Возможность приема в отдельных районах б. СССР зарубежных ТВ программ, передаваемых через ИСЗ в диапазоне 11-12 ГГц ФСС в свое время стимулировала разработку и выпуск примерно двумя десятками отечественных заводов земных приемных станции. Более половины этих производств расположены в России, пять — на Украине и два — в Беларуси. Лишь в двух моделях станций (красноярского завода "Искра" и киевского "Сатурн") были предусмотрены входные блоки для приема в полосе НТВ-12. Остальные модели обеспечивают прием только в полосе ФСС. Поэтому. учитывая предстоящий запуск ИСЗ "ГАЛС", можно предвидеть трудности использования выпущенных ранее приемных станций при работе с этими ИСЗ.

Во избежание такой ситуации Минсвязи СССР разработало в свое время и после согласования со всеми заинтересованными ведомствами утвердило в 1990 г. нормативный документ о порядке приема и распространения ТВ программ, передаваемых через ИСЗ, который был разослан всем разработчикам. В нем содержатся также основные технические параметры, земных приемных станций. В частности, указывается, что при разработке приемных устройств в диапазонах 10,7. 12.5 ГГц должна быть обеспечена. возможность приема в полосах частот, используемых и планируемых к применению в существовавшем тогда СССР: допускается комплектование приемных устройств диапазона 12 ГГц (выпускаемых до 1993 г.) литерным наружным блоком для полосы 10,95. 11,7 ГГц с обязательной возможностью доукомплектования блоком 11,7. 12,5 ГГц.

К сожалению, в последующем этот нормативный документ практически не выполнялся. Даже последняя разработка входного устройства, описанная в статье "Конвертор спутникового ТВ" (см. -»Электросвязь", № 1, 1993), рассчитана для работы только в полосе ФСС диапазона 11 ГГц.

По данным "Всемирного радиотелевизионного справочника" выпуска 1993 г., использование спутниковых систем для ТВ вещания характеризуется данными, приведенными в таблице, из которой следует, что в конце 1992 г. в мире для приема ТВ программ на относительно простые земные станции использовалось 79 ИСЗ. На этих ИСЗ имелось 1029 лучей, направленных в различные регионы и имеющих разную зону покрытия. Только 58 лучей из них (около 5%) по техническим параметрам (частоты. зоны покрытия и уровни сигнала) соответствуют международному плану НТВ-12, остальные же были согласованы на координационной основе в диапазонах ФСС. Из 1029 лучей 849 используются для регулярной передачи ТВ программ, а 180 применяются "по требованию". Обычно под этим подразумевают передачу спортивных состязаний, концертов, новостей и других разовых, нерегулярных мероприятий. Из 819 передаваемых регулярно программ 175 кодируются для предотвращения несанкционированного приема и обеспечения их коммерческого распределения. Частотами плана HTВ-12 больше всего пользуются Япония (21 луч) и Австралия (14 лучей). В Европе в диапазоне НТВ-12 работают Франция, ФРГ, Италия, Испания и Скандинавские страны. В большинстве случаев в Европе передают ТВ сигналы повышенного качества по системе МАС (Multiplex analog component — уплотнение аналоговыми компонентами). В этой системе путем раздельной передачи сигналов яркости и цветности исключаются перекрестные искажения между ними и ограничение спектра яркостного сигнала, однако требуется более широкая полоса видеоканала.

Тенденция существенного увеличения использования странами каналов по плану НТВ-12 сегодня не наблюдается. В странах Американского континента преимущественно используется диапазон ФСС 4 ГГц, а в Европейских государствах — 11. 12 ГГц, что обусловлено исторически сложившимся характером развития технических средств. В США для применения земной приемной станции ранее требовалось получить специальное разрешение Федеральной Комиссии по связи и пройти сложную процедуру оформления. В 1984 г. этот фактический запрет был снят, и в течение нескольких лет населению было продано 2,5 млн. приемных станций. Сегодня же в США население имеет более 4 млн. спутниковых станций диапазона 4 ГГц. Через ИСЗ передается более 100 ТВ программ.

Приемная сеть "ОРБИТА"

В 1967 г. в Советском Союзе была создана приемная сеть станций "Орбита" первой очереди, содержащая 20 станций для обслуживания ТВ вещанием удаленных районов Крайнего Севера, Дальнего Востока и Средней Азии. Эффективность сети была высокой, и число земных станций быстро росло: к началу 1982 г. оно достигло примерно 100 на территории СССР. В СССР эти станции расположены преимущественно в районах, прилегающих к берегам Северного Ледовитого океана от Мурманска до Анадыря и к южным границам Союза от Каспийского моря до Сахалина. В настоящее время станции работают с ИСЗ "Молния-1, -2, -З", "Радуга", "Горизонт".

Сеть "Орбита" является косвенной распределительной сетью, т. е. наземные станции принимают через ИСЗ Центральную программу из Москвы и по соединительным линиям передают на ближайший ТЦ, который доводит ее до местных зрителей в своем метровом диапазоне.

Все станции "Орбита" однотипные: круглое железобетонное здание, на крыше которого на специальном опорно-поворотном устройстве устанавливается следящая параболическая антенна диаметром 12 м и фокусным расстоянием 3 м. Перемещение антенны обеспечивается в двух плоскостях: по азимуту на ±270° и по углу места от 0 до 90°. Жесткость конструкции антенны допускает работу при скорости ветра до 25 м/с в диапазоне температур ±50°С. Коэффициент использования площади антенны до 0,65. 0,7 и шумовая температура не выше 40 К при угле места 5°.

В центральном зале станции располагается вся приемная аппаратура с устройствами оперативного контроля (рис. 18.10), аппаратура наведения антенны и соединительной линии с местным ТЦ. В помещениях вокруг центрального зала размещены: система вентиляции и кондиционирования, аппаратура электроприводов антенны, силовые шкафы и лаборатория с измерительной аппаратурой. В качестве малошумящего усилителя применяется двухкаскадный параметрический усилитель с охлаждением жидким азотом.

Разработана также малая ретрансляционная станция "Марс". Это приемно-передающая перевозимая станция, позволяющая вести ТВ передачу практически из любого пункта СССР через ИСЗ или принимать передачу центрального телевидения через ИСЗ в удаленном пункте. Это "космическая передвижка" обеспечивает высокое качество ретрансляции сигналов ТВ, а также организацию двух каналов звукового сопровождения и каналов служебной связи. Вся аппаратура размещается в трех контейнерах Развертывание станции на работу в пункте событий занимает только несколько дней В состав станции входят параболическая полноповоротная антенна с диаметром зеркала 7 м, с механизмами вращения и антенно-волноводным трактом; широкополосное приемное устройство с малошумящими усилителями — первые два каскада охлаждаются жидким азотом; передающее устройство, работающее в сантиметровом диапазоне, в различное вспомогательное оборудование Помимо станции "Марс" ряд наземных станций "Орбита" оборудован передатчиками для обратной ТВ связи с центром через ИСЗ.

Космическая станция при движении по эллиптической орбите вокруг Земли в некоторые периоды времени будет находиться вне видимости земного пункта приема Это ведет к перерывам космической связи. Для ликвидации этого нежелательного явления требуются несколько спутников (система спутников) или передвижные ретрансляторы в виде морских кораблей, которые могут курсировать в любой акватории Мирового океана В Советском Союзе для этого создан специальный флот Академии наук СССР в составе кораблей- флагман — "Космонавт Юрий Гагарин" и исследовательских кораблей — "Академик Сергей Королев", "Космонавт Владимир Комаров". Оборудование этих кораблей состоит из антенн, приемных и передающих радиоустройств дальней связи, систем траекторных измерений, систем управления и сложного комплекса ЭВМ. В этом случае связь с Землей будет осуществляться по схеме космический объект-морской корабль-ИСЗ "Молниях-центральный приемный пункт.

Приемные станции "Орбита" были построены практически во всех крупных городах отдаленных районов Сибири, Крайнего Севера, Дальнего Востока. В то же время строительство таких станций в малых населенных пунктах с населением в несколько тысяч человек практически невыгодно. Поэтому дальнейшее развитие системы "Орбита" было прекращено.

Приемная сеть "МОСКВА"

В 1979 г. была введена в эксплуатацию новая распределительная спутниковая система "Москва" в диапазонах 6/4 ГГц. Подача ТВ программ на сеть земных приемных станций ведется через ИСЗ "Горизонт", которые планируется располагать на геостационарных орбитах в точках 53, 90 и 140° в.д.

Повышенная до 40 Вт мощность бортового передатчика в сочетании с узконаправленной бортовой передающей антенной обеспечивает максимально допустимое значение эквивалентной изотропно-излучаемой мощности ЭИИМ. Особенностью системы "Москва" является то, что для электромагнитной совместимости ее с существующими наземными и спутниковыми средствами было использовано искусственное рассеяние мощности путем дисперсии несущей. Несущая дополнительно отклоняется с частого" 2,5 Гц и девиацией ±4 МГц. Это позволило соблюсти установленные МККР нормы на допустимую спектральную мощность потока (-152 дБВт/м2 в полосе 4 кГц) при высокой интегральной плотности потока мощности у поверхности Земли -120 дБВт/м2. В зону, обслуживаемую одним ИСЗ, входит 2. 3 часовых пояса, т. е. ее размер выбран с учетом принятых принципов организации многозонового ТВ и звукового вещания в СССР.

Приемная антенна земной станции имеет небольшой диаметр зеркала (2,5 м) и массу не более 400 кг; ширина диаграммы направленности ± 1°. В качестве входного устройства стало возможным применить неохлаждаемый параметрический усилитель с температурой шума 100 К. Все остальное радиотехническое оборудование размещается в небольшой стойке. Таким образом, создана распределительная ТВ система с приемом на сравнительно простые станции в диапазоне 4 ГГц, не требующие постоянного квалификационного обслуживания.

Сигнал дисперсии в приемнике эффективно выводится с помощью устройства узкополосной обратной связи по частоте ОСЧ (рис. 18.11). Выбранное значение частоты дисперсии позволяет отделить его от ТВ сигнала и замкнуть цепь обратной связи (См-УПЧ-демодулятор Дм-узкополосный фильтр УФ-управляемый гетеродин УГ) только по сигналу дисперсии. При этом девиация частоты за счет сигнала дисперсии в значительной степени уменьшается, и полосу приемника рассчитывают на пропускание ЧМ сигнала, модулированного только полезным сообщением (около 40 МГц). Остаточный сигнал дисперсии удаляется путем применения схем восстановления постоянной составляющей сигнала Общая пиковая девиация частоты в системе "Москва" составляет ±15 МГц (±13 МГц для ТВ сигнала и ±1 МГц для сигналов звукового сопровождения и радиовещания, передаваемых методом ЧМ на поднесущих частотах 7 и 7,5 МГц с девиацией ±150 кГц). На поднесущей частоте 8,2 МГц можно организовать передачу изображения газетных полос.

В комплект приемной станции входит ТВ ретранслятор мощностью 1, 10 или 100 Вт или устройство для работы на кабельную сеть. Использование станции в комплексе с передатчиком мощностью 100 Вт эффективно практически для любого населенного пункта страны. Разработан также перевозимый вариант приемной станции "Москва"; все оборудование перевозимой станции размещается в кузове от грузового автомобиля.

В настоящее время новая система прямого распределения ТВ программ "Москва" интенсивно развивается.

Приемная сеть "ЭКРАН"

Перспективой ТВ вещания с помощью ИСЗ является непосредственное ТВ вещание НТВ. Промежуточный этап на пути к НТВ — вещание на коллективные приемные устройства, которые будут, очевидно, совмещаться с ТВ узлами систем кабельного ТВ. Такие устройства относительно более сложные и поэтому не требуют повышенной мощности ретранслятора спутника связи. Первые практические шаги в этом направлении сделаны- на геостационарные орбиты запущены ИСЗ "Экран" (точка стояния 99±1° в.д.), работающие в системе связи с параметрами: fпер = 620±12 МГц; fпер = 714±12 МГц (52. 54 ТВ каналы); передача сигналов звукового сопровождения на поднесущей 6,5 МГц с девиацией ±50 кГц; частотная модуляция несущей с пиковой девиацией DfS = Dfиз+Dfзв=±9±2=±11 МГц; стандартные линейные предыскажения сигнала; мощность ретранслятора 200 Вт (мощность солнечных батарей не менее 2 кВт); коэффициент усиления бортовой антенны 34 дБ; напряженность поля на краю зоны обслуживания 29 мкВ/м. В системе "Экран" используются приемные устройства двух типов — упрощенные (II класса) и более сложные (I класса) [61, 62].

Установки I класса комплектуются антеннами "волновой канал", содержащими 32 полотна. В качестве высокочастотного блока используется недорогой малошумящий двухкаскадный усилитель на серийных транзисторах ГТ362Б. Приемная установка обеспечивает модуляцию и разделение сигналов изображения и звукового сопровождения. Выходной ТВ сигнал с высоким качеством подается на мощные ТВ станции, обслуживающие достаточно большие населенные пункты. В комплект установки II класса входят антенна из четырех полотен и малогабаритное приемное устройство, в котором спектр сигнала с принятой частоты 714±12 МГц переносится в спектр одного из каналов метрового диапазона и сигнал ЧМ преобразуется в АМ. Установки предназначены для подачи ТВ сигнала на маломощные ТВ ретрансляторы или в кабельную сеть. Модифицированные установки II класса объединены с передающим устройством мощностью 1 или 10 Вт.

Приемные установки системы "Экран" работают в диапазоне 0,7 ГГц. Они имеют низкую стоимость, поэтому система является весьма эффективным средством организации ТВ вещания в районах Сибири и Крайнего Севера СССР. Зона обслуживания системы охватывает около 40% всей территории страны (9 млн. км2). В настоящее время в стране установлено более 1500 установок этой системы, и сеть станций продолжает расширяться. Однако в других районах страны использовать систему "Экран" невозможно из за больших помех наземным средствам на территориях сопредельных государств.

Введение
7 сентября 1927 года в мастерской на чердаке своего дома на Грин-Стрит в Сан-Франциско молодой изобретатель по имени Фило Тэйлор Фернсуорт (Philo Taylor Farnsworth) продемонстрировал инвесторам свое изобретение. Ему удалось передать по радио изображение толстой белой линии, нанесенной на стеклянную пластину, в устройство с маленьким круглым экраном. Он поворачивал стекло, и принимаемое изображение линии одновременно меняло свое положение. Эта демонстрация и блестяще организованная подготовка к ней позволили Фернсуорту опередить всех, кто занимался той же проблемой.
Фернсуорт и его помощники изготовили несколько прототипов и первые коммерческие приемники. Эти первые устройства в деревянных корпусах выглядели как маленькие гардеробы с оконцем в волшебный мир. Изобретатель предполагал, что люди во всем мире смогут передавать и принимать видеосигналы, но он не мог вообразить размеры индустрии, которую породило его изобретение.
***

Часть 1. Теория
Почему спутниковое ТВ?
Идея вещания через спутники разработана задолго до первого запуска спутника-ретранслятора «Молния». В 1945 году геостационарную орбиту рассчитал и предложил для спутников связи английский инженер Артур Кларк, в последствии прославившийся как писатель-фантаст. Во многих странах геостационарную орбиту называют «Пояс Кларка». Артур Кларк Рис А00.
Причина использования спутников как ретрансляторов сигнала банальна: так дешевле! Поясню на простом примере. Обычная эфирная антенна принимает сигнал с телестанции, сигнал на которую передан другой станцией. Возникает цепь телестанций, их называют наземными радиорелейными постами или ретрансляторами. Но расстояние между этими ретрансляторами не может быть большим: сигналы затухают в атмосфере, на его распространение влияет погода, всевозможные преграды: деревья, высотные строения. Наша страна занимает огромную территорию. Соответственно, для покрытия большой территории нужно множество таких ретрансляторов, что требует огромных экономических затрат. Спутниковые системы связи не имеют таких ограничений, они могут ретранслировать сигнал на огромные территории.

Интересная справка: расстояние от спутника до Земли весьма велико, до 40000 км. Поэтому при передаче появляются заметные задержки сигнала. Например, электромагнитная волна от Земли до спутника и обратно, с учетом задержки сигнала в аппаратуре, «путешествует» 2-5 секунд. Это делает бессмысленным передачу сигналов точного времени!

История спутникового телевизионного вещания.
Впервые вывести летательные аппараты в верхние слои атмосферы попытались инженеры фашистской Германии, создав управляемое ракетное «оружие возмездия». В 1944 г. немецкими ракетами Фау-1 был обстрелян Лондон с целью деморализации боевого духа и выведения Великобритании из войны. В сентябре того же года немцы применили усовершенствованные Фау-2, достигавшие таких высот, что система противовоздушной обороны Лондона оказалась бессильной. Своих целей гитлеровцы не добились, но привлекли внимание множества специалистов к разработкам ракетного оружия.

Один из офицеров британской армии, будущий писатель-фантаст Артур Кларк (род. в 1917 г, умер 19 марта 2008 г.), в 1945 г. опубликовал статью о возможности превращения подобных ракет в «неземные ретрансляторы». Причем А. Кларк рассчитал геостационарную орбиту, на которой, по его мнению, достаточно было расположить три спутника, чтобы покрыть УКВ-вещанием всю планету. Электроэнергию для радиопередатчика автор статьи предлагал извлекать из света при помощи солнечных батарей. Практики рассматривали статью как научно-фантастическую, думается, и сам автор не осознавал, что его предложения очень скоро изменят мир. Артур Кларк полагал, что на реализацию идеи потребуется 50 лет.
Впоследствии идея спутникового теле- и радиовещания принесла автору множество наград, в том числе международную премию имени Маркони, золотую медаль Института Франклина, премию Линдберга и другие. Международный астрономический союз (International Astronomical Union) официально присвоил геостационарной орбите наименование «Орбита Кларка» («The Clarke Orbit»).

В 1954, Джон Пирс (директор по исследованиям Лабораторий Белла) ничего не подозревая о проекте Кларка, предложил похожую концепцию в разговоре с группой инженеров Принстонского университета. Кстати, он также как и Кларк, был писателем-любителем, работавшим в области научной фантастики.

Интересно, что поднять ретранслятор на возможно высокую точку при помощи самолета предлагал еще П. В. Шмаков 1937 г.. Но только 20 лет спустя, в 1957 г., во время VI Всемирного фестиваля молодежи и студентов в Москве, идею осуществили. На высоту четыре километра поднялись самолеты ЛИ-2 с активными передатчиками на бортах, что дало возможность экспериментально транслировать фестиваль в Смоленск, Киев и Минск.

13 мая 1946 года Совет министров СССР принял развернутое Постановление по вопросам реактивного вооружения, создание которого объявлялось важнейшей государственной задачей. Им предписывалось создание специального комитета по реактивной технике и десятков новых предприятий — научно-исследовательских институтов, конструкторских бюро; заводы перепрофилировались на производство новой техники, создавались полигоны для испытаний. На базе артиллерийского завода № 88 был создан Государственный союзный научно-исследовательский институт (НИИ-88). Именно этот институт стал головной организацией по всему комплексу работ в этой области. 9 августа того же года приказом министра обороны Королев был назначен главным конструктором баллистических ракет дальнего действия, а 30 августа он стал начальником отдела баллистических ракет СКБ НИИ-88. 17 сентября начались летно-конструкторские испытания «изделия № 1» — ракеты Р-1.

На первом этапе (до 1954 года) разработка идеи запуска спутника велась в условиях непонимания и противодействия. В нашей стране главным идеологом и руководителем практической работы по осуществлению выхода в космическое пространство был Сергей Павлович Королев (1907–1966) Рис. Korolev_S.jpg
26 июня 1954 года Королев представил министру оборонной промышленности Дмитрию Устинову докладную записку «Об искусственном спутнике Земли». В записке говорилось: «В настоящее время имеются реальные технические возможности достижения с помощью ракет скорости, достаточной для создания искусственного спутника Земли. Наиболее реальным и осуществимым в кратчайший срок является создание искусственного спутника Земли в виде автоматического прибора, который был бы снабжен научной аппаратурой, имел радиосвязь с Землей и обращался вокруг Земли на расстоянии порядка 170–1100 км от её поверхности. Такой прибор будем называть простейшим спутником».

1955 год. СССР активно работает над созданием ИСЗ. 30 января 1956 года Совет министров СССР принимает постановление о разработке объекта Д (ИСЗ весом 1000–1400 кг и с научной аппаратурой на 200–300 кг). Срок запуска — 1957 год. Эскизный проект готов уже к июню. Ведется разработка наземного командно-измерительного комплекса (КИК) для обеспечения полета спутника.
Постановлением СМ СССР от 3 сентября 1956 года на территории нашей страны вдоль трассы полета было предписано организовать семь наземных измерительных пунктов (НИП). Задача была возложена на Министерство обороны, головной организацией определен НИИ-4.
К концу 1956 года выяснилось, что к назначенному сроку подготовить объект Д не удастся, и было принято решение срочно разработать небольшой простой спутник.

7 февраля 1957 года вышло постановление Совета министров СССР о запуске Первого ИСЗ.
4 октября 1957 г. в 22 ч 28 мин. по московскому времени «Спутник-1» был выведен на орбиту. Первые сигналы из космоса он начал подавать сразу после отделения от последней ступени ракеты. Рис. pervij_sputnik.jpg

По заводской документации спутник назывался «ПС-1», то есть простейший спутник. Он был устроен довольно просто. Рис. pervij_sputnik_sostav.jpg
На борту спутника была установлена система терморегулирования, источники энергопитания, два радиопередатчика, работавших на разных частотах и подающих сигналы в виде телеграфных посылок (знаменитое «бип-бип-бип»).
В готовом виде «Спутник-1» (такое название он получил) весил всего 83,6 кг; его диаметр составил 58 см. Для лучшего отражения солнечного света и обеспечения необходимого теплового режима корпус выполнили из алюминиевого сплава. Энергопитание аппарата обеспечивали серебряно-цинковые аккумуляторы, способные работать в течение 2— 3 недель. Внутри аппарата размещались два радиопередатчика, передающие информацию о давлении и температуре внутри спутника. С помощью полученных данных ученые изучали условия прохождения радиоволн из космоса на Землю. Передатчики работали поочередно, сменяясь после непрерывной работы, в течение 14 сек.
На внешней поверхности аппарата установили четыре стержневидные антенны длиной 2,9 м, занимающие рабочее положение после выхода на орбиту. Такая четырехантенная система снижала влияние вращения «Спутника-1» на качество принимаемых на Земле сигналов.
Во внутреннем пространстве сферы, заполненной азотом, постоянная температура поддерживалась с помощью вентиляции, регулируемой при помощи сигналов специальных датчиков температуры.
Спутник находился на орбите 92 дня (до 4 января 1958-го), совершив 1440 оборотов, затрачивая на каждый виток 96 мин. 10,2 сек. После чего сгорел в плотных слоях атмосферы. Максимальная его удаленность от поверхности Земли составила 947 км. Аппарат был выведен на орбиту с перигеем 228 и апогеем 947 км. Но этот день стал началом новой, космической эры человечества, а русское слово «спутник» вошло во многие языки мира.

Первая официальная фотография советского спутника была сделана 17 октября телескопом обсерватории Южной Калифорнии. То, что это именно спутник, можно было понять по его перемещению относительно двух звезд в созвездии «Возничего».

Реакция мировой общественности на это событие была весьма бурной. Равнодушных не было. Миллионы и миллионы «простых людей» планеты восприняли это событие как величайшее достижение человеческой мысли и духа. Время прохождения спутника над различными населенными пунктами заранее объявлялось в печати, и люди на разных континентах выходили ночью из своих домов, смотрели на небо и видели: среди привычных неподвижных звезд одна — движется! А русское слово «спутник» превратилось из слова технического в слово общекультурного лексикона.

3 ноября того же 1957 года был запущен второй ИСЗ весом 508,3 кг. Это была уже настоящая научная лаборатория. Впервые в космическое пространство отправилось высокоорганизованное живое существо — собака Лайка.

В ноябре 1957 г. к Первому секретарю ЦК КПСС Н. С. Хрущеву обратилась группа специалистов (С. В. Новаковский, С. И. Катаев, Л. А. Дружкин) с предложением начать работы по реализации космического вещания. Ученым было ясно, что выбор спутника в качестве высокой «точки подвеса» идеален: в безвоздушном пространстве радиоволны распространяются почти без затухания, чего нельзя сказать об атмосфере Земли.

Историческая справка.
В 1965 году в СССР эксплуатировался ИЗС «Молния-1» с орбитой в виде эллипса, со сложными земными системами поворотных антенн. Сам спутник имел две параболические антенны (1 резервная).
Первая трансляция ТВ-сигнала из Владивостока в Москву при помощи советского спутника связи «Молния» в СССР осуществилась 23 апреля 1965 г. В 1966г было несколько опытных передач «Москва – Париж». В 1967 году начала действовать система Российского спутникового ТВ «ОРБИТА» Для нее использовали параболические антенны диаметром 12 метров и фокусным расстоянием 3м, усилители работали в жидком азоте. В 1975 был запущен спутник «Радуга» с периодом 23ч 54м и наклоном орбиты 0,3 градуса для расширения возможности «ОРБИТЫ».

Техническое решение оказалось настолько эффективным, что перед учеными сразу же поставили задачу обеспечить прием видеосигнала на персональные телевизоры. Теоретически проблема была решаема, но для ее практической реализации было необходимо существенно повысить мощность бортового радиопередатчика (до десятков Квт) на спутнике, что невыполнимо по сей день, так как получить энергию в космосе можно только преобразовав свет в электричество при помощи солнечных батарей и буферов-аккумуляторов, КПД которых недостаточно высок.

Во избежание эфирной каши Международный союз электросвязи разработал план спутникового ТВ-вещания, распределив позиции спутников на геостационарной орбите, каналы, уровни сигналов и т.п. Для СССР было выделено пять позиций, так как страна разбита на пять вещательных зон (10 часовых поясов), что позволяет одновременно транслировать 70 ТВ-программ. Специалисты в области спутникового вещания приняли терминологию: «индивидуальный прием» — прием на небольшие домовые антенны, «коллективный прием» — прием излучения на сложные устройства с большими антеннами и распределительными сетями. Для увеличения пропускной способности канала связи спутники могут группироваться на небольшом участке орбиты, облучая определенный район Земли, или в различных орбитальных точках, направляя передающие антенны на обслуживаемую территорию.
Международные договоры предусматривали, что космический аппарат называется спутником, если он совершит не менее одного оборота вокруг Земли, в противном случае его считают ракетным зондом. Спутник с установленными радиопередатчиками считается активным, примером пассивного спутника стал знаменитый американский шар «Эхо-1» (12 августа 1960 г.) с алюминиевым покрытием для отражения радиосигнала.

В США запуск первого спутника произвел настоящий шок. Оказалось вдруг, что СССР, страна, не успевшая ещё толком оправиться от войны, имеет мощный научный, промышленный и военный потенциал, и что с ней надо считаться. Престиж США как мирового лидера в научно-технической и военной области пошатнулся. Это вызвало недоумение и страх: в небе над головой беспрепятственно и безнаказанно летает чужой аппарат! И нет уже чувства защищенности и сознания собственного превосходства. Это было потрясением не только для руководящей верхушки США, но и для миллионов простых американцев. О глубине потрясения свидетельствуют слова одного из высокопоставленных политических деятелей: «Я не верю, что это поколение американцев желает примириться с мыслью, что каждую ночь приходится засыпать при свете коммунистической луны».

Американские ученые смогли осуществить запуск первого спутника лишь 1 февраля 1958 г.
Первым спутником, при помощи которого осуществили передачу телевизионного сигнала, был американский спутник «Telstar I», выведенный на эллиптическую орбиту 10 июля 1962 г.
Рис. telstar1.jpg
Но это была не геостационарная орбита. До «пояса Кларка» США удалось добраться лишь 26 июля 1963 г. со спутником связи «Syncom 2» (Synchronous Communications Satellite)

Строительство спутника «Telstar-1» обошлось в 6 млн. долларов. По тем временам это были довольно приличные деньги. Проектирование и производство спутника были выполнены по теперешним меркам в очень сжатые сроки: конструкторы взялись за проект осенью 1960 года, а летом 1962 года он уже работал на орбите.
Шарообразный спутник имел диаметр 88 см и питался от 3600 солнечных элементов. Он был вполне универсальным спутником: передавал телевизионный сигнал, телефонные, телеграфные и радиосообщения по всей территории земного шара.

11 июля 1962 года, на следующий день после того, как ракета-носитель «Delta», стартовавшая с мыса Канаверал во Флориде, вывела спутник на орбиту, специалисты компании «AT&T» (American Telephone and Telegraph) провели экспериментальный сеанс спутниковой связи между США, Англией и Францией. Впервые был осуществлен первый трансатлантический видеоперегон при помощи спутника. Зрители американского кабельного телевидения увидели изображение американского флага, развевающегося над американской наземной станцией в Андовере. А затем на их экранах появились аналогичные изображения с наземных станций во Франции и Англии. Новый спутник связи разжег воображение людей во всем мире. Суммарная телевизионная аудитория, наблюдавшая дебют «Telstar-1», исчислялась сотнями миллионов.
А 16 июля 1962 года эта же компания провела первый пробный телесеанс передачи цветного телевизионного сигнала между Америкой и Европой с помощью этого же спутника.

Этот спутник стал технологическим прорывом для своего времени. В нем были реализованы десятки оригинальных инноваций «Лабораторий Белла». Например, его питание обеспечивалось 3,600 солнечными батареями, изобретенными в «Лабораториях Белла» в 1954 году, а для микроволнового передатчика в спутнике использовались лампы бегущей волны, придуманные в Европе во время Второй мировой войны и усовершенствованные Пирсом в 50-х годах. «Лаборатории Белла» разработали систему управления для ракеты-носителя, которая выводила «Telstar I» на орбиту, а также наземные станции и антенны, позволявшие вести спутник.
Оборудование этого спутника позволяло одновременно передавать либо один телевизионный канал, либо около 500 телефонных звонков (современные телекоммуникационные спутники могут передавать уже более 500 телевизионных каналов и несколько тысяч телефонных звонков). Первый телефонный разговор через спутник состоялся между тогдашним председателем совета директоров компании AT&T Фредом Каппелем и вице-президентом США Линдоном.

На орбите «Telstar-1» проработал по сегодняшним меркам совсем недолго — всего 7 месяцев и прекратил работу в феврале 1963 года. За это время он успел поучаствовать в прямых трансляциях бейсбольных матчей, концертов, репортажей с Всемирной выставки в Сиэтле и с пресс-конференций президента США. Через "Telstar-1" шел обмен видеотрансляциями между США и 16 европейскими странами.

Одна из основных заслуг первого «Telstar I» в том, что с его помощью удалось наглядно продемонстрировать возможность использования спутников для передачи голоса, данных и видео между континентами. И это стало гигантским скачком вперед в создании глобальных коммуникаций, которыми мы пользуемся сегодня. «Telstar-1» уничтожил различия между телефонным звонком к себе домой из ближайшего телефона-автомата и звонком на другой континент. Более того, с момента вывода первого активного спутника на орбиту начался отсчет эры трансконтинентального телевидения.

Добавлено спустя 4 минуты 7 секунд:

это кусочек из моей книжки (надеюсь доделать всё полностью в июне)

Frocus
Просмотр профиля

Группа: Главные администраторы
Сообщений: 19219
Регистрация: 11.9.2004
Пользователь №: 11
Спасибо сказали: 10312 раза

Три «Экрана» – три судьбы

О.Урусов специально
для «Новостей космонавтики»

У спутников и ракет своя судьба, своя история. День 31 августа 1991 г., когда бывшие республики Советского Союза закрепили де-юре раздел государства, «водоразделом» прошел не только по судьбам людей, он разметал и космические аппараты. В соответствии с договоренностями, новые государства получали в собственность все, что находилось на их территории по состоянию на 31 августа 1991 г.
На Байконуре, отошедшем к Казахстану, в это время находился «Экран-М» №16 (11Ф647М №16Л), изготовленный в июле 1989 г. и прибывший на космодром в декабре 1990 г. С того времени он Байконур не покидал, но, поскольку спутник является собственностью Республики Казахстан, российские специалисты его только хранят и не имеют права не только на запуск спутника, но и на какие-либо технологические операции с ним. Снятие или замена какого-либо прибора на спутнике должны быть согласованы с соответствующими компетентными казахстанскими органами.
Самому Казахстану спутник не особенно нужен – для запуска в космос его нужно готовить, закупать «Протон», на все это требуются средства, причем для казахстанского бюджета немалые. Да и окупится ли ракета, если на ней полетит «казахстанский» «Экран», у которого всего два «ствола»? Может быть, спутник стоит запустить, обменяв часть его ресурсов на ракету-носитель? Судьба спутника будет решаться позже. Пока единственная задача, которую он выполнял в последнее время, – роль «дублера» при наземных испытаниях пусковой установки в рамках подготовки к летно-конструкторским испытаниям ракеты космического назначения «Протон-М». Спутник находился под обтекателем «Протона-М», когда его вывозили на пусковую установку в декабре прошлого года.
Следующий «Экран-М» – семнадцатый номер (11Ф647М №17Л) – был изготовлен ровно на год позднее; его создание было завершено в июне 1991 г. Естественно, этот спутник является собственностью Российской Федерации. На космодром Байконур «Экран-М» №17 был доставлен в декабре 1991 г. и вот уже почти десять лет ждет своего «звездного часа». Неизвестно, что будет с этим спутником в дальнейшем. Планируется, что КА «Экран-М» №17 отправят на завод-изготовитель в апреле 2001 г., где будут проведены работы по продлению его ресурса. Тогда, вероятно, и этот спутник можно будет вывести на орбиту при очередном запуске «Протона-М».
Третий «Экран-М», который сейчас имеется на космодроме, – №18 (11Ф647М №18Л). Развал Советского Союза сказался и на темпах производства спутников. Восемнадцатый «Экран-М» решетневцы изготовили в июне 1995 г., четыре года спустя после завершения работы с предыдущим спутником той же серии. Затем КА хранился на заводе; за это время его ресурс истек (общий ресурс спутника – 6 лет, из них три на орбите). Заводчане своевременно выполняли работы по продлению ресурса, планировали его запустить, но все как-то не складывались обстоятельства. Наконец, «Протон-М» подошел к летным испытаниям, для его первого запуска в качестве полезной нагрузки и запланировали «Экран-М». В феврале этого года спутник отправили на космодром. «Экран-М» №18 прибыл на Байконур 26 февраля 2001 г. Подготовка его к запуску на первой ракете «Протон-М» началась 5 марта 2001 г. «Протон-М» должен вывести «Экран-М» на орбиту 6 апреля.

Первый «Протон-М» вывел на орбиту последний «Экран-М»

В.Мохов. «Новости космонавтики»
Фото С.Казака

7 апреля 2001 г. в 06:47:00.525 ДМВ (03:47:00 UTC) с 24-й пусковой установки 81-й площадки космодрома Байконур был осуществлен первый пуск РН 8К82КМ «Протон-М» (серия 53501).
С использованием разгонного блока (РБ) 14С43 «Бриз-М» №88503 КА «Экран-М» №18Л был выведен на близкую к геостационарной орбиту:

— наклонение – 1.47°;
— высота в перигее – 35636 км;
— высота в апогее – 36731 км;
— период обращения – 1456.35 мин.

КА изготовлен в НПО прикладной механики имени академика М.Ф.Решетнева (г.Железногорск). Он будет эксплуатироваться Государственным предприятием «Космическая связь» (ГПКС).

И.Лисов. «Новости космонавтики»

Орбита и регистрация «Экрана»

Как и в предыдущем запуске с использованием разгонного блока «Бриз-М» (НК №8, 2000), Космическое командование (КК) США не смогло своевременно обнаружить и опознать связанные с ним объекты. Этому способствовали объективные причины: в силу использованной схемы выведения на низкой околоземной орбите ничего не осталось, а орбита КА отличалась от стационарной. А может, и субъективные: в США был вечер пятницы.
Первым в КК США обнаружили объект на околостационарной орбите. Его первый набор элементов был датирован 22:32 UTC 7 апреля. Так как к этому моменту уже улетела и была зарегистрирована американская марсианская станция, объект получил очередной номер 26736 и международное обозначение 2001-014A. Второй и третий объект (на околостационарной и переходной орбитах) были найдены 9 апреля. Еще через несколько дней КК США изменило обозначение российского КА на правильное 2001-013A, в соответствии с порядком запусков.
Номер
Международное обозначение
Объект
i, °
Hp, км
Ha, км
P, мин
Эпоха элементов

26736
2001-013A
Экран-М
2.04
34993
37875
1469.2
9 апреля, 23:27

26738
2001-013C
РБ Бриз-М
1.9?
35421
37470
1469.8
9 апреля, 23:30

26737
2001-013B
Бак РБ “Бриз-М”
47.95
931
35599
641.7
9 апреля, 10:34

Параметры орбиты объектов, рассчитанные по элементам КК США, приведены в таблице. Для каждого объекта дана первая надежно определенная орбита. Высоты приведены относительно поверхности эллипсоида.
Параметры орбиты КА и РБ свидетельствуют о том, что выведение прошло с отклонением от задания. КА был выведен на орбиту с периодом более суток и поэтому смещался от начальной точки 90° в западном направлении, хотя его расчетная точка стояния 99° лежала восточнее. По элементам за следующие дни видно, что 10–13 апреля дрейф аппарата был остановлен над 70°в.д. После этого спутник начал движение на восток и к 25 апреля был стабилизирован в точке 99°в.д.
По сообщению пресс-службы НПО ПМ, в ночь на 7 мая, к Дню радио, «Экран-М» №18 был успешно введен в штатную эксплуатацию. Восстановлено непосредственное вещание общероссийских телепрограмм на сеть недорогих коллективных и индивидуальных приемников, расположенных на северо-востоке России.

В.Мохов. «Новости космонавтики»

Спутник 11Ф647М «Экран-М» №18Л предназначен для теле- и радиовещания на территорию Сибири и Дальнего Востока. Это 21-й спутник серии «Экран», выведенный с 1976 г. на геостационарную орбиту, и 4-й модернизированный КА семейства «Экран-М» с 1987 г.
«Экраны» относятся к числу первых отечественных геостационарных КА. Подробная история их разработки и модернизации изложена в [1] и [2]. КА «Экран-М» имеет ту же базовую платформу КАУР-3, что и спутники «Радуга» («Грань») и «Горизонт». Его стартовая масса – 2050 кг, гарантийный срок работы КА – 3 года, технический ресурс – 6 лет.
Расчетная точка стояния спутника на геостационарной орбите – 99°в.д. Двигательная установка обеспечивает удержание в точке стояния в направлении запад-восток с точностью 0.5°. В источнике [3] говорится, что точность удержания север-юг составляет 2.0°. Однако, насколько можно судить по параметрам орбит ранее запущенных КА этой серии, коррекцию по широте они не проводят, из-за чего величина наклонения их орбиты постоянно растет и у самых старых аппаратов уже дошла до 14–15°.
Полезная нагрузка КА состоит из двух транспондеров. Используемая частота на передачу у первого ствола 714 МГц, у второго – 754 МГц; на прием у первого ствола – 6200 МГц, у второго – 6000 МГц. Малое числа транспондеров позволяет использовать чрезвычайно мощный передатчик (200 Вт).
Предыдущий «Экран-М» №15Л был выведен на орбиту еще 30 октября 1992 г. и выработал не только гарантийный срок эксплуатации, но и технический ресурс. Начиная с 1997 г. ежегодно планировался запуск нового КА на замену «дряхлеющего» 15-го. Но четыре года кряду по разным причинам этот запуск так и не был осуществлен.
Тем временем бортовые системы 15-го оказались на грани отказа. 15 января 2001 г. отказал первый транспондер. Вещание срочно было переведено на второй (см. НК №3, 2001, с.40).

Причина, по которой «Экран-М» использует для вещания лишь один транспондер, а второй остается в резерве, была в 27–28 марта 2001 г. обсуждена в интернет-конференции RU.SPACE. Как рассказал Всеволод Колюбакин, эксперт журнала «Телеспутник», ввиду того, что во время проектирования ретрансляционного блока «Экрана-М» его частоты толком не скоординировали, спутник стал создавать помехи системе распознавания «свой-чужой» и работа последней в районе аэродромов стала совершенно невозможной. Поэтому «Экран-М» использовал для трансляции исключительно один ствол, не создающий помех. Второй же оставался в резерве. – В.М.

Близкий конец второго транспондера тоже был предопределен. В связи с критичностью ситуации вопрос о запуске нового «Экрана-М» обсуждался даже на Совете безопасности России 25 января 2001 г.
В феврале 2001 г. начальник Госпредприятия «Космическая связь» Борис Антонюк сообщил, что «Экрану-М» требуется срочная замена, иначе Восточная Сибирь, Крайний Север и Дальний Восток с населением 20 млн человек останутся без телевидения.
Суть проблемы: в марте 2001 г., в период равноденствия, геостационарные аппараты начали попадать в тень – более чем на шесть часов в сутки. Для работы в тени использовались бортовые аккумуляторы. Но на «Экране-М», работающем уже третий гарантийный срок, емкости аккумуляторов хватало лишь на полчаса-час. Антонюк предупредил, что «Экран-М» при прохождении тени не только не сможет вести трансляцию, но и полностью выйдет из строя [4].
Это и произошло 15 марта: выйдя из земной тени, «Экран-М» №15Л на связь не вышел. Вещание ОРТ на Сибирь и часть Дальнего Востока было срочно переведено на резервный режим. Уже 16 марта специалистам Минсвязи удалось организовать передачу телепрограмм по магистральным и зональным релейным линиям до местных радиотелевизионных передающих центров. Тем самым удалось восстановить вещание ОРТ на все крупные города Сибири с охватом более половины телезрителей. К 19 марта благодаря использованию КА «Экспресс-А» №2Л («Экспресс-6А») в точке стояния 80°в.д. через систему связи «Енисей» была восстановлена большая часть вещания. Однако в полном объеме его удалось наладить только после вывода на орбиту нового «Экрана-М» [7].
Нынешний запуск «Экрана-М», видимо, станет последним. Эксплуатация КА непосредственного телевещания всего с двумя транспондерами давно стала экономически невыгодной. При нынешних тарифах средства, необходимые для запуска «Экрана-М» (порядка 205 млн руб), могут быть возвращены не ранее чем через девять лет.
Наиболее красочно ситуацию с использованием «Экрана-М» обрисовал Борис Антонюк: «ГПКС, хотя и государственная компания, все же занимается коммерческой деятельностью, наша задача – зарабатывать деньги. Как мы можем запустить спутник, срок существования которого три года, а срок окупаемости – девять лет? У того же государства, являющегося нашим учредителем, и Минсвязи, в чьем оперативном подчинении мы находимся, появятся к ГПКС вопросы по поводу такого бизнеса» [4].

2 апреля по итогам парламентских слушаний «О состоянии и перспективах развития российской телекоммуникационной отрасли» в Госдуме была выработана рекомендация Правительству РФ предоставить гарантии госпредприятию «Космическая связь» под внешние заимствования по японской и французской кредитным линиям в объеме 225 млн $. В проекте рекомендаций Правительству предлагается также в период до 2005 г. предусмотреть бюджетное финансирование производства семи РН «Протон-М» с РБ «Бриз М», которые выведут на орбиты перспективные КА связи и вещания «Экспресс-АМ». Кроме того, Правительству предлагается обеспечить за счет средств федерального бюджета финансирование и модернизацию до 2003 г. федеральных спутниковых сетей «Москва», «Экран» и «Орбита» в объеме 40 млн $, а также финансирование действующей системы подвижной президентской и правительственной космической связи в объеме 37 млн $. – В.М.

Решение проблемы видится в переходе на цифровое телевещание с использованием спутниковых антенн-«тарелок», практикуемое сейчас во всем мире. Однако такой переход связан с большими финансовыми затратами как государства и компаний (замена передающих систем, заказ КА нового типа), так и телезрителей (покупка антенн и всего сопутствующего оборудования).
По оценкам ГПКС, России в течение ближайших 3–4 лет необходимо затратить около 100 млн $ для перехода на цифровое телевещание. В течение ближайших 3–4 лет ГПКС планирует развернуть в РФ единую сеть приемопередающих станций цифрового формата. Всего предстоит модернизировать 14000 приемопередающих станций на территории страны. Уже в ближайшее время ГПКС планирует перевести на «цифру» 800 наземных станций на Дальнем Востоке. В настоящее время компания ведет монтаж 32 новых, а также модернизацию 12 существующих станций на Чукотке. Причем построение цифровой сети позволяет оказывать не только услуги по трансляции программ телевидения и радио, но также оказание услуг телефонной связи. Общие затраты по переходу на цифровое телевидение в России могут составить от 200 до 250 млн $. При этом на первом этапе предполагается перевести на цифровой формат три телевизионные программы, а затем расширить их количество до девяти [7].

В ходе пуска 7 апреля прошли первые летные испытания новой РН 8К82КМ «Протон-М», разработанной и изготовленной в ГКНПЦ имени М.В.Хруничева.

РН 8К82К «Протон-К», спроектированная в 1963–1964 гг. и эксплуатируемая с марта 1967 г., на данный момент серьезно морально устарела. Прежде всего, это касалось массы полезной нагрузки (ПН), запускаемой из Байконура на геостационарную (ГСО) и переходную к геостационарной (ГПО) орбиты. Последние два десятилетия наблюдалась устойчивая тенденция роста массы КА, предназначенных для работы на ГСО. Нынешний «Протон-К» уже не мог обеспечить выведения на целевые орбиты всех существующих коммерческих ПН.
Для расширения энергетических и эксплуатационных возможностей «Протона» уже давно прорабатывались различные варианты его модернизации (о некоторых из них см. статью И.Афанасьева «РН «Протон»: неслетавшие варианты», НК №11, 1998, с.46-47). Модернизация позволила бы «Протону» сохранить с таким трудом завоеванные позиции на мировом рынке космических услуг, а также расширить возможности по запуску российских КА гражданского и военного назначения. Государственным заказчиком на создание комплекса «Протон-М» выступили Министерство обороны РФ и Росавиакосмос.
В 1992 г. в КБ «Салют» началась разработка проекта модернизации «Протона», которая была в основном направлена на обновление элементной базы бортовой и наземной аппаратуры системы управления (СУ) и телеметрических измерений, повышение энерго-массовых возможностей и улучшение экологических характеристик РН. На последнем особенно настаивал Казахстан, на территории которого оказался космодром Байконур после развала СССР. Ход работ по модернизации определялся возможностями финансирования, которые в первой половине 1990-х годов были невелики. При скудном финансировании от Минобороны и Росавиакосмоса процесс работ долгое время был «вялотекущим» и реального выхода не имел: в те годы выполнялась только та часть работы, которая не требовала крупных вложений.
Однако с началом коммерческих запусков «Протона» у ГКНПЦ появилась возможность крупных вложений в собственные работы. Одним из основных направлений внутренних инвестиций стала модернизация «Протона». Благодаря этому в период 1998–2000 гг. произошло существенное продвижение в ходе работ по теме «Протон-М». Космический центр взял на себя основную часть финансирования, израсходовав за 3 года работ из собственных средств более 1 млрд руб.
Сложное финансовое положение, в котором по ряду причин Центр Хруничева оказался в 2000–01 гг., привело к существенному сокращению расходов по созданию «Протон-М». В этой связи ГКНПЦ продолжает прикладывать немало усилий с тем, чтобы получить основные средства для продолжения работ по данной теме из госбюджета.

Новое в старом «Протоне»

Главная цель модернизации «Протона», проводимой в несколько этапов, состояла в том, чтобы, существенно не меняя его габаритов и интерфейсов, улучшить тактико-технические характеристики. На первом этапе (1985–97 гг.) прежние двигатели 1-й ступени 11Д43 были заменены на 14Д14, форсированные на 7%. Вторым этапом стала замена РБ типа «Блок ДМ» на «Бриз М» (разработка с 1994, пуски в 1999 и 2000 гг.). Третий этап заключался, главным образом, в замене авионики. Затем предполагалось использовать в составе «Протона-М» криогенный разгонный блок КВРБ. Конструкция РН позволяет сделать это уже сейчас; все зависит от сроков проектирования и отработки блока.
Для обеспечения надежности в конструкции «Протона-М» максимально используются системы, агрегаты и узлы, уже успешно опробованные как на «Протоне-К», так и на других РН и РБ. Более 77% деталей, агрегатов и систем взяты с «Протона-К» неизменными. 18% агрегатов и систем модифицированы, их характеристики улучшены, и только 5% являются новыми.
Главным отличием «Протона-М» от «Протона-К» стала установка бортового цифрового вычислительного комплекса (БЦВК). Старая СУ была создана еще в 60-е годы и устарела и морально, и по элементной базе. Кроме того, производство этой системы велось на Украине.
Новую цифровую СУ для «Протона-М» на базе БЦВК разработал и изготовил НПЦ автоматики и приборостроения имени академика Н.А.Пилюгина. Базой для нее послужили система управления РН «Зенит-3SL» и РБ «Фрегат». Вес новой СУ уменьшился приблизительно на 20% по сравнению со старой и составил 200 кг. За счет использования современной элементной базы надежность системы должна повыситься. Кроме того, новая СУ не требует наземной системы наведения.
Переход на цифровую СУ позволил существенно расширить спектр возможных наклонений целевых орбит. Без маневра разгонного блока «Протон-К» мог выводить ПН только на наклонения 51.6°, 64.8° и 72.7°. Теперь, за счет пространственного маневра на активном участке полета, можно обеспечить и другие наклонения при использовании старых районов падения отработанных ступеней, а изменение программы выведения не требует замены части аппаратуры СУ, как на «Протоне-К».
Цифровая СУ позволяет выполнить маневры на активном участке для снижения аэродинамических нагрузок на РН, выполняя ограничения по параметрам «произведение скоростного напора на угол тангажа» и «произведение скоростного напора на угол рысканья». Становится возможным без существенного изменения конструкции РН установить на ней головные обтекатели больших размеров. Старая СУ «Протона-К» не могла парировать возможные отклонения, возникающие от скоростного напора и при порывах ветра, что приводило к большим нагрузкам на носитель, опасным для конструкции РН с большим ГО.
Цифровая СУ в сочетании с новой системой одновременного опорожнения баков обеспечивает более полную выработку бортового запаса топлива. Повышаются энергетические характеристики РН, а остатки вредных компонентов в отработавших ступенях унижаются вплоть до их полного исключения. Кроме того, за счет передачи на БЦВК вычислительных операций систем опорожнения баков и безопасности носителя существенно упростился состав этих двух бортовых электронных систем.
Используя «гибкую» программу выведения вместо «жесткой», удалось существенно снизить массу гарантийных запасов топлива на РН.

РН 8К82КМ «Протон-М»

«Жесткая» программа была рассчитана на то, чтобы РН в определенный момент времени проходила определенную точку траектории, имея заданный вектор скорости, а каждая из трех ее ступеней имела гарантийный запас топлива для парирования возмущений. «Гибкая» программа выведения рассчитана на использование бортового компьютера. Она задает лишь конечные условия выведения, чтобы ПН оказалась в заданный момент времени в требуемой точке с определенным вектором скорости. При этом РН движется не по «жесткой» траектории, а внутри «трубки» траекторий. БЦВК прямо в полете обрабатывает текущие параметры полета, выбирая наиболее оптимальную траекторию.
Гарантийный запас топлива остается только на третьей ступени РН, а ДУ первой и второй ступеней работают до полной выработки компонентов.
Поэтому общий гарантийный запас на РН с «гибким выведением» существенно ниже, чем с «жестким», за счет чего улучшились энергетические и экологические характеристики носителя.
Для улучшения экологической чистоты РН предусмотрен выброс на больших высотах полета из баков и магистралей остатков компонентов топлива, которые невозможно использовать из-за особенностей конструкции (технологический незабор). После остановки двигателей и отделения ступени будут открываться специальные клапаны на ДУ и остатки компонентов рассеются в воздухе, распадаясь под действием солнечного излучения на нетоксичные вещества.
На «Протоне-М» установлен новый комплект телеметрической аппаратуры СКУТ, разработанной в НПО измерительной техники на базе аналогичных систем для РН «Зенит» и «Рокот». Аппаратура СКУТ собирает цифровую информацию от СУ и передает ее по радиоканалу в цифровом виде на наземные приемные пункты, позволяя существенно автоматизировать процесс телеметрических измерений.
Прямо на заводе РН комплектуется новыми серебряно-цинковыми батареями, не требующими подзаряда и обслуживания во время всего срока эксплуатации. Они герметичны, безопасны и заряжаются перед установкой на борт.
Применение новой авионики и рост массы выводимой ПН потребовали внести изменения в конструкцию некоторых отсеков «Протона-М». Были усилены хвостовой отсек 3-й и передний отсек 2-й ступеней, но в целом конструкции ускорителей всех трех ступеней облегчены за счет использования новых неметаллических конструкционных материалов. Для размещения цифровой СУ разработан новый негерметичный приборный отсек 3-й ступени, изготовленный в основном из углепластиковых композитов.
Для модернизированного «Протона» разработаны новые, более легкие и объемные головные обтекатели, позволяющие увеличить объем для размещения ПН и дающие возможность проводить групповые запуски спутников*.

* Подробнее о вариантах ГО для РН «Протон-М» с РБ «Бриз М» и КВРБ см. НК №5, 1999, с.46-47.

Существенно изменен и наземный аппаратурный комплекс СУ на технической и стартовой позициях. Вместо больших залов с огромными шкафами на техпозиции теперь имеется лишь одна комната с компьютерами. Возросла точность диагностики при проверках: СУ сама определяет место неисправности с точностью до блока. Весь процесс электроиспытаний идет автоматически и полностью документируется. Предстартовая подготовка на ПУ тоже значительно автоматизирована, прежде всего с целью обеспечения оперативного ввода или изменения полетного задания. Ввод полетного задания упростился: вместо многочисленных перфокарт достаточно нескольких дискет. Да и время для данного процесса требуется в несколько раз меньше.
На «Протоне-М» нет привычной для старой ракеты системы прицеливания со сложной наземной аппаратурой: по данным бортовой гиростабилизированной платформы (ГСП), работающей в режиме гирокомпасирования, СУ обрабатывает информацию о поведении гироскопов ГСП и определяет азимут установки ракеты. Таким образом, происходит «привязка» ГСП к местному меридиану.

Стартовая масса РН без полезной нагрузки, ГО и адаптера составляет 689970 кг, длина (со стандартным обтекателем) – 57.2 м. На всех трех ступенях и на РБ используются одни компоненты топлива: несимметричный диметилгидразин и азотный тетраксид. Массово-энергетические характеристики ступеней «Протона-М» и РБ приведены в таблице 1, точностные параметры носителя при выведении ПН на различные типы орбит – в таблице 2. В таблице 3 проведено сравнение характеристик «Протона-К» и «Протона-М».
Табл. 1

Характеристики ступеней РН “Протон-М”

Параметр
1-я ступень
2-я ступень
3-я ступень
Бриз М

Сухая масса, кг
30600
11400
3700
2370

Масса топлива, кг
419400
156100
46600
19800

ДУ
6 х 14Д14
3 х 8Д411К +
8Д49 + 8Д811
1 х С5.98М

Тяга ДУ в вакууме, кН
6 х 1635
4 х 582
582 + 32
19.62

Подготовка к пуску

Для подготовки и проведения пусков нового носителя на космодроме Байконур были введены в строй технический (ТК) и стартовый (СК) комплексы. ТК оборудован в монтажно-заправочном корпусе 92А-50, где реконструирован (а по сути дела заново выстроен) новый зал и оборудовано одно рабочее место для сборки и испытаний РН «Протон-М». О ТК РБ «Бриз М» см. НК №8, 2000, с.55.
В апреле 1999 г. завершилась реконструкция стартового комплекса 8П882К (8П882КМ) – пусковой установки №24 на площадке 81. Теперь с нее можно проводить пуски как «Протона-К» с РБ семейства ДМ и РБ «Бриз-М», так и «Протона-М» с РБ «Бриз-М».
Табл. 2

Точность выведения ПН для РН “Протон-М” с РБ “Бриз М”
(в скобках даны отличающиеся параметры для “Блока ДМ”) [6]

Тип орбиты
Перигей
Апогей
Наклонение
Долгота восходящего узла
Период

(hкр.=175 км, i=51.6°)
±6 км
±15 км
±0.025° (±0.5°)
±0.15° (±0.025°)
±8 сек

(5500×35786 км, i=25.0°)
±400 км
±150 км
±0.5°
±0.5°
±550 сек (±100 сек)

геостационарная
эксцентриситет ±0.009
±0.75°
±1°
±20 мин

ТК и СК прошли цикл испытаний совместно с первым «Протоном-М», прибывшим на Байконур 3 июля 2000 г. После сборки носителя 13 июля на космодроме начались электрические испытания, в ходе которых был выявлен целый ряд серьезных замечаний по бортовой аппаратуре. Это вынудило Центр Хруничева даже на время приостановить работы и провести повторные комплексные испытания СУ.
Из-за проблем с новой СУ срок первого пуска постоянно «полз вправо». Датой старта «Протона-М» при его отправке на Байконур был конец августа 2000 г. Затем пошли ежемесячные переносы на сентябрь, ноябрь, декабрь…
Лишь 15 декабря «Протон-М» был вывезен из МЗК для комплексных испытаний на ПУ №24. Испытания проводились пять суток и включали в себя совместные проверки систем носителя, РБ и СК. Была пройдена несколько раз циклограмма предстартовой подготовки, исключая заправку баков ракеты топливом (заправка только имитировалась, хотя все клапаны топливных магистралей включались). В ходе комплексных испытаний без заправки, которые традиционно называются «сухим прогоном», появилось большое число замечаний, из-за чего было принято решение в январе провести повторный «сухой прогон». В результате пуск «Протона-М» был отложен до 2 марта.
Табл. 3

Сравнительные характеристики РН “Протон-К” и “Протон-М”

Характеристики
Протон-М/
Блок ДМ
Протон-К/
Бриз М

Масса полезной нагрузки, т:

• низкая орбита (без РБ)

186х222 км, i=51.6°
19.76
21.00

hкр.=175 км, i=64.8°
19.30
20.61

hкр.=170 км, i=72.7°
18.90
19.97

(hкр.=36000 км, i=0°)
1.88
2.92

ha =36000 км, i=51.6°
6.5
7.8

ha =36000 км, i=7°
3.5
5.0

Объем для размещения

полезной нагрузки под

стандартным обтекателем, м3
65
100

• первая ступень
31.0
30.6

• вторая ступень
11.75
11.4

• третья ступень
4.15
3.7

Климатические параметры для запусков РН “Протон-М”: температура от -40°С до +45°С, скорость ветра – 16.5 м/с (при стандартном обтекателе).

6 февраля началась заключительная подготовка к запуску, включая подготовку ПН – «Экрана-М». Из-за продолжавшихся проблем с СУ ракеты и замечаний к аппаратуре КА пуск пришлось перенести сначала на 16 марта, а затем на 06:47 ДМВ 6 апреля.
2 апреля РН с КА была установлена на ПУ №24. Однако вечером 5 апреля на последнем этапе предстартовой подготовки была выявлена неготовность к запуску бортовых батарей КА и предприняты меры по устранению выявленных замечаний. В ходе последующих повторных проверок никаких сбоев обнаружено не было, но пуск пришлось перенести на сутки.
Как сказал агентству «Интерфакс-Казахстан» председатель Госкомиссии по пуску, заместитель гендиректора Росавиакосмоса Александр Кузнецов, «старт 6 апреля был отложен из-за отсутствия сигнала датчика, свидетельствующего о завершении зарядки батарей космического аппарата». После проведенной проверки было установлено, что зарядка на самом деле осуществилась, а неисправен датчик. Кроме того, по словам Кузнецова, «произошел сбой одного из микропроцессоров РН, обрабатывающего телеметрическую информацию». По мнению председателя госкомиссии, телеметрический датчик «неудачно спроектирован, но это напрямую не могло повлиять на старт РН и запуск КА».
Особенностью первого «Протона-М» было то, что на нем стояли последние комплекты немодернизированных двигателей 2-й и 3-й ступеней, доработка которых стала обязательной после двух аварий «Протонов» в 1999 г. Оба комплекта прошли тщательные исследования и получили сертификат летной годности.
При пуске 7 апреля аппарат выведен на орбиту, отличающуюся от расчетной, но может использоваться по целевому назначению. По имеющимся данным трудно судить, превышает ли отклонение установленные пределы и, соответственно, должен ли пуск классифицироваться как полностью или частично успешный.

В 2001 г. Центр Хруничева планирует изготовить еще две РН «Протон-М». С помощью одной из них, возможно, будет выведен на орбиту КА «Альтаир» для обеспечения связи с российским сегментом МКС. Второй носитель может быть использован в 2002 г. Для выполнения всего объема летно-конструкторских испытаний «Протона-М» намечено провести десять пусков носителя в течение ближайших четырех лет.
Несмотря на задержки при подготовке первого испытательного пуска «Протона-М», его разработчики связывают с ним свои основные надежды в области коммерческих запусков иностранных КА. По мнению Генерального директора ГКНПЦ имени М.В.Хруничева Александра Медведева, «Протон-М» позволяет Центру и в целом России прочно удерживать свои позиции на мировом рынке пусковых космических услуг.
Маркетингом нового носителя, как и «Протона-К», занимается совместное предприятие International Launch Services (ILS). Если в 2001–02 гг. успешно пройдут 2–3 испытательных пуска, то с 2003 г. начнется коммерческое использование носителя. На первый и второй кварталы 2003 г. на «Протоне-М» намечены запуски КА Astrolink-1 и Astro-link-2 производства Lockheed Martin. На эти пуски уже заключены твердые контракты.
Ряд заказчиков, подписавших контракты на запуск своих КА на «Протоне», пока не определились, какой тип носителя («Протон-К» с РБ ДМ3 или «Протон-М» с РБ «Бриз-М») им использовать. Их мнение будет зависеть от хода испытаний «Протона-М». Так, на этом носителе могут выйти на орбиты КА GE-1i (по контракту пуск намечен на первый квартал 2003 г.), группы КА Teledesic (твердый контракт на два пуска в третьем квартале 2003 г. и еще один возможный опционный пуск в четвертом квартале того же года), КА GE-15 (опционный пуск в 2003 г.). По требованию ILS, в выборе носителя заказчик должен определиться как минимум за 18 месяцев до пуска. Это время необходимо для изготовления РН.
Кроме того, прорабатываются варианты запуска на «Протоне-М» в 2003 г. КА Anik F3, Inmarsat 4 и одного из КА семейства Astra, а в 2004 г. по опциону, предусмотренному контрактом, – КА GE-16, GE-3i и GE-4i. Всего же за 2003–05 гг. Центр Хруничева планирует 13–15 коммерческих пусков «Протона-М». За счет этих стартов ГКНПЦ рассчитывает вернуть себе средства, затраченные на разработку новой модификации РН, и финансировать работы по КВРБ.

Источники:
1. НПО ПМ. Сорок космических лет. Железногорск, 1999.
2. С.Голотюк. Спутникостроители с берегов Енисея // Новости космонавтики №10, 1999, с.65-66.
3. Информация ГПКС (http://www.rscc.ru).
4. Газета «Ведомости», 12.02.2001.
5. Материалы конференции пользователей ILS ’97 и ILS ’99.
6. Proton Launch Vehicle Mission Planner’s Guide. Revision 4. ILS, March 1999.
7. В.Ленский. Перспектива «Протона» // «Все для Родины», №34 от 13 ноября 2000 г.
8. «Интерфакс», март-апрель 2001 г.

Спутник "Экран-М"
В. Колюбакин Теле-Спутник — 6(68) Июнь 2001 г.

7 апреля с космодрома Байконур РН "Протон-М" с РБ "Бриз-М" успешно запущен спутник "Экран-М". 8 апреля КА штатно сориентирован на Землю. Все бригады и расчеты управленцев на 9 апреля 2001 г. отработали успешно, разработчики удовлетворены телеметрической информацией и работой спутника. В период с 10 по 20 апреля планируется провести на спутнике выдачу ряда корректирующих импульсов бортовой двигательной установки для коррекции орбиты и приведения спутника в рабочую точку стояния — 99° в.д. После этого в соответствии с эксплуатационной документацией спутник "Экран-М", имеющий мощные высокочастотные передающие тракты, должен "отстояться" 10 суток для исключения угрозы высоковольтных пробоев. Ожидается, что после 5-дневных проверок бортового ретранслятора с 7 мая спутник сможет приступить к штатной трансляции общероссийских телевизионных программ на обширную сеть приемных станций в зоне обслуживания, охватывающей территорию Сибири и северо-востока страны. Первоначально назначенный на 6 апреля запуск был отложен из-за обнаруженной неисправности бортовых батарей КА.

К началу 70-х годов на территории СССР уже действовала система спутникового вещания "Орбита", космическим сегментом которой служили спутники "Молния". Сеть насчитывала около 70 наземных ретрансляционных станций и охватывала около 1/5 территории страны и 80% населения. Однако большие малозаселенные регионы оставались вне зоны охвата "Орбиты". Создание в этих регионах традиционных для того времени приемно-передающих станций требовало больших материальных вложений, поэтому было решено создать систему спутникового вещания с использованием наиболее дешевых наземных станций. В начале 70-х в НПО ПМ началась разработка спутника "Экран". Для удешевления наземных станций в первую очередь требовалось создать спутник с более высокой, чем ранее, мощностью передающего сигнала. Эта задача в свою очередь ставила разработчиков перед проблемой обеспечения аппарата необходимым количеством энергии и более "строгой" системой терморегулирования блока полезной нагрузки. Для КА "Экран-М" были разработаны принципиально новые системы солнечных батарей, система терморегулирования и система управления. Также был отработан полностью новый цикл проведения испытаний систем.

26 октября 1976 г. первый "Экран" был выведен на орбиту. Вывод этого спутника означал новый этап в развитии спутниковой связи СССР. Характеристики спутника (мощность передатчика — 300 Вт, мощность, подводимая к антенне — 200 Вт) позволяли осуществлять прием на сравнительно небольшие и недорогие приемные станции. Также, исходя из задачи удешевления земных станций, был выбран и рабочий диапазон — 0,62-0,79 ГГц, совмещенный с диапазоном наземного вещания. Системы спутникового телевещания стали разворачиваться в маленьких населенных пунктах. Появились приемные станции и на судах Северного морского пути. Первые "Экраны" были оборудованы одним транспондером и осуществляли трансляцию 1-й программы Центрального телевидения. Международные правила, регламентирующие уровень сигнала на территории сопредельных государств в рабочем диапазоне, и невозможность создания антенны с требуемыми характеристиками не позволили расширить зону обслуживания спутниковой системы, как это планировалось ранее. Значение системы "Экран" очень хорошо проиллюстрировал 1978 г., когда в результате целого ряда аварий на орбите не осталось ни одного работающего аппарата. Тогда на орбите существовала группировка из двух КА "Экран", система работала уже почти два года, и телевидение прочно вошло в повседневный быт людей, живущих в маленьких городах и поселках на Крайнем Севере.

1 — -1 дБ
2 — -3 дБ
3 — -10 дБ
ЭИИМ в центре луча — 49 дБВт

25 мая 1978 г. состоялся запуск третьего спутника "Экран", который должен был заменить на орбите уже выработавший свой ресурс КА. Однако этот запуск из-за отказа "Протона" оказался неудачным. В короткие сроки был подготовлен резервный аппарат, и 18 августа состоялся следующий запуск. Однако и он оказался неудачным. Спутник на орбиту выведен не был. Комиссия по расследованию аварий РН "Протон" довольно быстро нашла их причину, и все замечания были устранены. Очередной носитель подготовили к пуску, но на тот момент уже не оставалось готовых к запуску спутников. Было решено проверить работу носителя, произведя запуск КА "Радуга". Этот запуск прошел успешно.

17 октября 1978 г. "Протон" с очередным "Экраном" стартовал с космодрома. Все были уверены в успехе, но и на этот раз спутник на орбиту не вышел, улетев, как говорят, "за бугор". Система "Экран" перестала работать, люди остались без телевидения. Какова реакция людей, лишившихся любимых передач и фильмов, мы недавно видели, когда тележурналисты опрашивали москвичей после пожара на Останкинской башне. Встречались и такие ответы: "Не знаю даже, как мы жить будем". В основном же все сходились на том, что без телевизора жизнь станет гораздо хуже. Теперь можно представить, что ощущали люди где-нибудь в Норильске или на Диксоне, оказавшись перед погасшим экраном. Дело доходило до пикетирования райкомов и горкомов партии. Сейчас нас уже трудно удивить демонстрациями перед государственными учреждениями, а тогда, в середине 70-х, это было ЧП. Нельзя забывать, что телевидение тогда имело гораздо более идеологический уклон, чем сейчас. Поэтому не удивительно, что подготовку нового спутника к запуску и исправление неполадок в работе носителя взял под свой контроль главный идеолог Советского Союза М.А. Суслов. Тем более что именно в то время полным ходом шла "стройка века" — создание Байкало-Амурской магистрали, и системе "Экран" отводилась главная роль в обеспечении строителей бесперебойным телевещанием. Возмущенные письма от телезрителей пересылались напрямую министру общего машиностроения (в чьем ведении находилось создание телевизионных спутников) Афанасьеву, который, по воспоминаниям работников НПО ПМ, возмущенно тряс ими на совещаниях по "Экрану". Но в конце концов общими усилиями удалось выйти из прорыва, и с 1979 г. система "Экран" снова заработала, и больше перебоев в ее работе не было.

Несмотря на большой прорыв в обеспечении населения телевидением, обусловленный запусками спутников "Экран", характеристики этого аппарата довольно скоро перестали удовлетворять потребителей. Во-первых, зрители хотели смотреть и вторую общесоюзную программу, во-вторых, зона покрытия "Экрана" охватывала 4 часовых пояса, и многие могли смотреть передачи только в крайне неудобное для них время. Эти факты вызывали недовольство и очередной поток писем во всевозможные организации. Поэтому в 1984 г. началась разработка следующей модификации спутника — "Экран-М". От своего предшественника он отличался тем, что был оборудован не одним, а двумя транспондерами. Первый "Экран-М" вышел на орбиту 27 декабря 1987 года. Блок полезной нагрузки спутника был разработан в НИИ Радио. При той же общей мощности электропитания (2 кВт) удалось установить два транспондера с мощностью передатчиков по 200 Вт. Однако задействовать второй транспондер на территории СССР (а позднее СНГ) не представлялось возможным, так как вопреки регламентам регулирующих организаций на его частоте работали автоответчики "свой-чужой" на военных и гражданских самолетах, что создавало большие помехи работе системы в районах аэропортов.

Всего было запущено три спутника "Экран-М" и установлено около 10 тысяч ретрансляционных приемно-передающих станций. Спутник, запущенный в апреле 2001 г., стал последним "Экраном", выведенным на орбиту. Строго говоря, спутники такого класса уже не оправдывают себя экономически. Но в данный момент на "Экран-М" в орбитальной позиции 99° в.д. "завязана" очень большая ретрансляционная сеть. Если учесть, что некоторые из 10 тысяч приемно-передающих станций ретранслируют сигнал не просто на группу потребителей, а на другую ретрансляционную сеть приемно-передающих станций, то становится понятным резон дорогостоящего запуска такого невыгодного спутника.
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СПУТНИКА "ЭКРАН-М" (международное обозначение "Стационар-Т")
Орбитальная позиция 99° в.д.
Минимально гарантированный срок службы 3 года
Точность удержания на орбите в течение гарантированного срока службы:
— в направлении запад-восток ± 0,5°
— в направлении север-юг ± 2,0°
ЧАСТОТНЫЙ ПЛАН
№ транспондера Центральная частота на прием (МГц) Центральная частота на передачу (МГц)
1 6200 714
2 6000 754
ПОЛЯРИЗАЦИЯ СИГНАЛА
на линии вверх — круговая, левого вращения
на линии вниз — круговая, правого вращения
Зона обслуживания определяется контуром усиления -3 дБ для диаграммы направленности бортовой антенны. При этом угол места антенны земной станции в зоне обслуживания должен быть не менее 5°.
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ТРАНСПОНДЕРОВ ИСЗ "ЭКРАН-М"
Транспондер 1 2
ШДН* приемной антенны, град. х град. 3,5 х 3,5 3,5 х 3,5
Добротность, дБ/К -12 -12
ШДН передающей антенны, град. х град. 3,0 х 10,5 3,0 х 10,5
ЭИИМ насыщения, дБВт 49 49

*ШДН — Ширина диаграммы направленности

Полоса транспондеров по уровню -2 дБ: 24 МГц;

Избирательность транспондеров при расстройке ±24 МГц от центральной частоты, не хуже -20 дБ.

История спутникового телевизионного вещания

Идея вещания через спутники разработана задолго до первого запуска спутника-ретранслятора. Причина использования спутников как ретрансляторов сигнала банальна: так дешевле! Поясню на простом примере. Обычная эфирная антенна принимает сигнал с телестанции, сигнал на которую передан другой станцией. Возникает цепь телестанций, их называют наземными радиорелейными постами или ретрансляторами.

Рис. 1.1.1. Релейный метод передачи сигнала на большие расстояния

Но расстояние между этими ретрансляторами не может быть большим: сигналы затухают в атмосфере, так как на их распространение влияет погода, всевозможные преграды: деревья, высотные строения. При проектировании ретрансляционных сетей необходимо учитывать множество требований. Например, нельзя использовать одинаковые частоты между тремя ближайшими станциями, иначе это приведет к взаимным помехам, и жители, проживающие на границе нескольких станций, не смогут устойчиво принимать сигналы. Наша страна занимает огромную территорию. Соответственно, для покрытия больших расстояний нужно множество таких ретрансляторов, что требует немалых экономических затрат. Спутниковые системы связи не имеют таких ограничений, они могут ретранслировать сигнал на огромные территории.

Интересная справка: расстояние от спутника до Земли весьма велико, до 40000 км. Поэтому при передаче появляются заметные задержки сигнала. Например, электромагнитная волна от Земли до спутника и обратно, с учетом задержки сигнала в аппаратуре, «путешествует» 2…5 секунд. Это делает бессмысленным передачу сигналов точного времени обычными методами.

Впервые вывести летательные аппараты в верхние слои атмосферы попытались инженеры фашистской Германии, создав управляемое ракетное «оружие возмездия». В 1944 году немецкими ракетами «Фау-1» был обстрелян Лондон с целью деморализации боевого духа населения и защитников города и выведения Великобритании из войны. В сентябре того же года немцы применили усовершенствованные «Фау-2», достигавшие таких высот, что система противовоздушной обороны английской столицы оказалась бессильной. Своих целей гитлеровцы не добились, но привлекли внимание множества специалистов к разработкам ракетного оружия.
Кстати! Двигатели этих ракет работали на чистом спирте…

Один из офицеров британской армии, будущий писатель-фантаст Артур Кларк (род. в 1917 г, умер 19 марта 2008 года ), в 1945 году опубликовал статью в журнале «Wireless World», где предложил принцип спутниковой связи и возможности превращения подобных ракет в «неземные ретрансляторы».

Рис. 1.1.2. Артур Кларк

Причем он рассчитал геостационарную орбиту, на которой, по его мнению, достаточно было расположить три спутника, чтобы покрыть УКВ вещанием всю планету. Электроэнергию для радиопередатчика автор статьи предлагал извлекать из света при помощи солнечных батарей. Практики рассматривали статью как научно-фантастическую, думается, и сам автор не осознавал, что его предложения очень скоро изменят мир. Артур Кларк полагал, что на реализацию идеи потребуется 50 лет.

Впоследствии идея спутникового теле- и радиовещания принесла автору множество наград, в том числе международную премию имени Маркони, золотую медаль Института Франклина, премию Линдберга и другие. Международный астрономический союз «International Astronomical Union» официально присвоил геостационарной орбите наименование «Орбита Кларка» («The Clarke Orbit»).

В 1954 году Джон Пирс (директор по исследованиям Лабораторий Белла), ничего не подозревая о проекте Кларка, предложил похожую концепцию в разговоре с группой инженеров Принстонского университета.

(1.2) История развития спутникового вещания в СССР

Поднять ретранслятор на возможно высокую точку при помощи самолета предлагал еще П. В. Шмаков 1937 году. Но только спустя 20 лет, в 1957 году, во время VI Всемирного фестиваля молодежи и студентов в Москве, идею осуществили. На высоту четырех километров поднялись самолеты «ЛИ-2» с активными передатчиками на бортах, что дало возможность экспериментально транслировать фестиваль в Смоленск, Киев и Минск.

13 мая 1946 года Совет министров СССР принял развернутое Постановление по вопросам реактивного вооружения, создание которого объявлялось важнейшей государственной задачей. Документ предписывал организацию специального комитета по реактивной технике и десятков новых предприятий: научно-исследовательских институтов, конструкторских бюро; заводы перепрофилировались на производство новой техники, создавались полигоны для испытаний. На базе артиллерийского завода №88 был развернут Государственный союзный научно-исследовательский институт (НИИ-88), ставший впоследствии головной организацией по всему комплексу работ в данной области. 9 августа того же года приказом министра обороны Королев был назначен главным конструктором баллистических ракет дальнего действия, а 30 августа он стал начальником отдела баллистических ракет СКБ НИИ-88. 17 сентября начались летно-конструкторские испытания «изделия № 1» — ракеты «Р-1».

На первом этапе (до 1954 года) разработка идеи запуска спутника велась в условиях непонимания и противодействия. В нашей стране главным идеологом и руководителем практической работы по осуществлению выхода в космическое пространство был Сергей Павлович Королев (1907 — 1966).

Рис. 1.2.1. Сергей Павлович Королев

26 июня 1954 года Королев представил министру оборонной промышленности Дмитрию Устинову докладную записку «Об искусственном спутнике Земли». В записке говорилось: «В настоящее время имеются реальные технические возможности достижения с помощью ракет скорости, достаточной для создания искусственного спутника Земли. Наиболее реальным и осуществимым в кратчайший срок является создание искусственного спутника Земли в виде автоматического прибора, который был бы снабжен научной аппаратурой, имел радиосвязь с Землей и обращался вокруг Земли на расстоянии порядка 170…1100 км от ее поверхности. Такой прибор будем называть простейшим спутником».

1955 год. СССР активно работает над созданием ИСЗ. 30 января 1956 года Совет министров СССР принимает постановление о разработке объекта «Д» (ИСЗ весом 1000…1400 кг и с научной аппаратурой на 200…300 кг). Срок запуска — 1957 год. Эскизный проект готов уже к июню. Ведется разработка наземного командно-измерительного комплекса (КИК) для обеспечения полета спутника. Постановлением Совета Министров СССР от 3 сентября 1956 года на территории нашей страны вдоль трассы полета было предписано организовать семь наземных измерительных пунктов (НИП). Задача возлагалась на Министерство обороны, головной организацией определен НИИ-4. К концу 1956 года выяснилось, что к назначенному сроку подготовить объект «Д» не удастся, и было принято решение срочно разработать небольшой простой спутник.

7 февраля 1957 года вышло постановление Совета министров СССР о запуске «Первого ИСЗ».
4 октября 1957 года в 22 ч 28 мин. по московскому времени «Спутник-1» был выведен на орбиту. Первые сигналы из космоса он начал подавать сразу после отделения от последней ступени ракеты.

Рис. 1.2.2. Первый искусственный спутник Земли

По заводской документации спутник назывался «ПС-1», то есть простейший спутник. Он был устроен довольно просто.

Рис. 1.2.3. Устройство первого ИСЗ

На борту спутника была установлена система терморегулирования, источники электропитания, два радиопередатчика, работавших на разных частотах и подающих сигналы в виде телеграфных посылок (знаменитое «бип-бип-бип»).

В готовом виде «Спутник-1» (такое название он получил) весил всего 83,6 кг; его диаметр составил 58 см. Для лучшего отражения солнечного света и создания необходимого теплового режима корпус выполнили из алюминиевого сплава. Электропитание аппарата обеспечивали серебряно-цинковые аккумуляторы, способные работать в течение 2. 3 недель. Внутри аппарата размещались два радиопередатчика, передающие информацию о давлении и температуре внутри спутника. С помощью полученных данных ученые изучали условия прохождения радиоволн из космоса на Землю. Передатчики работали поочередно, сменяясь после непрерывной работы, в течение 14 сек. На внешней поверхности аппарата установили четыре стержневидные антенны длиной 2,9 м, занимающие рабочее положение после выхода на орбиту. Такая четырех антенная система снижала влияние вращения «Спутника-1» на качество принимаемых на Земле сигналов. Во внутреннем пространстве сферы, заполненной азотом, постоянная температура поддерживалась с помощью вентиляции, регулируемой специальными температурными датчиками.

Спутник находился на орбите 92 дня (до 4 января 1958-го), совершив 1440 оборотов, затрачивая на каждый виток 96 мин. 10,2 сек. После чего сгорел в плотных слоях атмосферы. Максимальная его удаленность от поверхности Земли составила 947 км. Аппарат был выведен на орбиту с перигеем 228 и апогеем 947 км. Но этот день стал началом новой, космической эры человечества, а русское слово «спутник» вошло во многие языки мира.
Первая официальная фотография советского спутника была сделана 17 октября телескопом обсерватории Южной Калифорнии. То, что это именно спутник, можно было понять по его перемещению относительно двух звезд в созвездии «Возничего». Международные договоры предусматривали, что космический аппарат называется спутником, если он совершит не менее одного оборота вокруг Земли, в противном случае его считают ракетным зондом. Спутник с установленными радиопередатчиками считается активным. Примером пассивного спутника стал знаменитый американский шар «Эхо-1» (12 августа 1960 года) с алюминиевым покрытием для отражения радиосигнала.

Реакция мировой общественности на это событие оказалась весьма бурной. Равнодушных не было. Миллионы и миллионы «простых людей» планеты восприняли это событие как величайшее достижение человеческой мысли и духа. Время прохождения спутника над теми или иными населенными пунктами заранее объявлялось в печати, и люди на разных континентах выходили ночью из своих домов, смотрели на небо и видели: среди привычных неподвижных звезд одна — движется! А русское слово «спутник» превратилось из слова технического в общеупотребительное.

В США запуск первого спутника произвел настоящий шок. Оказалось вдруг, что СССР, страна, не успевшая еще толком оправиться от войны, имеет мощный научный, промышленный и военный потенциал и что с ней надо считаться. Престиж США как мирового лидера в научно-технической и военной области пошатнулся. Это вызвало недоумение и страх: в небе над головой беспрепятственно и безнаказанно летает чужой аппарат! И нет уже чувства защищенности и сознания собственного превосходства. Это было событием не только для руководящей верхушки США, но и для миллионов простых американцев. О глубине потрясения свидетельствуют слова одного из высокопоставленных политических деятелей: «Я не верю, что это поколение американцев желает примириться с мыслью, что каждую ночь приходится засыпать при свете коммунистической луны».

Исторический факт: Американские ученые смогли осуществить запуск первого спутника лишь 1 февраля 1958 года.
3 ноября того же 1957 года запущен второй спутник весом 508,3 кг. Это была уже настоящая научная лаборатория. Впервые в космическое пространство отправилось высокоорганизованное живое существо — собака Лайка.
В ноябре 1957 года. к Первому секретарю ЦК КПСС Н. С. Хрущеву обратилась группа специалистов (С. В. Новаковский, С. И. Катаев, Л. А. Дружкин) с предложением начать работы по реализации космического вещания. Ученым было ясно, что выбор спутника в качестве высокой «точки подвеса» идеален: в безвоздушном пространстве радиоволны распространяются почти без затухания, чего нельзя сказать об атмосфере Земли.

В 1965 году. в СССР уже эксплуатировался искусственный спутник Земли — ИЗС «Молния-1» с орбитой в виде эллипса. Спутник при движении по эллиптической орбите вокруг Земли в некоторые периоды времени находился вне видимости земного пункта приема что вело к перерывам космической связи. Для ликвидации этого нежелательного явления требовалось несколько спутников (система спутников).

Сам спутник имел две параболические антенны: одну рабочую и одну резервную. 23 апреля 1965 г была осуществлена первая трансляция ТВ сигнала из Владивостока в Москву при помощи советского спутника связи «Молния» в СССР. В 1966г провели несколько опытных передач «Москва — Париж».

В 1967 года начала действовать система Российского спутникового ТВ «ОРБИТА». Она позволяла через искусственный спутник Земли передавать одну программу Центрального телевидения: «Первый канал». Для нее использовали параболические антенны диаметром 12 метров и фокусным расстоянием 3м, усилители работали в жидком азоте. Алюминиевая «тарелка» весила почти 30 тонн. На территории страны было установлено несколько приемных станций. Из-за сложной орбиты движения спутника постоянно осуществлялась подстройка приемной антенны под спутник.

В 1975 году был запущен спутник «Радуга» с периодом 23ч 54м и наклоном орбиты 0,3 градуса для расширения возможности «ОРБИТЫ». Приемные станции «Орбита» были построены практически во всех крупных городах отдаленных районов Сибири, Крайнего Севера, Дальнего Востока. В то же время строительство таких станций в малых населенных пунктах оказалось невыгодно. Поэтому дальнейшее развитие системы «Орбита» было прекращено.

В 1976 году ввели в эксплуатацию спутник «Экран». Он предназначался для обеспечения ТВ вещанием районов Сибири и Дальнего. Вещание производилось на частоте 700 МГц с мощность передатчика 200 Вт. При этом земные приемные станций были простоты по конструкции.

В 1979 году в действие вступила новая распределительная спутниковая система «Москва» в диапазонах 6/4 ГГц.
В 1980 году начал эксплуатироваться спутник «Горизонт», имеющий мощный 40-ваттный передатчик диапазона 4 ГГц («С» диапазон) для передачи ТВ сигналов на относительно простые земные приемные станции системы «Москва». На ИСЗ «Горизонт» имелся также один передатчик диапазона 11 ГГц («Ку» диапазон), применяемый для передачи ТВ программ. Использование систем «Экран» и «Москва» (9 спутников) позволило организовать распределение двух ТВ программ, формируемых в Москве по всей территории СССР с учетом временного сдвига для вещания в удобное для зрителей время.

(1.3) Первые шаги спутникового телевещания

Первым спутником, при помощи которого осуществили передачу телевизионного сигнала, был американский спутник «Telstar-I», выведенный на эллиптическую орбиту 10 июля 1962 г.

Рис. 1.3.1. Американский ИСЗ «Telstar-1»

Но это была не геостационарная орбита. До «пояса Кларка» США удалось добраться лишь 26 июля 1963 года со спутником связи «Syncom 2» (Synchronous Communications Satellite)

Строительство спутника «Telstar-1» обошлось стране в 6 млн. долларов. По тем временам это были довольно приличные деньги. Проектирование и производство спутника были выполнены в очень сжатые сроки: конструкторы взялись за проект осенью 1960 года, а летом 1962 года он уже работал на орбите.

Шарообразный спутник имел диаметр 88 см и питался от 3600 солнечных элементов. Он был вполне универсальным: передавал телевизионный сигнал, телефонные, телеграфные и радиосообщения по всей территории земного шара.

11 июля 1962 года, на следующий день после того, как ракета-носитель «Delta», стартовавшая с мыса Канаверал во Флориде, вывела этот спутник на орбиту, специалисты компании «AT&T» («American Telephone and Telegraph») провели экспериментальный сеанс спутниковой связи между США, Англией и Францией. Впервые был осуществлен трансатлантический видеоперегон при помощи спутника. Зрители американского кабельного телевидения увидели изображение национального флага, развевающегося над американской наземной станцией в Андовере. А затем на их экранах появились аналогичные изображения с наземных станций во Франции и Англии. Новый спутник связи разжег воображение людей во всем мире. Суммарная телевизионная аудитория, наблюдавшая дебют «Telstar-1», исчислялась сотнями миллионов.

А 16 июля 1962 года эта же компания провела первый пробный телесеанс передачи цветного телевизионного сигнала между Америкой и Европой с помощью этого же спутника.

Данный спутник стал технологическим прорывом для своего времени. В нем были реализованы десятки оригинальных инноваций «Лабораторий Белла». Например, его питание обеспечивалось 3,600 солнечными батареями, изобретенными в «Лабораториях Белла» в 1954 году, а для микроволнового передатчика в спутнике использовались лампы бегущей волны, придуманные в Европе во время Второй мировой войны и усовершенствованные Пирсом в 50-х годах. «Лаборатории Белла» разработали систему управления для ракеты-носителя, которая выводила «Telstar-1» на орбиту, а также наземные станции и антенны, позволявшие вести спутник.

Оборудование этого спутника позволяло одновременно передавать либо один телевизионный канал, либо около 500 телефонных звонков (современные телекоммуникационные спутники могут передавать уже более 500 телевизионных каналов и несколько тысяч телефонных звонков). Первый телефонный разговор через спутник состоялся между председателем совета директоров компании AT&T Фредом Каппелем и вице-президентом США Линдоном.

На орбите «Telstar-1» проработал по сегодняшним меркам совсем недолго — всего 7 месяцев — и прекратил работу в феврале 1963 года. За это время он успел поучаствовать в прямых трансляциях бейсбольных матчей, концертов, репортажей с Всемирной выставки в Сиэтле и с пресс-конференций президента США. Через «Telstar-1» шел обмен видеотрансляциями между США и 16 европейскими странами.

Одна из основных заслуг первого «Telstar-1» в том, что с его помощью удалось наглядно продемонстрировать возможность использования спутников для передачи голоса, данных и видеоинформации между континентами. И это стало гигантским скачком вперед в создании глобальных коммуникаций, которыми мы пользуемся сегодня. «Telstar-1» уничтожил различия между телефонным звонком к себе домой из ближайшего телефона-автомата и звонком на другой континент. Более того, с момента вывода первого активного спутника на орбиту начался отсчет эры трансконтинентального телевидения.

(1.4) Новая эра. «НТВ Плюс»

Эра подлинно спутникового телевидения непосредственного приема в России была открыта компанией «НТВ Плюс». Непосредственным приемом называют метод приема сигнала от спутника индивидуальной приемной спутниковой антенной, которая установлена непосредственно у потребителя, т.е. абонент принимает сигнал со спутника индивидуальной антенной, без использования наземного ретранслятора.

В январе 1994 и ноябре 1995 года на геостационарную орбиту были выведены спутники телевизионной ретрансляции типа «Галс-1» и «Галс-2». Спутник «Галс-1» был выведен на геостационарную орбиту с координатой 36° восточной долготы в январе 1994 года, масса спутника составляет 2,5 тонны, мощность системы электропитания 2,4 кВт. Спутник «Галс-2» был выведен на орбиту с той же координатой, что и первый, в ноябре 1995 года. Мощность передатчиков, установленных на этих спутниках, составляла соответственно 85 и 45 Вт.

В 1999 году «НТВ-Плюс» взяла в аренду французский спутник «TDF-2». После этого его перевели с прежней позиции 19° западной долготы на новую позицию 36° восточной долготы, где находились спутники «Галс».
25 мая 2000 года на орбиту в позицию 36° восточной долготы был выведен еще один спутник «Eutelsat W4», позволивший расширить зону действия: обслуживает европейскую часть России, Белоруссии и части Украины. Спутник сможет вещать в этой позиции около 8—10 лет и будет заменен новым в конце 2009 года.

Спутниковое телевидение — Satellite television

Спутниковое телевидение — это служба, которая доставляет телепрограммы зрителям, ретранслируя их со спутника связи, находящегося на орбите Земли, непосредственно к местонахождению зрителя. Сигналы принимаются через наружную параболическую антенну , обычно называемую спутниковой антенной , и малошумящий блочный понижающий преобразователь .

Затем спутниковый ресивер декодирует желаемую телевизионную программу для просмотра на телевизоре . Ресиверами могут быть внешние приставки , либо встроенный телевизионный тюнер . Спутниковое телевидение предоставляет широкий спектр каналов и услуг. Обычно это единственное телевидение, доступное во многих отдаленных географических районах без наземного или кабельного телевидения .

Сигналы современных систем передаются со спутника связи в диапазоне частот X (8–12 ГГц) или диапазоне _Ku (12–18 ГГц ), для чего требуется лишь небольшая тарелка диаметром менее метра. Первые системы спутникового телевидения были устаревшего типа, теперь известные как телевизионные только для приема . Эти системы принимали более слабые аналоговые сигналы, передаваемые в С-диапазоне (4–8 ГГц) со спутников типа ФСС , что требовало использования больших 2–3-метровых антенн. Следовательно, эти системы получили прозвище «большие тарелки», они были более дорогими и менее популярными.

Ранние системы использовали аналоговые сигналы , но современные используют цифровые сигналы, которые позволяют передавать современный телевизионный стандарт телевидения высокой четкости из-за значительно улучшенной спектральной эффективности цифрового вещания. По состоянию на 2022 год Star One C2 из Бразилии является единственным оставшимся спутником, вещающим в аналоговом режиме.

Для этих двух типов требуются разные приемники. Некоторые передачи и каналы не зашифрованы и поэтому доступны бесплатно , в то время как многие другие каналы передаются с шифрованием. Бесплатные для просмотра каналы зашифрованы, но за них не взимается плата, в то время как платное телевидение требует от зрителя подписки и ежемесячной платы за получение программ.

Спутниковое телевидение подвержено влиянию тенденции перерезания шнура, когда люди переходят на потоковое телевидение через Интернет .

Содержание

Технологии

Спутники, используемые для телевещания, обычно находятся на геостационарной орбите на высоте 37 000 км (23 000 миль) над экватором Земли . Преимущество этой орбиты в том, что период обращения спутника равен скорости вращения Земли, поэтому спутник появляется в фиксированном положении на небе. Таким образом, антенна спутниковой антенны, которая принимает сигнал, может быть постоянно нацелена на местонахождение спутника и не должна отслеживать движущийся спутник. Некоторые системы вместо этого используют высокоэллиптическую орбиту с наклонением +/-63,4 градуса и периодом обращения около двенадцати часов, известную как орбита Молния .

Спутниковое телевидение, как и другие средства связи, передаваемые через спутник, начинается с передающей антенны, расположенной на объекте восходящей линии связи . Спутниковые антенны восходящей линии связи очень большие, от 9 до 12 метров (от 30 до 40 футов) в диаметре. Увеличенный диаметр приводит к более точному наведению и увеличению мощности сигнала на спутнике. Тарелка восходящей линии связи направлена ​​на конкретный спутник, и сигналы восходящей линии связи передаются в определенном диапазоне частот, чтобы быть принятыми одним из транспондеров , настроенных на этот диапазон частот на борту этого спутника. Транспондер повторно передает сигналы обратно на Землю на другой частоте (процесс, известный как трансляция, используемый для предотвращения помех восходящему сигналу), как правило, в диапазоне 10,7–12,7 ГГц, но некоторые из них все еще передают в C-диапазоне ( 4–8 ГГц), K -диапазон ( _12–18 ГГц ) или оба. Участок пути сигнала от спутника до приемной земной станции называется нисходящей линией связи.

Типичный спутник имеет до 32 транспондеров _KU — диапазона или 24 C- диапазона, или больше для гибридных _KU / C — спутников. Каждый типичный транспондер имеет полосу пропускания от 27 до 50 МГц. Каждый геостационарный спутник C-диапазона должен располагаться на расстоянии 2° по долготе от следующего спутника, чтобы избежать помех; для K _u интервал может составлять 1°. Это означает, что существует верхний предел в 360/2 = 180 геостационарных спутников C-диапазона или 360/1 = 360 геостационарных спутников _K — диапазона . Передача в диапазоне C чувствительна к наземным помехам, в то время как на передачу в диапазоне K _u влияет дождь (поскольку вода является отличным поглотителем микроволн на этой конкретной частоте). На последний еще более неблагоприятно влияют кристаллы льда в грозовых облаках. Иногда отключение солнца происходит, когда солнце выстраивается прямо за геостационарным спутником, на который направлена ​​приемная антенна.

Сигнал спутника нисходящей линии связи, довольно слабый после прохождения большого расстояния (см. Потери на пути ), собирается с помощью параболической приемной антенны, которая отражает слабый сигнал в фокусную точку антенны. На кронштейнах в фокусе антенны установлено устройство, называемое рупором или коллектором. Рупор представляет собой часть волновода с расширенным передним концом, который собирает сигналы в точке фокусировки или рядом с ней и направляет их на зонд или датчик, подключенный к малошумящему блочному понижающему преобразователю (LNB). LNB усиливает сигналы и преобразует их с понижением частоты в нижний блок промежуточных частот (ПЧ), обычно в L-диапазоне .

В оригинальных системах спутникового телевидения C-диапазона использовался малошумящий усилитель (LNA), подключенный к рупору в фокусе антенны. Усиленный сигнал, все еще на более высоких микроволновых частотах, должен был подаваться через очень дорогой газонаполненный коаксиальный кабель с малыми потерями и сопротивлением 50 Ом с относительно сложными N-разъемами к внутреннему приемнику или, в других конструкциях, к понижающему преобразователю. смеситель и настраиваемый по напряжению генератор с некоторой схемой фильтра) для преобразования с понижением частоты до промежуточной частоты. Выбор канала обычно контролировался генератором, настроенным по напряжению, при этом напряжение настройки подавалось по отдельному кабелю на головную станцию, но эта конструкция развивалась.

Конструкции микрополосковых преобразователей для любительских радиочастот были адаптированы для С-диапазона 4 ГГц . Центральным элементом этих конструкций была концепция блочного преобразования диапазона частот с понижением частоты в более низкую, более простую в обращении ПЧ.

Преимущества использования LNB заключаются в том, что для подключения внутреннего приемника к антенне спутникового телевидения и LNB можно использовать более дешевый кабель, и что технология обработки сигнала в L-диапазоне и УВЧ была намного дешевле, чем для обработки сигнала в Частоты C-диапазона . Переход к более дешевой технологии от жестких и N-разъемов ранних систем C-диапазона к более дешевому и простому 75-омному кабелю и F-разъемам позволил использовать первые приемники спутникового телевидения, которые на самом деле были модифицированными телевизионными тюнерами УВЧ . который выбрал канал спутникового телевидения для преобразования с понижением частоты в более низкую промежуточную частоту с центром в 70 МГц, где он был демодулирован. Этот сдвиг позволил отрасли спутникового телевидения DTH превратиться из индустрии в основном для любителей, где было построено лишь небольшое количество систем стоимостью в тысячи долларов США, в гораздо более коммерческую отрасль массового производства.

В Соединенных Штатах поставщики услуг используют диапазоны промежуточных частот 950–2150 МГц для передачи сигнала от LNBF на тарелке к приемнику. Это позволяет передавать сигналы УВЧ по одному и тому же пролету коаксиального провода в одно и то же время. В некоторых приложениях ( DirecTV AU9-S и AT-9) используются диапазоны нижнего B-диапазона и 2250–3000 МГц. Более новые LNBF, используемые DirecTV, называемые SWM (Single Wire Multiswitch), используются для реализации однокабельного распределения и использования более широкого диапазона частот 2–2150 МГц.

Спутниковый ресивер или телевизионная приставка демодулирует и преобразует сигналы в нужную форму (выводы для телевидения, аудио, данных и т. д.). Часто приемник включает в себя возможность выборочного дескремблирования или дешифрования принятого сигнала для предоставления дополнительных услуг некоторым абонентам; приемник тогда называется интегрированным приемником/декодером или IRD. Кабель с малыми потерями (например , RG-6 , RG-11 и т. д.) используется для подключения приемника к LNBF или LNB. RG-59 не рекомендуется для этого приложения, так как технически он не предназначен для передачи частот выше 950 МГц, но может работать в некоторых обстоятельствах, в зависимости от качества коаксиального провода, уровней сигнала, длины кабеля и т. д.

Практическая проблема, связанная с домашним спутниковым приемом, заключается в том, что LNB может работать только с одним приемником. Это связано с тем, что LNB преобразует две разные круговые поляризации (правую и левую) и, в случае K-диапазона, две разные полосы частот (нижнюю и верхнюю) в один и тот же частотный диапазон кабеля. В зависимости от того, какую частоту и поляризацию использует транспондер, спутниковый ресивер должен переключать LNB в один из четырех различных режимов, чтобы принимать определенный «канал». Это обрабатывается приемником с использованием протокола DiSEqC для управления режимом LNB. Если к одной тарелке необходимо подключить несколько спутниковых ресиверов, придется использовать так называемый мультисвитч в сочетании со специальным типом LNB. Также доступны LNB с уже встроенным мультипереключателем. Эта проблема усложняется, когда несколько приемников должны использовать несколько тарелок (или несколько LNB, установленных в одной тарелке), направленных на разные спутники.

Распространенным решением для потребителей, желающих получить доступ к нескольким спутникам, является развертывание одной тарелки с одним LNB и вращение тарелки с помощью электродвигателя. Ось вращения должна быть установлена ​​в направлении север-юг и, в зависимости от географического положения антенны, иметь определенный вертикальный наклон. Правильно настроенная моторизованная тарелка при повороте будет охватывать все возможные позиции спутников, выстроенных вдоль геостационарной орбиты прямо над экватором. Затем тарелка сможет принимать любой геостационарный спутник, который виден в определенном месте, т. е. над горизонтом. Протокол DiSEqC был расширен и включает в себя команды для роторов рулевой тарелки.

В спутниковой системе есть пять основных компонентов: источник программ, центр вещания, спутник, спутниковая антенна и приемник . Спутники «прямого вещания», используемые для передачи сигналов спутникового телевидения, обычно находятся на геостационарной орбите на высоте 37 000 км (23 000 миль) над экватором Земли . Причина использования этой орбиты заключается в том, что спутник вращается вокруг Земли с той же скоростью, что и Земля, поэтому спутник появляется в фиксированной точке неба. Таким образом, спутниковые тарелки могут быть постоянно нацелены на эту точку, и им не требуется система слежения, чтобы повернуться, чтобы следовать за движущимся спутником. Несколько систем спутникового телевидения используют спутники на орбите Молния , высокоэллиптической орбите с наклонением +/-63,4 градуса и периодом обращения около двенадцати часов.

Спутниковое телевидение, как и другие средства связи, передаваемые через спутник, начинается с передающей антенны, расположенной на объекте восходящей линии связи . Устройства восходящей линии связи передают сигнал на спутник через узкий луч микроволн , обычно в частотном диапазоне C- диапазона из-за его устойчивости к замиранию в дожде . Спутниковые антенны восходящей линии связи очень большие, часто от 9 до 12 метров (от 30 до 40 футов) в диаметре, чтобы обеспечить точное наведение и повышенную мощность сигнала на спутнике для повышения надежности. Тарелка восходящей линии связи направлена ​​на конкретный спутник, и сигналы восходящей линии связи передаются в определенном диапазоне частот, чтобы быть принятыми одним из транспондеров , настроенных на этот диапазон частот на борту этого спутника. Затем транспондер преобразует сигналы в диапазон Ku , процесс, известный как «перевод», _и передает их обратно на землю для приема домашними спутниковыми станциями.

Нисходящий спутниковый сигнал, слабеющий после прохождения большого расстояния (см. Потеря пути ), собирается с помощью параболической приемной тарелки на крыше (« спутниковая тарелка »), которая отражает слабый сигнал в фокус тарелки. На кронштейнах в фокусе антенны установлен рупор , который передает сигналы через волновод на устройство, называемое малошумящим блочным преобразователем (LNB) или малошумящим преобразователем (LNC), прикрепленным к рупору. LNB усиливает слабые сигналы, фильтрует блок частот, в котором передаются сигналы спутникового телевидения, и преобразует блок частот в диапазон более низких частот в диапазоне L- диапазона. Затем сигнал передается по коаксиальному кабелю в дом к ресиверу спутникового телевидения, телевизионной приставке рядом с телевизором.

Причина использования LNB для преобразования частоты на тарелке заключается в том, что сигнал может быть доставлен в дом по дешевому коаксиальному кабелю . Для передачи сигнала в дом на его исходной микроволновой _{частоте} Ku — диапазона потребуется дорогой волновод , металлическая труба для передачи радиоволн. Кабель, соединяющий приемник с LNB, относится к типу RG-6 с малыми потерями , четырехэкранному RG-6 или RG-11. RG-59 не рекомендуется для этого приложения, так как технически он не предназначен для передачи частот выше 950 МГц, но будет работать во многих случаях, в зависимости от качества коаксиального провода. Переход к более доступной технологии от кабеля с импедансом 50 Ом и N-разъемов ранних систем C-диапазона к более дешевой технологии с сопротивлением 75 Ом и F-разъемам позволил использовать в ранних приемниках спутникового телевидения то, что на самом деле было модифицированным телевидением УВЧ . тюнеры, которые выбрали канал спутникового телевидения для преобразования с понижением частоты в другую более низкую промежуточную частоту с центром на 70 МГц, где он был демодулирован.

LNB может работать только с одним приемником. Это связано с тем, что LNB отображает две разные круговые поляризации – правую и левую, а в случае K _u — диапазона две разные полосы приема – нижнюю и верхнюю – на одну и ту же полосу частот на кабеля и является практической проблемой для домашнего спутникового приема. В зависимости от того, на какой частоте транспондер передает и какую поляризацию он использует, спутниковый ресивер должен переключать LNB в один из четырех различных режимов, чтобы принимать конкретную желаемую программу на конкретном транспондере. Приемник использует протокол DiSEqC для управления режимом LNB, который этим занимается. Если к одной тарелке необходимо подключить несколько спутниковых ресиверов, необходимо использовать так называемый мультисвитч в сочетании со специальным типом LNB. Также доступны LNB с уже встроенным мультипереключателем. Эта проблема усложняется, когда несколько приемников используют несколько тарелок или несколько LNB, установленных в одной тарелке, нацелены на разные спутники.

Телевизионная приставка выбирает канал, желаемый пользователем, путем фильтрации этого канала из множества каналов, полученных со спутника, преобразует сигнал в более низкую промежуточную частоту , расшифровывает зашифрованный сигнал , демодулирует радиосигнал и отправляет полученный видеосигнал на телевизор через кабель. Чтобы расшифровать сигнал, приемник должен быть «активирован» спутниковой компанией. Если клиент не оплачивает свой ежемесячный счет, коробка «деактивируется» по сигналу компании, и система не будет работать, пока компания не активирует ее. Некоторые приемники способны расшифровывать сам полученный сигнал. Эти приемники называются интегрированными приемниками/декодерами или IRD.

Аналоговое телевидение, которое распространялось через спутник, обычно передавалось в зашифрованном или не зашифрованном виде в стандартах телевизионного вещания NTSC , PAL или SECAM . Аналоговый сигнал модулируется по частоте и преобразуется из FM-сигнала в то, что называется основной полосой частот . Эта основная полоса содержит видеосигнал и звуковую поднесущую. Аудиоподнесущая дополнительно демодулируется для получения необработанного аудиосигнала.

Более поздние сигналы были оцифрованными телевизионными сигналами или мультиплексными сигналами, обычно QPSK . В целом цифровое телевидение, в том числе передаваемое через спутники, основано на открытых стандартах, таких как MPEG и DVB-S / DVB-S2 или ISDB-S .

Отключение солнца

Событие, называемое отключением солнца , происходит, когда солнце выстраивается прямо за спутником в поле зрения принимающей спутниковой антенны. Это происходит примерно в течение 10 минут ежедневно около полудня, дважды в год в течение двухнедельного периода весной и осенью в дни равноденствия . В этот период солнце находится в пределах основного лепестка диаграммы направленности антенны, поэтому сильный микроволновый шум , излучаемый солнцем на тех же частотах, которые используются транспондерами спутника, заглушает прием.

Использование

Прямая связь с домом и прямое спутниковое вещание

Прямая связь с домом (DTH) может относиться либо к самим спутникам связи, которые предоставляют услуги, либо к реальной телевизионной службе. Большинство клиентов спутникового телевидения на развитых телевизионных рынках получают свои программы через провайдера прямого спутникового вещания (DBS). Сигналы передаются в диапазоне Ku (от 12 до 18 ГГц) _и являются полностью цифровыми, что означает высокое качество изображения и стереозвука.

Программы спутникового телевидения поступают из нескольких источников и могут включать прямые студийные трансляции. Вещательный центр собирает и упаковывает программы в каналы для передачи и, при необходимости, шифрует каналы. Затем сигнал отправляется по восходящей линии связи , где он передается на спутник. В некоторых центрах вещания студии, администрация и восходящая линия связи являются частью одного и того же кампуса. Затем спутник переводит и транслирует каналы.

Большинство систем используют для передачи стандарт DVB-S . В услугах платного телевидения поток данных шифруется и требует специального приемного оборудования. Хотя базовая технология приема аналогична, технология платного телевидения является частной и часто состоит из модуля условного доступа и смарт-карты . Эта мера гарантирует поставщикам спутникового телевидения, что только авторизованные платные подписчики имеют доступ к платному телевизионному контенту, но в то же время может позволить просмотр бесплатных эфирных каналов даже людям со стандартным оборудованием, доступным на рынке.

В некоторых странах действуют услуги спутникового телевидения, которые можно получить бесплатно, без абонентской платы. Это называется бесплатным спутниковым телевидением. Германия , вероятно, является лидером в области бесплатного вещания: около 250 цифровых каналов (включая 83 канала HDTV и различные региональные каналы) транслируются со спутниковой группировки Astra 19,2 ° E. Они не продаются как услуга DBS, но принимаются примерно в 18 миллионах домов, а также в любом доме, где используется коммерческая система DBS Sky Deutschland . Все немецкое аналоговое спутниковое вещание прекратилось 30 апреля 2012 года.

В Соединенном Королевстве около 160 цифровых каналов (включая региональные варианты каналов BBC , каналов ITV , каналов 4 и 5 ), которые транслируются без шифрования со спутниковой группировки Astra 28,2°E и принимаются на любом приемнике DVB-S ( Для некоторых телевизионных услуг высокой четкости требуется приемник DVB-S2 ). Большинство этих каналов включены в Sky EPG , и все большее их число входит в Freesat EPG.

Индийская национальная вещательная компания Doordarshan продвигает бесплатный пакет DBS под названием « DD Free Dish », который предоставляется в качестве заполнения для наземной сети передачи страны. Он транслируется с GSAT-15 на 93,5 ° в.д. и содержит около 80 каналов FTA.

Хотя изначально они были запущены в качестве транспортной сети для их службы цифрового наземного телевидения , большое количество французских каналов транслируются бесплатно на спутниках в точке 5 ° з. д., и недавно они были объявлены официальными для заполнения сети DTT.

В Северной Америке (США, Канада и Мексика ) на Galaxy 19 доступно более 80 цифровых каналов FTA (большинство из которых имеют этнический или религиозный характер). Другие спутники FTA включают AMC-4 , AMC-6 , Galaxy 18 и Satmex 5. Компания под названием GloryStar продвигает религиозные вещатели FTA на Galaxy 19 .

Только прием телевидения

Термин « телевидение только для приема » или TVRO возник на заре приема спутникового телевидения, чтобы отличать его от операций восходящего и нисходящего каналов коммерческого спутникового телевидения (передача и прием). Это был основной метод передачи спутникового телевидения до того, как индустрия спутникового телевидения изменилась, когда в начале 1990-х годов были запущены более мощные спутники DBS, которые передавали свои сигналы на частотах диапазона _Ku . Каналы спутникового телевидения в то время предназначались для использования сетями кабельного телевидения , а не для приема домашними зрителями. Ранние системы спутникового телевидения в основном создавались любителями и инженерами. Эти ранние системы TVRO работали в основном на частотах C-диапазона , и требуемые антенны были большими; обычно более 3 метров (10 футов) в диаметре. Следовательно, спутниковое телевидение TVRO часто называют «большой тарелкой» или «большой уродливой тарелкой» (BUD).

Системы TVRO были разработаны для приема аналоговых и цифровых спутниковых каналов как телевидения, так и аудио от _{транспондеров} C-диапазона и K — диапазона на спутниках типа FSS . Высокочастотные системы K -диапазона имеют тенденцию напоминать системы DBS _и могут использовать параболическую антенну меньшего размера из-за более высокой мощности передачи и большего усиления антенны. Системы TVRO, как правило, используют большие, а не меньшие спутниковые параболические антенны, поскольку более вероятно, что владелец системы TVRO будет иметь _{настройку} только для C-диапазона , а не только для K — диапазона . Дополнительные приемные коробки позволяют принимать различные типы цифрового спутникового сигнала, такие как DVB/MPEG-2 и 4DTV .

Узкая ширина луча обычной параболической спутниковой антенны означает, что она может одновременно принимать сигналы только от одного спутника. Simulsat или Vertex-RSI _TORUS представляет собой квазипараболическую спутниковую антенну наземной станции, которая способна одновременно принимать спутниковые передачи от 35 или более спутников C- и K — диапазона .

История

История ранних веков

В 1945 году британский писатель -фантаст Артур Кларк предложил всемирную систему связи, которая функционировала бы с помощью трех спутников, находящихся на равном расстоянии друг от друга на околоземной орбите. Это было опубликовано в октябрьском выпуске журнала Wireless World за 1945 год и принесло ему медаль Стюарта Баллантина Института Франклина в 1963 году.

Первые сигналы общественного спутникового телевидения из Европы в Северную Америку были переданы через спутник Telstar над Атлантическим океаном 23 июля 1962 года, хотя тестовая трансляция состоялась почти двумя неделями ранее, 11 июля. Сигналы принимались и транслировались в странах Северной Америки и Европы, и их посмотрели более 100 миллионов человек. Запущенный в 1962 году спутник Relay 1 стал первым спутником, передавшим телевизионные сигналы из США в Японию. Первый геосинхронный спутник связи Syncom 2 был запущен 26 июля 1963 года.

Первый в мире коммерческий спутник связи, получивший название Intelsat I и получивший прозвище «Ранняя пташка», был запущен на геостационарную орбиту 6 апреля 1965 года. Первая национальная сеть телевизионных спутников под названием « Орбита » была создана Советским Союзом в октябре 1967 года, был основан на принципе использования высокоэллиптического спутника « Молния » для ретрансляции и доставки телевизионных сигналов на наземные станции связи . Первым коммерческим североамериканским спутником для передачи телевизионных передач был канадский геостационарный спутник Anik 1 , который был запущен 9 ноября 1972 года. ATS-6 , первый в мире экспериментальный спутник для обучения и прямого вещания (DBS), был запущен 30 мая 1974 года. Он передавал на частоте 860 МГц с использованием широкополосной FM-модуляции и имел два звуковых канала. Передачи были сосредоточены на Индийском субконтиненте, но экспериментаторы смогли принимать сигнал в Западной Европе, используя самодельное оборудование, основанное на уже используемых методах проектирования телевидения УВЧ.

Первый из серии советских геостационарных спутников с прямым телевещанием, « Экран — 1», был запущен 26 октября 1976 года. Он использовал частоту нисходящего канала УВЧ 714 МГц, так что передачи можно было принимать с помощью существующей телевизионной технологии УВЧ, а не микроволновая технология.

Начало индустрии спутникового телевидения, 1976–1980 гг.

Индустрия спутникового телевидения сначала развилась в США из индустрии кабельного телевидения , поскольку спутники связи использовались для распространения телевизионных программ на удаленные головные станции кабельного телевидения . Home Box Office (HBO), Turner Broadcasting System (TBS) и Christian Broadcasting Network (CBN, позже The Family Channel ) были одними из первых, кто использовал спутниковое телевидение для доставки программ. Тейлор Ховард из Сан-Андреаса , Калифорния , стал первым человеком, который принял спутниковые сигналы C-диапазона с помощью своей самодельной системы в 1976 году.

В 1979 году советские инженеры разработали систему вещания и доставки телевизионного сигнала через спутники « Москва ». Позже в том же году они запустили спутники связи « Горизонт ». Эти спутники использовали геостационарные орбиты . Их оснастили мощными бортовыми транспондерами, благодаря чему размеры приемных параболических антенн станций нисходящей связи были уменьшены до 4 и 2,5 метров. 18 октября 1979 года Федеральная комиссия по связи (FCC) разрешила людям иметь домашние наземные спутниковые станции без лицензии федерального правительства. На обложке рождественского каталога Neiman-Marcus 1979 года были изображены первые домашние станции спутникового телевидения, выставленные на продажу за 36 500 долларов. Тарелки были почти 20 футов (6,1 м) в диаметре и управлялись дистанционно. Вскоре после этого цена упала вдвое, но каналов осталось всего восемь. В 1980 году было создано Общество частных и коммерческих земных станций (SPACE), представляющее потребителей и владельцев систем спутникового телевидения.

Ранние системы спутникового телевидения не были очень популярны из-за их дороговизны и большого размера тарелки. Антенны спутникового телевидения в системах конца 1970-х — начала 1980-х годов имели диаметр от 10 до 16 футов (от 3,0 до 4,9 м), были сделаны из стекловолокна , твердого алюминия или стали и стоили в Соединенных Штатах более 5000 долларов, а иногда и столько же. как 10000 долларов. Программы, отправленные с наземных станций, передавались с восемнадцати спутников на геостационарной орбите , расположенных на высоте 22 300 миль (35 900 км) над Землей.

Эпоха спутников TVRO / C-диапазона, 1980–1986 гг.

К 1980 году спутниковое телевидение прочно утвердилось в США и Европе. 26 апреля 1982 года был запущен первый спутниковый канал в Великобритании, Satellite Television Ltd. (позже Sky One ). Его сигналы передавались с орбитальных испытательных спутников ЕКА . В период с 1981 по 1985 год объемы продаж систем TVRO росли по мере падения цен. Достижения в технологии приемников и использование полевых транзисторов на основе арсенида галлия позволили использовать тарелки меньшего размера. В 1984 году в США было продано пятьсот тысяч систем, некоторые из которых стоили всего 2000 долларов. Тарелки, направленные на один спутник, были еще дешевле. Люди в районах, где нет местных радиостанций или кабельного телевидения, могли получать качественный прием без ежемесячной платы. Большие тарелки были предметом большого ужаса, так как многие люди считали их бельмом на глазу , а в США большинство кондоминиумов, кварталов и других ассоциаций домовладельцев жестко ограничивали их использование, за исключением районов, где такие ограничения были незаконными. Эти ограничения были изменены в 1986 году, когда Федеральная комиссия по связи признала их незаконными. Муниципалитет мог потребовать от владельца собственности переместить тарелку, если она нарушала другие ограничения зонирования, такие как требование об отказе, но не мог запретить их использование. Необходимость в этих ограничениях постепенно уменьшалась по мере того, как тарелки становились меньше.

Первоначально все каналы транслировались в чистом виде (ITC), потому что оборудование, необходимое для приема программ, было слишком дорогим для потребителей. С ростом числа систем TVRO поставщикам программ и вещателям пришлось шифровать свой сигнал и разрабатывать системы подписки.

В октябре 1984 года Конгресс США принял Закон о политике в области кабельных коммуникаций 1984 года, который давал тем, кто использует системы TVRO, право бесплатно получать сигналы, если они не были зашифрованы, и требовал от тех, кто действительно зашифровывал, предоставлять свои сигналы за разумную плату. Поскольку кабельные каналы могли препятствовать приему больших тарелок, у других компаний был стимул предложить конкуренцию. В январе 1986 года HBO начал использовать устаревшую систему VideoCipher II для шифрования своих каналов . На других каналах использовались менее безопасные системы телевизионного шифрования . Шифрование HBO было встречено большим протестом со стороны владельцев систем с большими тарелками, у большинства из которых в то время не было другого варианта для приема таких каналов, утверждая, что четкие сигналы с кабельных каналов будет трудно получить. В конце концов HBO разрешил владельцам тарелок подписаться напрямую на их услуги за 12,95 долларов в месяц, что равно или выше, чем платят подписчики кабельного телевидения, и потребовал, чтобы дескремблер был куплен за 395 долларов. Это привело к атаке Джона Р. Макдугалла на ретранслятор HBO Galaxy 1 в апреле 1986 года. Один за другим все коммерческие каналы последовали примеру HBO и начали шифровать свои каналы. Ассоциация спутникового вещания и связи (SBCA) была основана 2 декабря 1986 года в результате слияния SPACE и Ассоциации прямого спутникового вещания (DBSA).

Videocipher II использовал аналоговое скремблирование для своего видеосигнала и шифрование на основе стандарта шифрования данных для своего аудиосигнала. VideoCipher II потерпел поражение, и появился черный рынок устройств дескремблера, которые изначально продавались как «тестовые».

Необходимость в более качественных программах спутникового телевидения, чем TVRO, возникла в 1980-х годах. Службы спутникового телевидения, первые в Европе, начали передавать сигналы в диапазоне _Ku в конце 1980-х годов. 11 декабря 1988 года Люксембург запустил Astra 1A , первый спутник, обеспечивающий спутниковое покрытие средней мощности в Западной Европе. Это был один из первых спутников средней мощности, передавший сигналы в диапазоне K _u и впервые позволивший осуществлять прием с помощью небольших (90 см) тарелок. Запуск Astra опередил на рынке обладателя государственной лицензии на прямое спутниковое вещание в Великобритании, British Satellite Broadcasting , и ускорил ее кончину.

1987 г. по настоящее время

К 1987 году девять каналов были зашифрованы, но 99 других были доступны бесплатно. Хотя изначально HBO взимала ежемесячную плату в размере 19,95 долларов, вскоре стало возможным расшифровывать все каналы за 200 долларов в год. Продажи блюд упали с 600 000 в 1985 году до 350 000 в 1986 году, но службы платного телевидения рассматривали блюда как нечто положительное, поскольку у некоторых людей никогда не будет кабельного телевидения, и в результате отрасль начала восстанавливаться. Скремблирование также привело к развитию событий с оплатой за просмотр . 1 ноября 1988 года NBC начала шифровать свой сигнал C-диапазона , но оставила свой сигнал K — диапазона _{незашифрованным} , чтобы филиалы не теряли зрителей, которые не могли видеть их рекламу. Большинство из двух миллионов пользователей спутниковых антенн в Соединенных Штатах по-прежнему используют C-диапазон . ABC и CBS рассматривали возможность скремблирования, хотя CBS сопротивлялась из-за большого количества людей, которые не могли получить филиалы в локальной сети . Пиратство в сетях спутникового телевидения в США привело к принятию в 1992 году Закона о защите прав потребителей и конкуренции кабельного телевидения . Этот закон позволял оштрафовать любого, уличенного в краже сигналов, на сумму до 50 000 долларов и приговорить к тюремному заключению на срок до двух лет. Повторный нарушитель может быть оштрафован на сумму до 100 000 долларов и лишен свободы на срок до пяти лет.

Спутниковое телевидение также развивалось в Европе , но первоначально оно использовало маломощные спутники связи и требовало антенн размером более 1,7 метра. 11 декабря 1988 года Люксембург запустил Astra 1A , первый спутник, обеспечивающий спутниковое покрытие средней мощности в Западной Европе. Это был один из первых спутников средней мощности, передавших сигналы в диапазоне Ku _и допускавших прием на небольшие антенны (90 см). Запуск Astra опередил победителя британской государственной лицензии на прямое спутниковое вещание, British Satellite Broadcasting , на рынок.

Коммерческое спутниковое вещание существует в Японии с 1992 года под руководством NHK , которая оказывает влияние на разработку правил и имеет доступ к государственному финансированию исследований. Их выход на рынок был защищен Министерством почт и телекоммуникаций (MPT), в результате чего канал WOWOW зашифрован, и к нему можно получить доступ с тарелок NHK с помощью декодера.

В США в начале 1990-х годов четыре крупные кабельные компании запустили PrimeStar , компанию прямого вещания, использующую спутники средней мощности. Относительно сильные передачи позволили использовать тарелки меньшего размера (90 см). Его популярность снизилась с запуском в 1994 году систем спутникового телевидения Hughes DirecTV и Dish Network .

Цифровое спутниковое вещание началось в 1994 году в США через DirecTV с использованием формата DSS . Они были запущены (со стандартом DVB-S ) в Южной Африке , на Ближнем Востоке , в Северной Африке и Азиатско-Тихоокеанском регионе в 1994 и 1995 годах, а также в 1996 и 1997 годах в европейских странах, включая Францию, Германию, Испанию, Португалию, Италию и Нидерланды. , а также Япония, Северная Америка и Латинская Америка. Цифровое вещание DVB-S в Соединенном Королевстве и Ирландии началось в 1998 году. Япония начала вещание в стандарте ISDB-S в 2000 году.

4 марта 1996 года EchoStar представила Digital Sky Highway (Dish Network) с использованием спутника EchoStar 1. EchoStar запустила второй спутник в сентябре 1996 года, чтобы увеличить количество каналов, доступных в Dish Network, до 170. Эти системы обеспечивали лучшее изображение и стереозвук на 150–200 видео- и аудиоканалах, а также позволяли использовать небольшие тарелки. Это сильно снизило популярность систем TVRO. В середине 1990-х годов каналы начали переводить свое вещание на передачу цифрового телевидения с использованием системы условного доступа DigiCipher .

Помимо шифрования, широкая доступность в США таких услуг DBS, как PrimeStar и DirecTV, снижала популярность систем TVRO с начала 1990-х годов. Сигналы со спутников DBS (работающих в более _{позднем} диапазоне Ku ) выше как по частоте, так и по мощности (из-за улучшений в солнечных панелях и энергоэффективности современных спутников) и поэтому требуют гораздо меньших тарелок, чем диапазон C , а цифровой Используемые в настоящее время методы модуляции требуют меньшей мощности сигнала в приемнике, чем методы аналоговой модуляции. Каждый спутник также может нести до 32 транспондеров в диапазоне Ku , но только 24 в диапазоне C , _и несколько цифровых подканалов могут быть мультиплексированы (MCPC) или передаваться отдельно ( SCPC ) на одном транспондере. Достижения в области шумоподавления благодаря усовершенствованной микроволновой технологии и полупроводниковым материалам также оказали свое влияние. Однако одним из последствий более высоких частот, используемых для услуг DBS, является затухание сигнала во время дождя , когда зрители теряют сигнал во время сильного ливня. Сигналы спутникового телевидения C-диапазона менее подвержены затуханию из-за дождя.

Возвращаясь к более старым (но проверенным) технологиям спутниковой связи, нынешние провайдеры спутниковой связи на основе DBS в США (Dish Network и DirecTV) теперь используют дополнительную пропускную способность на транспондерах _U -диапазона существующих спутников FSS -класса. в дополнение к возможностям собственных существующих флотов спутников DBS на орбите. Это было сделано для того, чтобы обеспечить большую пропускную способность каналов для их систем, как того требует растущее количество каналов местных станций высокой четкости и одновременного вещания. Прием каналов, передаваемых на соответствующих транспондерах спутника FSS в диапазоне K _u , был достигнут как DirecTV, так и сетью Dish Network, которые выдают своим абонентам тарелки в два раза большего диаметра (36 дюймов), чем предыдущие 18 дюймов (& 20 дюймов для Dish Network «Dish500») направляет услуги, используемые изначально, оснащенные 2 LNBF с круговой поляризацией (для приема 2 собственных спутников DBS провайдера, по 1 на LNBF) и 1 стандартным LNB с линейной поляризацией для приема каналов от FSS. Эти более новые гибридные антенны DBS / FSS, продаваемые DirecTV и Dish Network как модели «SlimLine» и « SuperDish » соответственно, теперь являются текущим стандартом для обоих поставщиков с их оригинальными 18-дюймовыми / 20-дюймовыми одинарными или двойные тарелки LNBF либо уже устарели, либо используются только для пакетов программ, отдельных каналов или услуг, транслируемых только через спутники DBS провайдеров.

29 ноября 1999 года президент США Билл Клинтон подписал Закон об улучшении домашних спутниковых телезрителей (SHVIA). Закон впервые позволил американцам получать сигналы местного вещания через спутниковые системы прямого вещания.

Юридический

В Регламенте радиосвязи Международного союза электросвязи (МСЭ) 1963 года « спутниковая радиовещательная служба» определяется как «космическая служба, в которой сигналы, передаваемые или ретранслируемые космическими станциями, или передаваемые путем отражения от объектов на орбите вокруг Земли , предназначены для прямого прием широкой публикой».

В 1970-х годах в некоторых штатах возникла обеспокоенность тем, что внешнее вещание может изменить культурную или политическую идентичность государства, что привело к предложению Нового мирового информационно-коммуникационного порядка (NWICO). Однако спутниковое вещание не может быть ограничено для каждого штата из-за ограничений технологии. Примерно в то время, когда был опубликован отчет Макбрайда , спутниковое вещание обсуждалось в Комитете ООН по использованию космического пространства в мирных целях (КОПУОС), где большинство членов поддерживали ограничения предварительного согласия на вещание на их территории, но некоторые утверждали, что это нарушит свободу информации . Стороны не смогли прийти к консенсусу по этому поводу и в 1982 году представили резолюцию 37/92 ГА ООН («Принципы DBS») Генеральной Ассамблее ООН , которая была принята большинством голосов, однако большинство государств, способных к DBS, проголосовали против. Резолюция «Принципы DBS» обычно считается неэффективной.