Фото: Роскосмос
Система спутниковой связи – это целый комплекс оборудования, состоящего из ретранслятора на орбите и определенного количества наземных станций. Работа этой системы невозможна без специальных усилителей мощности радиосигнала. Крупнейшим в России создателем такой аппаратуры является «Росэлектроника». Предприятия холдинга на протяжении десятилетий обеспечивают электронную базу отечественных спутников.
Как появились «внеземные ретрансляторы»
Считается, что история спутниковой связи начинается в 1945 году, с небольшой статьи «Внеземные ретрансляторы» английского ученого Артура Кларка. Рассуждая о возможностях улучшения связи, автор предложил, казалось бы, простую идею – поднять антенну на максимальную высоту. «Внеземной ретранслятор» на околоземной орбите принимал бы сигналы от наземного источника и передавал бы его дальше. Таким образом всего один спутник может покрыть огромную зону. Качество согнала при этом также возрастает, количество принимающих станций может быть неограниченным и не нужно строить дополнительные наземные ретрансляторы.
Развитие науки в области освоения космоса позволило в скором времени осуществить предсказания Артура Кларка. Исследования возможностей использования искусственных спутников Земли в качестве радиоретрансляторов начались уже во второй половине 1950-х годов. Вывести их из теоретической плоскости в практическую удалось советским ученым. 4 октября 1957 года в СССР был осуществлен запуск первого в мире искусственного спутника Земли. Он не только положил начало космической эры, но и заложил основы спутниковой связи. Это был первый объект в космосе, сигналы которого принимались на Земле.
Фото: Минобороны РФ / wikimedia.org
Спустя три года, в августе 1960-го, американцами был выведен на орбиту космический аппарат «Эхо-1». Его оболочка, диаметром 30 метров и покрытая металлом, выполняла функции пассивного ретранслятора. Первый в мире активный спутник связи «Телстар» был запущен в 1962 году. Совсем скоро к нему присоединился первый советский спутник связи «Молния-1». В октябре 1965 года его наследник «Молния-2» позволил начать регулярную эксплуатацию линии дальней связи через искусственный спутник Земли.
С тех пор спутниковая связь неуклонно развивалась, а значит на орбиту с каждым годом выводилось все больше спутников. Сегодня вокруг Земли вращаются в общей сложности около 8 тыс. спутников.
Принцип действия спутниковой системы связи
Система спутниковой связи и вещания – это не только ретранслятор на орбите, но и определенное количество наземных станций. Принцип функционирования не изменился с годами – сигнал подается от одной из наземных станций на спутник, с которого он ретранслируется на другие объекты в рамках зоны покрытия. Спутниковый ретранслятор может быть пассивным или активным. В первом случае не происходит никакой коррекции сигнала, вся «надежда» только на широкую зону охвата ретранслятора. Таким был, к примеру, вышеупомянутый американский «Эхо-1».
Современные спутниковые системы связи используют активные ретрансляторы, которые не только принимают сигнал с наземной станции, но и усиливают его. Поэтому основными элементами спутников связи являются усилители мощности радиоволны, которые позволяют увеличить расстояние доставки радиосигнала. Наиболее эффективными среди них признаны лампы бегущей волны (ЛБВ) – электровакуумные приборы, способные усилить мощность в сотни тысяч раз. Лампы бегущей волны применяются и в наземной аппаратуре системы спутниковой связи.
Один из крупнейших в России разработчиков и производителей таких приборов – холдинг «Росэлектроника» Госкорпорации Ростех. Сегодня он объединяет легендарные в отрасли предприятия: фрязинский «Исток», московские Государственный завод и НПП «Пульсар», саратовский «Алмаз». Продукцией данных предприятий комплектовались, в частности, спутники связи «Молния-1», «Молния-2», «Горизонт», «Радуга», «Глобус-1» и «Глобус-1М», «Луч», «Галс», «Целина», «Экспресс», «Меридиан» и другие.
Советский спутник связи «Молния-1»
Стоит отметить, что выходная мощность ЛБВ первого советского спутника связи «Молния-1» в десять раз превышала показатель американского «Телстара». Это сделало возможным использовать в наземной аппаратуре малогабаритных приемных антенн, что в свою очередь позволило создать в СССР в 1968 году первую в мире общегосударственную сеть спутникового телерадиовещания в рамках системы «Орбита». Успех советских инженеров никто не смог повторить на протяжении последующих семи лет.
Эволюция ЛБВ: усилители мощности нового поколения
С развитием спутниковой связи эволюционировали и лампы бегущей волны для систем космического назначения – в несколько раз увеличился срок эксплуатации, вдвое вырос КПД. Новое поколение ЛБВ могут удивить и другими характеристиками. К примеру, недавно на саратовском «Алмазе» были разработаны облегченные лампы бегущей волны с радиационным охлаждением и выходной мощностью до 160 Вт.
Новые изделия будут использоваться в перспективных спутниках космической связи типа «Экспресс», что позволит заменить используемые в российских спутниках зарубежные приборы. Кроме того, реализация проекта позволит унифицировать лампы бегущей волны – сферы применения расширятся, а расходы и сроки создания новых космических аппаратов сократятся.
Лампы бегущей волны производства «Росэлектроники» не только способны приблизить самые удаленные, а порой и труднодоступные уголки нашей огромной страны, но и показать самые далекие объекты Вселенной. НПП «Алмаз» участвует в грандиозной программе создания космической обсерватории «Миллиметрон» (проект «Спектр-М»). На расстоянии 1,5 млн километров от Земли будет расположен 10-метровый космический телескоп. Для «Миллиметрона» разрабатываются лампы бегущей волны нового поколения, способные обеспечить с высокой скоростью передачу на Землю больших объемов информации по каналам спутниковой связи. Эти данные позволят исследовать структуру ядер галактик, черных дыр, пульсаров, изучать реликтовое излучение, искать самые ранние следы формирования Вселенной.
