Геосинхронный спутник — это спутник на геосинхронной орбите , с орбитальным периодом, таким же, как период вращения Земли. Такой спутник возвращается в то же самое положение на небе после каждых звездных суток и в течение дня прокладывает путь на небе, который обычно представляет собой некоторую форму аналеммы . Особым случаем геосинхронного спутника является геостационарный спутник , который имеет геостационарную орбиту — круговую геосинхронную орбиту прямо над экватором Земли . Другой тип геосинхронной орбиты, используемый спутниками, — эллиптическая орбита Tundra .
Геостационарные спутники обладают уникальным свойством оставаться постоянно зафиксированными в одном и том же положении в небе , если смотреть с любого фиксированного места на Земле, что означает, что наземным антеннам не нужно отслеживать их, но они могут оставаться зафиксированными в одном направлении. Такие спутники часто используются для целей связи ; геосинхронная сеть — это сеть связи, основанная на связи с геосинхронными спутниками или через них.
Термин «геосинхронный» относится к орбитальному периоду спутника, который позволяет ему согласовываться с вращением Земли («гео-»). Наряду с этим требованием к орбитальному периоду, чтобы быть геостационарным , спутник должен быть помещен на орбиту, которая помещает его в непосредственной близости от экватора. Эти два требования заставляют спутник появляться в неизменной области видимости при наблюдении с поверхности Земли, обеспечивая непрерывную работу из одной точки на земле. Особый случай геостационарной орбиты является наиболее распространенным типом орбиты для спутников связи.
Если орбита геосинхронного спутника не совпадает точно с экватором Земли , то такая орбита называется наклонной . Она будет казаться (если смотреть с Земли) ежедневно колеблющейся вокруг фиксированной точки. По мере уменьшения угла между орбитой и экватором величина этого колебания становится меньше; когда орбита полностью лежит над экватором на круговой орбите, спутник остается неподвижным относительно поверхности Земли — он называется геостационарным .
По состоянию на октябрь 2018 года [обновлять]насчитывается около 446 активных геосинхронных спутников, некоторые из которых не работают. [1] [2] [3]
Геостационарные спутники, по-видимому, закреплены над одной точкой над экватором. Приемные и передающие антенны на Земле не нуждаются в отслеживании такого спутника. Эти антенны могут быть закреплены на месте и намного дешевле отслеживающих антенн. Эти спутники произвели революцию в глобальных коммуникациях , телевизионном вещании и прогнозировании погоды , а также имеют ряд важных оборонных и разведывательных приложений.
Одним из недостатков геостационарных спутников является их большая высота: радиосигналам требуется приблизительно 0,25 секунды, чтобы достичь спутника и вернуться со спутника, что приводит к небольшой, но существенной задержке сигнала . Эта задержка усложняет телефонный разговор и снижает производительность распространенных сетевых протоколов, таких как TCP/IP , но не представляет проблемы для неинтерактивных систем, таких как спутниковое телевизионное вещание. Существует ряд фирменных спутниковых протоколов передачи данных, которые предназначены для прокси-соединений TCP/IP по спутниковым каналам с большой задержкой — они позиционируются как частичное решение плохой производительности собственного TCP по спутниковым каналам. TCP предполагает, что все потери происходят из-за перегрузки, а не ошибок, и проверяет пропускную способность канала с помощью своего алгоритма « медленного старта » , который отправляет пакеты только после того, как становится известно, что более ранние пакеты были получены. Медленный старт очень медленный на пути с использованием геостационарного спутника. RFC 2488, написанный в 1999 году, дает несколько предложений по этому вопросу.
Геостационарные спутники имеют ряд преимуществ:
Недостатком геостационарных спутников является неполное географическое покрытие, поскольку наземные станции, расположенные выше примерно 60 градусов широты, испытывают трудности с надежным приемом сигналов на низких высотах. Спутниковые антенны на таких высоких широтах должны быть направлены почти прямо на горизонт. Сигналы должны проходить через большую часть атмосферы и даже могут быть заблокированы рельефом местности, растительностью или зданиями. В СССР было разработано практическое решение этой проблемы с созданием специальных сетей спутников с наклонным путем «Молния» / «Орбита» с эллиптическими орбитами. Аналогичные эллиптические орбиты используются для спутников «Сириус Радио» .
Эта концепция была впервые предложена Германом Поточником в 1928 году и популяризирована писателем-фантастом Артуром Кларком в статье в Wireless World в 1945 году. [4] Работая до появления твердотельной электроники, Кларк представлял себе трио больших пилотируемых космических станций, расположенных треугольником вокруг планеты. Современные спутники многочисленны, не имеют экипажа и часто не больше автомобиля.
Широко известный как «отец геостационарного спутника», Гарольд Розен , инженер компании Hughes Aircraft Company, изобрел первый действующий геостационарный спутник Syncom 2. [ 5] Он был запущен на ракете-носителе Delta B с мыса Канаверал 26 июля 1963 года.
Первым геостационарным спутником связи был Syncom 3 , запущенный 19 августа 1964 года с помощью ракеты-носителя Delta D с мыса Канаверал. Спутник, находящийся на орбите примерно над международной линией перемены дат , использовался для трансляции летних Олимпийских игр 1964 года в Токио в США.
Westar 1 был первым американским отечественным и коммерческим геостационарным спутником связи, запущенным компаниями Western Union и NASA 13 апреля 1974 года.