ФКП-2040. Все пути ведут на геостационар!

[mihalchuk]

Главных недостатков (причем непрошибаемых) у Вашей идеи два:
1. Высокая стоимость [/size](затраты до ввода в эксплуатацию).
2. Относительно низкая надежность, и как следствие - неустойчивый канал связи (в случае работы системы с 2-3 отказавшими КА, что при их количестве НЕИЗБЕЖНО).

По пунктам:
1. Высокая стоимость получается потому, что проект большой. Недостатком это назвать нельзя, но согласен - чем больше сумма, тем меньше вероятность рализации.
2. Эта "низкая надёжность" - относительна. В случае потери одного спутника на ГСО связь прекращается, ждём, когда разместят следующий. В нашем случае получим пробел связи минут 20. Не вижу здесь ничего критичного. Прямое вещание, конечно, от этого пострадает, но, например, интернет - нет. Кроме того, можно проявить фантазию и дублировать каналы связи с разных спутников.

Это Вы напрасно - в этот раз их ответ ВЕРНЫЙ.

Ответ как раз ошибочный. Во-первых, вопрос о необходимости включения этого проекта в ФКП мной не ставился. Во-вторых, для решения, если они за него взялись, нужно найти правильное обоснование. Но с технической стороны его нет. А заявить о технико-экономическом риске авторы письма не решились, так как за этим могло последовать требование об его оценке. Указаная в ссылке на ФКП система спутников на высокоэллиптических орбитах по масштабам и близко не стоит рядом с предлагаемой системой.
Собственно, не в предложенной системе дело. Геостационарные системы связи можно моделировать и другими способами. Вопрос был о том, сможет ли Роскосмос решиться на что-нибудь значительное, сулящее отдачу для страны, или нет.

[mihalchuk]

То же самое можно сказать - с точностью наоборот - и про Вашу систему, mihalchuk.  Вы думаете, так легко синхронизировать по времени сигнал, непрерывно передаваемый следующему КА, как эстафетная палочка ?

Ну почему же - непрерывно? Пакетами его, пакетами!

[fagot]

1. Высокая стоимость получается потому, что проект большой. Недостатком это назвать нельзя, но согласен - чем больше сумма, тем меньше вероятность рализации.

Не просто высокая, а неоправданно высокая.
 

2. Эта "низкая надёжность" - относительна. В случае потери одного спутника на ГСО связь прекращается, ждём, когда разместят следующий. В нашем случае получим пробел связи минут 20. Не вижу здесь ничего критичного. Прямое вещание, конечно, от этого пострадает, но, например, интернет - нет. Кроме того, можно проявить фантазию и дублировать каналы связи с разных спутников.

Дешевле разместить в той же точке на ГСО запасной спутник. Интернет не обязательно является основным в загрузке транспондеров и для него так же весьма желательна непрерывность связи. Но даже при работе всех 70-ти спутников будут происходить значительные колебания зоны покрытия.

[mihalchuk]

1. Высокая стоимость получается потому, что проект большой. Недостатком это назвать нельзя, но согласен - чем больше сумма, тем меньше вероятность рализации.

Не просто высокая, а неоправданно высокая.

Попробуем оправдаться.
Вложив деньги, имеем технологии производства более-менее современных спутников связи, имеем мощности для их массового производства, получаем соответствующий опыт, модернизируем средства выведения, наращиваем, и значительно, ресурс каналов связи, производим в массовом количестве соответствующую наземную аппаратуру, и на всём этом пытаемся делать деньги. Кроме того, за счёт системных возможностей столь крупной группировки откроются новые ниши деятельности. По крайней мере, предлагаемое направление деятельности, требующее больших затрат, имеет смысл. Ориентировочныезатраты - на уровне совокупных по МКС, предполагаемый результат - 20% рынка космической связи.
Сравните с обсуждаемыми на форуме полётами на Луну и т. д.

2. Эта "низкая надёжность" - относительна. В случае потери одного спутника на ГСО связь прекращается, ждём, когда разместят следующий. В нашем случае получим пробел связи минут 20. Не вижу здесь ничего критичного. Прямое вещание, конечно, от этого пострадает, но, например, интернет - нет. Кроме того, можно проявить фантазию и дублировать каналы связи с разных спутников.

Дешевле разместить в той же точке на ГСО запасной спутник. Интернет не обязательно является основным в загрузке транспондеров и для него так же весьма желательна непрерывность связи. Но даже при работе всех 70-ти спутников будут происходить значительные колебания зоны покрытия.

Запасной спутник в какой-то мере решает проблему надёжности: можно иметь пару-тройку запасных спутников на ГСО и в течение пары недель подводить их на замену аварийных. Но он не решает проблему расширения орбитально-частотного ресурса!
Про колебания зоны покрытия можно подробнее?

[fagot]

Попробуем оправдаться.
Вложив деньги, имеем технологии производства более-менее современных спутников связи, имеем мощности для их массового производства, получаем соответствующий опыт, модернизируем средства выведения, наращиваем, и значительно, ресурс каналов связи, производим в массовом количестве соответствующую наземную аппаратуру, и на всём этом пытаемся делать деньги. Кроме того, за счёт системных возможностей столь крупной группировки откроются новые ниши деятельности. По крайней мере, предлагаемое направление деятельности, требующее больших затрат, имеет смысл. Ориентировочныезатраты - на уровне совокупных по МКС, предполагаемый результат - 20% рынка космической связи.
Сравните с обсуждаемыми на форуме полётами на Луну и т. д.

Но почему не вкладываться в нормальные геостационарные спутники? По сути же получается, что 70 спутников выполняют функцию одного ГСОшного.

Запасной спутник в какой-то мере решает проблему надёжности: можно иметь пару-тройку запасных спутников на ГСО и в течение пары недель подводить их на замену аварийных. Но он не решает проблему расширения орбитально-частотного ресурса!

На практике в одной точке нормально уживаются несколько спутников, или же можно увеличивать массу единичного спутника. И несмотря на некоторые заморочки, ГСО весьма далека от полного заселения.

Про колебания зоны покрытия можно подробнее?

Спутник довольно существенно смещается по своей восьмерке за 20 минут. Сейчас точность стабилизации в своей точке ГСОшных спутников и точность наведения их антенн составляет сотые доли градуса, чтобы потребители могли принимать устойчивый сигнал на простейшие антенны. Удастся ли вам обеспечить такую же стабильность зоны покрытия даже с использованием перенацеливаемых антенн на спутнике?

[mihalchuk]

Но почему не вкладываться в нормальные геостационарные спутники? По сути же получается, что 70 спутников выполняют функцию одного ГСОшного.

Вкладываться в геостационарные спутники надо, никто не спорит. А в данном случае 70 спутников обеспечивают полноценное функционирование 66-68 геостационарных точек, что эквивалентно такому же количеству спутников.

На практике в одной точке нормально уживаются несколько спутников, или же можно увеличивать массу единичного спутника. И несмотря на некоторые заморочки, ГСО весьма далека от полного заселения.

Какой по-вашему неиспользованный ресурс ГСО? Здесь будут проблемы. Конечно, можно вместо одного большого спутника вывести несколько поменьше, но для потребителя важен суммарный частотный диапазон. Однако, если какая-то точка стояния на ГСО за кем-то закреплена, то у её хозяина нужно спрашивать разрешения, как я понимаю.

Спутник довольно существенно смещается по своей восьмерке за 20 минут. Сейчас точность стабилизации в своей точке ГСОшных спутников и точность наведения их антенн составляет сотые доли градуса, чтобы потребители могли принимать устойчивый сигнал на простейшие антенны. Удастся ли вам обеспечить такую же стабильность зоны покрытия даже с использованием перенацеливаемых антенн на спутнике?

Вообще-то перенацеливаемые антенны на спутниках я не предполагал. Сойдут и неподвижные, сканирующие свой сектор по мере движения спутника. Насчёт ваших цифр по точности наведения я имею сомнения. Если потребитель имеет метровую тарелку, а сигнал - 10 ГГц, то при длине волны 3 см получим угловую расходимость около 2 градусов. За 20 минут спутник пройдёт около 5 градусов, перед нами стоит задача сопровождать спутник в этом секторе наземной аппаратурой, при этом аппаратура не должна иметь подвижных частей.

[fagot]

Вкладываться в геостационарные спутники надо, никто не спорит. А в данном случае 70 спутников обеспечивают полноценное функционирование 66-68 геостационарных точек, что эквивалентно такому же количеству спутников.

Но в одной точке не нужно столько спутников. К тому же в высоких широтах часть спутников просто не будет видна.

Какой по-вашему неиспользованный ресурс ГСО?

Наверно перед тем, как делать предложение, вам нужно было исследовать этот вопрос. У России например с десяток точек не используется.

Здесь будут проблемы. Конечно, можно вместо одного большого спутника вывести несколько поменьше, но для потребителя важен суммарный частотный диапазон.

Раз в одной точке уживается несколько спутников, значит диапазона им хватает.

Однако, если какая-то точка стояния на ГСО за кем-то закреплена, то у её хозяина нужно спрашивать разрешения, как я понимаю.

Нужно, как и на "точку" для 70 спутников.

Вообще-то перенацеливаемые антенны на спутниках я не предполагал. Сойдут и неподвижные, сканирующие свой сектор по мере движения спутника.

Тогда зона покрытия будет плавать.

Насчёт ваших цифр по точности наведения я имею сомнения.

В НК про это постоянно пишут.

Если потребитель имеет метровую тарелку, а сигнал - 10 ГГц, то при длине волны 3 см получим угловую расходимость около 2 градусов. За 20 минут спутник пройдёт около 5 градусов, перед нами стоит задача сопровождать спутник в этом секторе наземной аппаратурой, при этом аппаратура не должна иметь подвижных частей.

И как при этом добиться постоянного уровня сигнала?

[mihalchuk]

А в данном случае 70 спутников обеспечивают полноценное функционирование 66-68 геостационарных точек, что эквивалентно такому же количеству спутников.

Но в одной точке не нужно столько спутников. К тому же в высоких широтах часть спутников просто не будет видна.  

Первое - не понял. Второе - в высоких широтах столько спутников и не нужно.

Какой по-вашему неиспользованный ресурс ГСО?

Наверно перед тем, как делать предложение, вам нужно было исследовать этот вопрос. У России например с десяток точек не используется.

По моим данным 8-летней давности точки стояния на ГСО (их 226) были распределены. Здесь можно посмотреть 2 таблицы:
http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/content/numbers/243/20.shtml
Обратите внимание, что запуски (табл. 2) осуществляются в те же точки на замену. Исключение составляет точка 49 град., которая, насколько я помню, тоже наша, но в то время оказалась пустой. Ещё одну точку мы потеряли в 90-х - пустую точку могут заполнять те, кто успеет. Итак, наших точек немного - дюжина. Не думаю, что за последнее время что-то изменилось. Хотя расположение спутников можно в некоторой степени уплотнить в связи с освоением новых частотных диапазонов, вряд ли кто-то решится ломать имеющуюся систему.

 

Здесь будут проблемы. Конечно, можно вместо одного большого спутника вывести несколько поменьше, но для потребителя важен суммарный частотный диапазон.

Раз в одной точке уживается несколько спутников, значит диапазона им хватает.

Диапазон, точнее, частотный ресурс - величина фиксированная. А как его распределить - на один спутник, или на несколько - вопрос техники дела.

Однако, если какая-то точка стояния на ГСО за кем-то закреплена, то у её хозяина нужно спрашивать разрешения, как я понимаю.

Нужно, как и на "точку" для 70 спутников.

Одна точка на 70 спутников. Точки у нас есть и свои. Кроме того, лёгким эксцентриситированием( ) орбиты можно избежать пересечения с ГСО. Но, конечно, в районе пересечения проекций орбит (одна-две точки) спутнки придётся отключать.

 

Вообще-то перенацеливаемые антенны на спутниках я не предполагал. Сойдут и неподвижные, сканирующие свой сектор по мере движения спутника.

Тогда зона покрытия будет плавать.

Именно так! И на этом основана система.
 

Если потребитель имеет метровую тарелку, а сигнал - 10 ГГц, то при длине волны 3 см получим угловую расходимость около 2 градусов. За 20 минут спутник пройдёт около 5 градусов, перед нами стоит задача сопровождать спутник в этом секторе наземной аппаратурой, при этом аппаратура не должна иметь подвижных частей.

И как при этом добиться постоянного уровня сигнала?

Техническими средствами. На спутнике и на приёмнике. И не постоянного, а приемлемого уровня, так как задача состоит в том, чтобы обеспечить устойчивый приём сигнала.

[Александр Ч.]

Тут говорили о возможном перерыве в связи в 20 минут... Хорошо, это при отказе одного спутника. А если через один? Инернет можно вычеркнуть из списка предоставляемых услуг.
Да, для серфинга или почты, если письма разбить на мелкие кусочки, это не очень критично, но для такого режима вполне достаточно, например, Гонцов.

[fagot]

Первое - не понял.

70 спутников будут обеспечивать связью только один регион, но такого количества там может быть просто не нужно.

Второе - в высоких широтах столько спутников и не нужно.

Уже на широте Москвы немалая часть спутнико не будет видна.

Диапазон, точнее, частотный ресурс - величина фиксированная. А как его распределить - на один спутник, или на несколько - вопрос техники дела.

Раз продолжают запускать все более мощные спутники, значит частотный ресурс использован еще не полностью.

Именно так! И на этом основана система.

А как быть пользователям на периферии зоны покрытия?
 

Техническими средствами. На спутнике и на приёмнике. И не постоянного, а приемлемого уровня, так как задача состоит в том, чтобы обеспечить устойчивый приём сигнала.

Вы, кажется, что-то говорили о коммерции. И это значит будет такой рекламный слоган - у конкурентов уровень сигнала постоянный, а у нас - приемлемый. :wink: А то на Экспессах-АМ зачем-то мучаются с точностью удержания в точке 0,05 градуса...

[mihalchuk]

Тут говорили о возможном перерыве в связи в 20 минут... Хорошо, это при отказе одного спутника. А если через один? Инернет можно вычеркнуть из списка предоставляемых услуг.
Да, для серфинга или почты, если письма разбить на мелкие кусочки, это не очень критично, но для такого режима вполне достаточно, например, Гонцов.

Нужно подумать вот над чем. Возможно, в течение лет 10 произойдёт резкий скачок траффика из-за роста обмена видеофайлами. Тогда ресурсы связи вполне могут быть задействованы. Перерыв в 20 минут, конечно, проблема. Она должна быстро решаться путём замены спутника, и это вполне возможно благодаря именно большому числу спутников в группировке, что позвролит иметь в резерве как спутники, так и средства выведения.

[mihalchuk]

70 спутников будут обеспечивать связью только один регион, но такого количества там может быть просто не нужно.
Уже на широте Москвы немалая часть спутнико не будет видна.

Я так думаю, что спутники будут стабилизированы относительно нормали к поверхности Земли, антенны их будут неподвижно установлены и будут сканировать очень широкий сектор вдоль проекции траектории на Землю (восьмёрки). Невидимые в одной части Земли спутники будут работать в другой её части.

Раз продолжают запускать все более мощные спутники, значит частотный ресурс использован еще не полностью.

Это правда, не весь частотный диапазон используется всеми. Но несмотря на это на ГСО со своим спутником не встрять. "Владельцы" точек на ГСО постепенно заменяют старые спутники на более новые. Есть ещё возможность освоения новых диапазонов, но она небезгранична: во-первых, чем дальше, тем труднее, во-вторых, начинает сказываться поглощение сигнала атмосферой. Насколько я помню, чистого частотного диапазона уже нет, остались "лоскутные" диапазоны, в которых полосы пропускания и поглощения чередуются.

А как быть пользователям на периферии зоны покрытия?

Там, где сигнал принимается устойчиво, проблем не будет. Где неустойчиво, потребителю предстоит выбирать, пользоваться ли этой системой связи. На границе зоны покрытия луча внутри зоны устойчивой связи потребитель должен будет вовремя переключаться на другой луч от другого спутника. И это должна делать аппаратура, автоматически. Задача решаема, возможно, имеет смысл установить в неё приёмник ГЛОНАСС.
 

Вы, кажется, что-то говорили о коммерции. И это значит будет такой рекламный слоган - у конкурентов уровень сигнала постоянный, а у нас - приемлемый. :wink: А то на Экспессах-АМ зачем-то мучаются с точностью удержания в точке 0,05 градуса...

Другой коммерческий подход: продавать не сигнал, а услуги связи. Чтобы потребитель и не знал такого выражения, как "уровень сигнала".

[mihalchuk]

Предложенный здесь способ имитации ГСО действительно не единственный. Можно, например, заполнить круговую экваториальную орбиту выше или ниже геостационарной, и переключать сигналы аналогичным способом. Но интересно рассмотреть моделирование с использованием высокоэллиптических орбит. Можно подобрать параметры высокоэллиптической орбиты таким образом, чтобы вблизи апогея спутник относительно поверхности земли двигался со скоростью, близкой к нулевой. Для такой экваториальной орбиты апогей будет заметно ниже ГСО, но для орбит с ненулевым наклонением может быть и выше. Использование эффекта "зависания" спутника в апогее высокоэллиптической орбиты для создания имитирующей ГСО системы связи может быть оправдано.
Ниже на рисунках показаны часовые интервалы движения спутника по 12- и 24-часовой эллиптическим орбитам. Для 12-часовой для случая наклонения 65 градусов приведены часовые параметры: Угол относительно апогея, Расстояние от центра Земли, условная широта и условная долгота проекции спутника на Землю. Долгота приведена в условных градусах, в целях удобства восприятия процесса движения пересчёт при превышении 260 градусов не делался.
Для суточной высокоэллиптической орбиты в апогее требуется в четверо бОльшая мощность сигнала, чем для ГСО при прочих равных условиях.

[SpaceR]

Ну да. То есть вернулись к давно открытой и вовсю эксплуатируемой идее - орбиты типа "Молния"(12-час) и "Тундра"(24-час). Чего и требовалось доказать.

Действитльно, орбиты во многом удобные, количество КА можно снизить до 3-4 (что имхо САМОЕ важное), и все задачи решаются .
Хэппи-энд.

[mihalchuk]

Ничего себе - хэппи-энд! Да ничего не будет!
Поковыряются с тремя-четырьмя спутниками, может быть и сделают, заказав электронику, а то и сами спутники за рубежом. Может быть, и запустят, но погоду такая система в распределении рынка связи не сделает.
К тому же, эти орбиты не выглядят лучше круговой геосинхронной с наклонением. Обе орбиты показывают довольно большое пробегание спутника по небу, необходима следящая система, которая будет по карману далеко не каждому желающему. Спутники регулярно проходят через радиационные пояса.
12-часовая орбита типа "Молния" позволяет использовать спутник до 8 часов в сутки. + ещё 8 часов, но они привязаны к другому полушарию.
24-часовая вообще не смотрится. 8 часов в сутки спутник будет вдвое дальше, чем аппарат на ГСО, потребуется вчетверо бОльшая мощность сигнала. А ближе, чем ГСО, он будет очень короткое время. При наклонении орбиты 65 град. зависание не получится, спутник будет двигаться по небу и потребуется слежение. Ситуация будет аналогична предлагаемой схеме, и, если реализовать переключение сигналов, то получим то же самое, но с указанными минусами. Для реализации зависания нужно увеличить наклонение, а это не очень удобно. Кроме того, неясно, насколько такая вытянутая орбита будет устойчива к возмущениям.

[mihalchuk]

Вот, нашёл по теме:
http://www.spacecenter.ru/Kentavr_2.htm

[serb]

Вот, нашёл по теме:
http://www.spacecenter.ru/Kentavr_2.htm

ЭЭЭ... Холмс, но как?! как компенсируется "вертикальная" составляющая гравитационной силы на этом рисунке?!

[SpaceR]

Вот, нашёл по теме:
http://www.spacecenter.ru/Kentavr_2.htm

ЭЭЭ... Холмс, но как?! как компенсируется "вертикальная" составляющая гравитационной силы на этом рисунке?!

А там дальше в тексте описано, вот:

Реализация PGEO осуществляется базовым сегментом - фазированной четверкой спутников, развернутых на высокоэллиптической орбите (HEO) "Кентавр", в которой реализовано синхронное переключение работы бортовых систем связи со спутника нисходящего с апогейного участка - на входящий.
Орбита "Кентавр" - особая 12-и часовая HEO орбита, трасса которой на апогейных участках основного и сопряженного витка представлена характерной для GEO узкой вытянутой несимметричной "восьмеркой".

[mihalchuk]

Вот, нашёл по теме:
http://www.spacecenter.ru/Kentavr_2.htm

ЭЭЭ... Холмс, но как?! как компенсируется "вертикальная" составляющая гравитационной силы на этом рисунке?!

Сиё для меня пока неясно. У орбиты те же апогей и перигей, период обращения. Методом исключения можно предположить, что такая форма проекции орбиты получается уменьшением наклона линии апсид относительно экваториальной плоскости (апогей и перигей нем соответствуют высшей и низшей точке проекции).

[SpaceR]

Вот, нашёл по теме:
http://www.spacecenter.ru/Kentavr_2.htm

ЭЭЭ... Холмс, но как?! как компенсируется "вертикальная" составляющая гравитационной силы на этом рисунке?!

Сиё для меня пока неясно. У орбиты те же апогей и перигей, период обращения. Методом исключения можно предположить, что такая форма проекции орбиты получается уменьшением наклона линии апсид относительно экваториальной плоскости (апогей и перигей нем соответствуют высшей и низшей точке проекции).

Да это же не реальная орбита, а ее виртуальный аналог, согласно системе из 4х КА. Что собой представляют реальные их орбиты и их проекции на поверхность, я указал в предыдущем.