Спутниковое телевидение

1.1Стабилизация положения спутника на геостационарной орбите

После того как спутник выведен на орбиту, его положение должно быть определено и строго фиксировано. Для этого необходимо стабилизировать положение спутника относительно плоскости геостационарной орбиты и удерживать спутник постоянно на плановой позиции в точке стояния для точной и жесткой ориентации излучения антенн в нужном направлении на земную поверхность. Но положение спутника на геостационарной орбите только условно считается постоянным. На самом деле, даже на протяжении суток, под воздействием переменного влияния гравитационных сил Луны, Земли и Солнца оно изменяется непредсказуемым образом. Спутник совершает сложные гармонические суточные и годовые колебания, которые с Земли наблюдаются в виде восьмерки, изменяющейся относительно плоскости геостационарной орбиты. Следовательно, без стабилизации положения спутника и его антенн ретрансляцию телепередач на отведенную территорию на Земле обеспечить невозможно. Стабилизация положения в сущности означает сохранение постоянного направления оси корпуса спутника относительно плоскости геостационарной орбиты. Если эта проблема решена, то обеспечить постоянную направленность антенн уже проще. Существуют два основных способа стабилизации спутника на геостационарной орбите:

- стабилизация вращением. Обычно для стационарных спутников ось вращения (стабилизации) выбирается параллельной оси Земли;

- стабилизация по трем осям (непосредственная стабилизация) осуществляется при управлении угловым положением спутника относительно каждой из трех осей координат.

Стабилизация вращением является простейшим видом стабилизации (метод вращающегося "волчка" на столе). Она осуществляется за счет вращения спутника или его части с частотой 80...100 об/мин вокруг оси, параллельной оси вращения Земли. При вращении появляется гироскопическая жесткость и создается угловой момент в фиксированном направлении. При отклонении его от заданной величины включаются собственные реактивные двигатели спутника, которые устраняют это отклонение. На рис. 1.5 показана типовая конструкция спутника двойного вращения, в котором используется вращающийся цилиндр и противо вращательная платформа (т.е. направление вращения платформы постоянно противоположно направлению вращения цилиндра). За счет этого

платформа, на которой устанавливаются неповоротные направленные

на Землю антенны, имеет почти нулевую угловую скорость. Антенны соединены с приемопередающим блоком волноводными вращающимися сочленениями.

Стабилизация по трем осям координат (по оси рыскания, оси крена, оси тангажа) или непосредственная стабилизация — это другой способ стабилизации. Непосредственная стабилизация осуществляется при управлении угловым положением спутника относительно каждой из осей координат. Такое управление выполняется либо в результате непосредственного изменения угловых перемещений и приложения моментов силы относительно каждой из его трех осей, либо за счет применения устройств с инерционным моментом, например, маховика, который действует одновременно как гироскоп, стабилизатор вращения и двигатель. Такая система использована в американских спутниках "Интелсат V" и "Интелсат 5V". На них быстроходный вращающийся маховик удерживает направленные на Солнце панели солнечных батарей, обеспечивая гироскопическую жесткость спутника по одной, двум или трем осям. Для поддержания постоянной ориентации спутника эти устройства снабжаются чувствительными элементами и датчиками. На рис. 1.6 показана типовая конструкция спутника с непосредственной стабилизацией.

Кроме этого, для удержания спутника на заданной позиции в,- точке стояния применяют специальный сигнал пилот-луч.

Сформированный на земной передающей станции и направляемый постоянно под фиксированным углом в сторону спутника этот сигнал принимается и обрабатывается на его борту, в результате

чего определяется величина отклонения спутника от его орбитальной позиции. Затем, в случае превышения спутником допустимого отклонения, включаются его собственные двигатели, которые устраняют отклонение, что позволяет в 2...3 раза улучшить суммарную точность наведения антенн спутника на заданную территорию Земли.

Согласно плана ВАКР нестабильность положения спутника на геостационарной орбите в направлении север-юг и восток-запад не должна превышать 0,1°. У современных спутников-ретрансляторов максимальная ошибка системы ориентации и стабилизации положения спутника не превышает: по оси крена 0,1°, по оси тангажа 0,15°, по оси рыскания 0,2°.