ΔΟΡΥΦΟΡΙΚΕΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ. ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ Τεχνητός δορυφόρος: Οποιοδήποτε αντικείμενο που σκόπιμα έχει τεθεί σε τροχιά γύρω από τη γη, γύρω από άλλους.

Παρουσίαση με θέμα: "ΔΟΡΥΦΟΡΙΚΕΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ. ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ Τεχνητός δορυφόρος: Οποιοδήποτε αντικείμενο που σκόπιμα έχει τεθεί σε τροχιά γύρω από τη γη, γύρω από άλλους."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 ΔΟΡΥΦΟΡΙΚΕΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ

2 ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ Τεχνητός δορυφόρος: Οποιοδήποτε αντικείμενο που σκόπιμα έχει τεθεί σε τροχιά γύρω από τη γη, γύρω από άλλους πλανήτες ή γύρω από τον ήλιο. Μετά την αποστολή του πρώτου τεχνητού δορυφόρου το 1957, χιλιάδες από αυτά τα «φεγγάρια τα πλασμένα από τον άνθρωπο» έχουν εκτοξευθεί σε τροχιά γύρω από τη γη. Σήμερα, οι τεχνητοί δορυφόροι έχουν καίριους ρόλους στις τηλεπικοινωνίες, στη στρατιωτική κατασκοπεία, και στην επιστημονική μελέτη τόσο της γης όσο και του διαστήματος. Έχουν σκοπό την αποκατάσταση τηλεπικοινωνιακών ζεύξεων.

3 ΙΣΤΟΡΙΑ ΤΩΝ ΔΟΡΥΦΟΡΩΝ Ο σοβιετικός «Σπούτνικ 1», που εκτοξεύθηκε στις 4 Οκτωβρίου του 1957. Εξέπεμπε ένα σταθερό σήμα από βόμβους για 21 μέρες, και κάηκε κατά την επάνοδό του στην ατμόσφαιρα στις 4 Ιανουαρίου του 1958. Η Σοβιετική Ένωση έστειλε επίσης στο διάστημα τον πρώτο ζωντανό οργανισμό, ένα σκυλί τη Λάικα, στις 3 Νοεμβρίου του 1957. Οι Ηνωμένες Πολιτείες έστειλαν τον πρώτο τους δορυφόρο, τον «Explorer 1», στις 31 Ιανουαρίου του 1958. Ο «Explorer 1» είχε έντονα ελλειπτική τροχιά, με το ύψος του από την επιφάνεια της γης να κυμαίνεται από 360 έως 2500 χιλιόμετρα. Οι επιστήμονες ανακάλυψαν τις ζώνες ακτινοβολίας Βαν Άλλεν από την ανάλυση των σημάτων που εξέπεμπε στη γη ο «Explorer 1».

4 Τον Απρίλιο του 1961 πραγματοποιείται η πρώτη πτήση ανθρώπου στο διάστημα. Ο σοβιετικός Yuri Gagarin κάνει μια πλήρη περιστροφή γύρω από τη Γη σε 108 λεπτά πάνω στο διαστημόπλοιο Vostok 1. Το 1962 γίνεται η αποστολή του πρώτου ενεργού δορυφόρου αναμετάδοσης TELSTAR 1 της AT&T (δορυφόρος σε τροχιά 7.200Km). Ο δορυφόρος αυτός επιτρέπει στα αμερικανικά και στα ευρωπαϊκά δίκτυα τηλεόρασης να ανταλλάσσουν τα προγράμματά τους. Το 1963 εκτοξεύτηκε ο πρώτος δορυφόρος σε σχεδόν γεωστατική τροχιά (SYNCOM II) και στη συνέχεια το 1964: πραγματοποιείται η εκτόξευση του πρώτου γεωστατικού δορυφόρου (SYNCOM III). ΙΣΤΟΡΙΑ ΤΩΝ ΔΟΡΥΦΟΡΩΝ

5 1965: σημαντικός σταθμός στην ιστορία των δορυφορικών επικοινωνιών καθώς τότε τίθεται σε τροχιά ο πρώτος γεωστατικός εμπορικός δορυφόρος, Ιntelsat I (Early Bird), εγκαινιάζοντας τη μεγάλη ακολουθία των δορυφόρων Intelsat. 1965:Ο πρώτος ρωσικός τηλεπικοινωνιακός δορυφόρος της σειράς MOLNΙYA στέλνεται στο διάστημα. Ακολουθεί ο Intelsat II με δυνατότητα ταυτόχρονης εξυπηρέτησης 240 τηλεφωνικών συνδιαλέξεων ή ενός τηλεοπτικού καναλιού. Οι παραπάνω οικογένειες των δορυφόρων εξακολουθούν να παρέχουν τις υπηρεσίες τους μέχρι και σήμερα. Το έτος 1967 εκτοξεύεται ο πρώτος γεωστατικός μετεωρολογικός δορυφόρος, ο ΑΤS 3, ο πρώτος δορυφόρος που στέλνει έγχρωμες φωτογραφίες της γης από το διάστημα. Το 1977 ιδρύεται ο EUTELSAT και το 1983 γίνεται η εκτόξευση του πρώτου Ευρωπαϊκού Δορυφόρου ECS (EUTELSAT 1). Το 2001 η Ελλάδα γίνεται μέλος της ESA και το 2002 ο πρώτος Ελληνικός Δορυφόρος σε τροχιά (ενοικίαση δορυφόρου Kopernikus). Τέλος το 2003 ο πρώτος Ελληνικός Δορυφόρος (HELLAS-SAT) τίθεται σε τροχιά. ΙΣΤΟΡΙΑ ΤΩΝ ΔΟΡΥΦΟΡΩΝ

6 ΕΙΔΗ ΔΟΡΥΦΟΡΩΝ Έχουν αναπτυχθεί διάφορα είδη δορυφόρων, για διαφορετικούς σκοπούς: Τηλεπικοινωνιακοί, για τη μεταφορά ραδιοφωνικών, τηλεοπτικών και τηλεφωνικών σημάτων σε μεγάλες αποστάσεις χωρίς να χρειάζονται καλώδια ή μικροκυματικές ζεύξεις. Δορυφόροι πλοήγησης, που δίνουν το γεωγραφικό στίγμα αντικειμένων στην επιφάνεια της γης (π.χ. στο σύστημα GPS). Οι μετεωρολογικοί δορυφόροι, που συγκεντρώνουν στοιχεία που χρειάζονται για την πρόγνωση του καιρού. Δορυφόροι παρακολούθησης στρατιωτικών δραστηριοτήτων. Επιστημονικοί δορυφόροι, τοποθετημένοι στο διάστημα, που χρησιμοποιούνται ως σταθμοί παρατηρήσεων της γης, των άλλων πλανητών, του ήλιου, των κομητών, των γαλαξιών, και χρησιμοποιούνται και σε μία ποικιλία άλλων εφαρμογών.`

7 Πλεονεκτήματα Το κόστος χρήσης είναι ανεξάρτητο από την απόσταση των επικοινωνούντων σταθμών. Μοναδική λύση για την τηλεπικοινωνιακή κάλυψη δύσβατων περιοχών, όπου η χρήση ενσύρματων συστημάτων είναι αδύνατη ή έχει εξαιρετικά υψηλό κόστος. Ενώ παράλληλα γίνεται παροχή υπηρεσιών σε περιοχές που τα επίγεια μέσα αδυνατούν (πλοία, αεροπλάνα κλπ.) Οι δορυφόροι καλύπτουν εύκολα απαιτήσεις εκπομπής σημάτων ευρείας ζώνης συχνοτήτων. Γρήγορη εγκατάσταση και ευκολία αναδιάταξης. Η εκτόξευση ενός δορυφόρου είναι πολύ ευκολότερη και γρηγορότερη από την εγκατάσταση χιλιάδων καλωδίων. Παρέχεται ακόμα η δυνατότητα ελέγχου του ιδιωτικού δικτύου από το χρήστη Παροχή υπηρεσιών σε περιπτώσεις αδυναμίας λειτουργίας των επίγειων δικτύων (πόλεμοι, καταστροφές).

8 Μειονεκτήματα Η καθυστέρηση μετάδοσης. Για ένα γεωστατικό δορυφόρο και για κατακόρυφη πορεία μετάδοσης ενός σήματος (αποστολή και λήψη) απαιτούνται περίπου 240 ms, γεγονός που δημιουργεί πρόβλημα στην επικοινωνία μεταξύ ηλεκτρονικών υπολογιστών. Σημαντικό παράγοντα παίζουν και οι διάφορες βλάβες κατά την μετάδοση όπως η βροχή. Η έλλειψη ασφάλειας στις δορυφορικές επικοινωνίες. Για το λόγο αυτό τα δορυφορικά συστήματα χρησιμοποιούν εξειδικευμένες τεχνικές κρυπτογράφησης. Το υψηλό κόστος τοποθέτησης των δορυφόρων σε τροχιά καθώς και ο σχετικά περιορισμένος χρόνος ζωής των διαστημικών δορυφορικών σταθμών (7-10 χρόνια). Είναι πολύ πιθανό ότι οι επίγειες και οι δορυφορικές επικοινωνίες θα τις ανταγωνιστούν επιθετικά όσον αφορά το κόστος. Παρατηρείται συμφόρηση στη γεωστατική τροχιά και στις χρησιμοποιούμενες συχνότητες

9 Ζώνες συχνοτήτων στις δορυφορικές επικοινωνίες Ζώνες Συχνοτήτων Συχνότητες L-band1GHz-2GHz S-band2GHz-4GHz C-band4GHz-8GHz X-band8GHz-12GHz Ku-band12GHz-18GHz Ka-band20GHz-30GHz

10 Το δορυφορικό σύστημα επικοινωνίας Στην πιο απλή του μορφή αποτελείται από δυο επίγειους σταθμούς που επικοινωνούν μεταξύ τους μέσω δορυφόρου Για να ελαχιστοποιηθούν οι απαιτήσεις ηλεκτρικής ισχύος στο δορυφόρο όπου ο χώρος είναι περιορισμένος, η συχνότητα εκπομπής από το δορυφόρο στον επίγειο σταθμό, συχνότητα κάτω ζεύξης fd - downlink), είναι πάντα μικρότερη από τη συχνότητα άνω ζεύξης fu - uplink, που είναι η συχνότητα εκπομπής του επίγειου σταθμού προς το δορυφόρο. Οι συχνότητας αυτές είναι διαφορετικές για να αποφεύγεται η αλληλο-παρεμβολή και είναι τάξης των GHz.

11 Δορυφορικός σταθμός Διαστήματος Είναι ο δορυφόρος και όλες οι διατάξεις που του επιτρέπουν να λειτουργεί, να διατηρεί μια καθορισμένη τροχιά και να χρησιμεύει σαν τηλεπικοινωνιακός αναμεταδότης. Είναι ένας ραδιοσταθμός που βρίσκεται έξω από την ατμόσφαιρα της γης για 5 έως 18 χρόνια, λαμβάνει ραδιοσήματα από επίγειους σταθμούς, τα ενισχύει και τα επανεκπέμπει σε άλλους επίγειους σταθμούς

12 ΕΙΔΗ ΔΟΡΥΦΟΡΩΝ

13 ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΚΟΙ ΔΟΡΥΦΟΡΟΙ Σχεδόν όλοι οι δορυφόροι, ακόμη και οι παλαιότεροι, περιελάμβαναν κάποιον τηλεπικοινωνιακό εξοπλισμό. Ο πρώτος τηλεπικοινωνιακός δορυφόρος ήταν ο «Telstar-1», της εταιρείας ΑΤΤ, που μετέδιδε τηλεφωνικά και τηλεοπτικά σήματα, και εκτοξεύθηκε από τη NASA το 1962. Ο «Syncom 3», που εκτοξεύθηκε το 1964, ήταν ο πρώτος τηλεπικοινωνιακός δορυφόρος σε γεωστατική τροχιά, δηλαδή σε τροχιά που τον κρατάει διαρκώς στο ίδιο σημείο πάνω από τον ισημερινό. Τέτοιοι είναι και όλοι οι σημερινοί δορυφόροι προς τους οποίους σκοπεύουμε με τις κεραίες δορυφορικής τηλεόρασης («πιάτα») για συντονισμό με τα δορυφορικά κανάλια.

14 ΕΚΤΟΞΕΥΣΗ ΔΟΡΥΦΟΡΩΝ Η τοποθέτηση δορυφόρου σε τροχιά απαιτεί ένα τεράστιο ποσό ενέργειας, που πρέπει να το εξασφαλίσουν τα καύσιμα του πυραύλου ή του διαστημικού οχήματος που εκτοξεύει τον δορυφόρο. Ο δορυφόρος πρέπει να φθάσει σε ύψος τουλάχιστον 200 χιλιομέτρων και να αποκτήσει ταχύτητα τουλάχιστον 29.000 χιλιομέτρων την ώρα για να μπει με επιτυχία σε τροχιά. Οι δορυφόροι παίρνουν αυτόν τον συνδυασμό δυναμικής ενέργειας (ύψος) και κινητικής ενέργειας (ταχύτητα) από τη χημική ενέργεια καυσίμων που μεταφέρονται από πυραύλους με πολλούς ορόφους.

15 ΟΧΗΜΑΤΑ ΕΚΤΟΞΕΥΣΗΣ ΠΥΡΑΥΛΩΝ

16 ΤΡΟΧΙΕΣ ΔΟΡΥΦΟΡΩΝ Τροχιά ΜΕΟ (Medium Earth Orbit): 9500 έως 19000 km από την επιφάνεια της γης Τροχιά LEO (Low Earth Orbit ή χαμηλή τροχιά): 160 έως 500 km από την επιφάνεια της γής Τροχιά HEO (Highly Elliptical Orbit): περίπου 40.000 km από την επιφάνεια της γης Τροχιά GEO (Geostationary Equatorial Orbit ή γεωστατική τροχιά): 35.850 km από την επιφάνεια της γης

17 Satellite Orbits LEO orbit: 100 to 300 miles above the Earth MEO orbit: 6,000 to 12,000 miles above the Earth GEO orbit: 22,282 miles above the Earth

18 Satellite orbits

19 ΓΕΩΣΤΑΤΙΚΗ ΤΡΟΧΙΑ Τοποθετούνται πάνω από τον ισημερινό της γης, σε ένα αυστηρά καθορισμένο ύψος, και τους δίδεται μια αυστηρά καθορισμένη ταχύτητα, έτσι ώστε να κάνουν μία περιστροφή γύρω από τη γη στον ίδιο ακριβώς χρόνο που η γη κάνει μία περιστροφή γύρω από τον εαυτό της. Έτσι, φαίνονται ακίνητοι από την επιφάνεια της γης, και μπορούμε να σκοπεύσουμε προς αυτούς με δορυφορική κεραία για να λάβουμε το σήμα τους. Λίγοι δορυφόροι σε γεωστατική τροχιά αρκούν για να καλυφθεί ολόκληρη η γη, και οι επίγειες κεραίες δεν χρειάζεται να κινούνται για να παρακολουθούν τον δορυφόρο. Γεωστατικοί δορυφόροι χρησιμοποιούνται και για άλλες χρήσεις, όπως για στρατιωτικούς σκοπούς ή για τη μετεωρολογία. Η εκτόξευση δορυφόρου σε γεωστατική τροχιά είναι δύσκολη, αφενός επειδή το μεγάλο ύψος της τροχιάς απαιτεί μεγάλη ποσότητα καυσίμων για την εκτόξευση, και αφετέρου επειδή απαιτούνται τηλεχειρισμοί με μεγάλη ακρίβεια για να επιτευχθεί το ακριβές ύψος και η ακριβής ταχύτητα της γεωστατικής τροχιάς.

20 Γεωστατικοί Δορυφόροι Υπό ορισμένες συνθήκες, η τροχιά των δορυφόρων μπορεί να είναι τέτοια ώστε η «σκιά τους» να είναι σταθερή πάνω στη γη. Οι γεωστατικοί δορυφόροι πρέπει να βρίσκονται σε ένα ύψος 35,786Km πάνω από το έδαφος. Ωστόσο οι δορυφόροι αυτοί βρίσκονται αρκετά μακριά και εισάγουν αρκετή καθυστέρηση στην διάδοση των σημάτων… Επίσης χρειάζεται αρκετή ισχύ στις κεραίες για να επικοινωνήσουν με το δορυφόρο.

21 ΔΟΡΥΦΟΡΟΙ ΧΑΜΗΛΗΣ ΤΡΟΧΙΑΣ (LEO) Η τροχιά χαρακτηρίζεται χαμηλή αν το ύψος του δορυφόρου από την επιφάνεια της γης δεν ξεπερνά τα 2000 km. Ένας δορυφόρος χαμηλής τροχιά (Low Earth Orbit -LEO) έχει συνήθως μία κυκλική τροχιά σε ένα ύψος 400Km από την επιφάνεια της γης και πραγματοποιεί μία πλήρη τροχιά κάθε περίπου 90min. Με τον τρόπο αυτό ελαχιστοποιείται η απαίτηση σε καύσιμα για την εκτόξευση του δορυφόρου. Εξαιτίας του χαμηλού ύψους οι επικοινωνίες είναι ιδιαίτερα εύκολες αλλά χρειάζονται αρκετά μεγάλος αριθμός δορυφόρων ώστε να μην προκαλείται απώλεια σύνδεσης Αρκεί μικρή ισχύς σήματος για να επικοινωνήσει ο δορυφόρος με επίγειους δέκτες, αντίθετα με ότι ισχύει για δορυφόρους σε υψηλότερη τροχιά.

22 Λόγω της μικρής περιόδου περιστροφής ο δορυφόρος με αυτή την τροχιά είναι ορατός από ένα επίγειο σταθμό μικρό χρονικό διάστημα (περίπου 10 - 12 min). Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα να απαιτούνται 40 με 80 δορυφόροι σε έξη ή επτά επίπεδα για παγκόσμια κάλυψη. Για περίπου το 1/3 της τροχιάς του ο LEO δορυφόρος δεν βλέπει τον ήλιο, το οποίο σημαίνει όχι πλήρη εκμετάλλευση της ηλιακής ενέργειας και επομένως μικρή διάρκεια ζωής (5 -7 χρόνια) ΔΟΡΥΦΟΡΟΙ ΧΑΜΗΛΗΣ ΤΡΟΧΙΑΣ (LEO)

23 Μπορούν να πάρουν καθαρότερες φωτογραφίες από την επιφάνεια της γης, και ακόμη να αποφύγουν τις ζώνες ακτινοβολίας Βαν Άλλεν, οι οποίες περιέχουν σωματίδια υψηλής ενέργειας που μπορεί να προκαλέσουν βλάβη σε συστήματα του δορυφόρου. Τα σήματα από και προς τους δορυφόρους χαμηλής τροχιάς έχουν μικρότερους χρόνους διαδρομής, γι’ αυτό αυτοί οι δορυφόροι είναι ιδιαίτερα κατάλληλοι για τη μετάδοση δεδομένων. Ωστόσο οι κεραίες δεν χρειάζονται υψηλή ισχύ και η καθυστέρηση διάδοσης είναι πολύ μικρή. Παραδείγματα δορυφόρων χαμηλής τροχιάς είναι τα συστήματα Iridium και Globalstar που έχουνε κύριο σκοπό την δορυφορική τηλεφωνία. ΔΟΡΥΦΟΡΟΙ ΧΑΜΗΛΗΣ ΤΡΟΧΙΑΣ (LEO)

24 Η τροχιά αυτή βρίσκεται μέσα στις ζώνες Van Allen. Παρουσιάζει καθυστέρηση μετάδοσης γύρω στα 70 ms με περίοδος περιστροφής που επιτρέπει στο δορυφόρος να είναι ορατός από ένα επίγειο σταθμό περίπου 60 min. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα να απαιτούνται 10 δορυφόροι σε δυο επίπεδα για παγκόσμια κάλυψη. Οι δορυφόροι ΜΕΟ έχουν μεγαλύτερη διάρκεια ζωής από τους LEO αλλά απαιτούνται υψηλότερης ισχύος ραδιοσήματα τόσο στο δορυφόρο όσο και στους επίγειους τερματικούς σταθμούς Το συνολικό εμβαδόν στην επιφάνεια της Γής που καλύπτει ένας τέτοιος δορυφόρος είναι αρκετά μεγαλύτερο από το αντίστοιχο που καλύπτει ένας LEO. ΔΟΡΥΦΟΡΟΙ ΜΕΣΗΣ ΤΡΟΧΙΑΣ (ΜEO)

25 Καλύπτουν και τις πολικές περιοχές της γης Χρησιμοποιούνται από τα κράτη που ανήκαν στην πρώην ΕΣΣΔ, την Κούβα και την Κίνα (Δορυφορικό σύστημα MOLNIYA) και επιτυγχάνουν τοπική κάλυψη με τρεις δορυφόρους. Έχουν μικρό κόστος εκτόξευσης, περίοδο περίπου 12 ώρες με κύριο μειονέκτημα ότι απαιτούν πολύπλοκο σύστημα ελέγχου και παρακολούθησης από τους σταθμούς εδάφους. Πολύ μεγάλο υψόμετρο των δορυφόρων (στο απόγειο) που συνεπάγεται προβληματικές ζεύξεις. Μεγάλες καθυστερήσεις διάδοσης. Σημαντικό πρόβλημα με την εστίαση των κεραιών λόγω της μεγάλης και γρήγορης μεταβολής του υψόμετρου κατά τη διάρκεια μιας περιόδου. ΔΟΡΥΦΟΡΟΙ ΗEO

26 Εκτόξευση δορυφόρων Η εκτόξευση του δορυφόρου αποτελεί την πιο κρίσιμη ενέργεια στη δημιουργία ενός δορυφορικού τηλεπικοινωνιακού συστήματος. Η εκτόξευση σε τροχιά LEO και MEO μπορεί να γίνει σε ένα βήμα. Η εκτόξευση ωστόσο ενός δορυφόρου σε γεωστατική τροχιά απαιτεί τρία διαφορετικά στάδια: Ο δορυφόρος μεταφέρεται πρώτα σε μια κυκλική τροχιά (τροχιά στάθμευσης) με τη βοήθεια δορυφορικού μεταφορέα. Στο δεύτερο στάδιο με τη βοήθεια προωστικών πυραύλων ο δορυφόρος φέρεται σε γεωστατική ελλειπτική τροχιά μετάβασης (GTO - Geostationary Transfer Orbit). Όταν βρεθεί στο απόγειο της GTO, ένας προωστικός μηχανισμός φέρνει τον δορυφόρο στην τελική GEO τροχιά. Οι δορυφορικοί μεταφορείς μπορεί να είναι αναλώσιμοι ή μη. Στα “διαστημικά” οχήματα που μπορούν να ξαναχρησιμοποιηθούν ανήκει το διαστημικό λεωφορείο

27 Τα μέρη του τηλεπικοινωνιακού δορυφόρου Ένας τηλεπικοινωνιακός δορυφόρος αποτελείται σε γενικές γραμμές από δυο μέρη: Το σκάφος φορέα ή διαστημική πλατφόρμα και το τηλεπικοινωνιακό υποσύστημα (payload). O φορέας σε γενικές γραμμές είναι ίδιος για όλους τους δορυφόρους (μετεωρολογικούς, στρατιωτικούς) και με τη σειρά του περιλαμβάνει τα ακόλουθα υποσυστήματα: –Σκελετός υποδομής – κέλυφος –Υποσύστημα ελέγχου θέσης στο χώρο –Υποσύστημα Τηλεμετρίας, Παρακολούθησης και ελέγχου (ΤΤ&C) –Υποσύστημα ελέγχου τροχιάς –Υποσύστημα ηλεκτρικής τροφοδοσίας –Υποσύστημα ελέγχου θερμοκρασίας

28 Υποσυστήματα Σκελετός υποδομής – κέλυφος: Χρησιμεύει για τη μηχανική υποστήριξη όλων των υποσυστημάτων του δορυφόρου κατά την εκτόξευση του και όσο είναι σε τροχιά. Έχει σχήμα κυλίνδρου ή κύβου οπότε φέρει και αναδιπλούμενα “φτερά” με συστοιχίες φωτοβολταϊκών κυττάρων. Υποσύστημα ελέγχου θέσης στο χώρο: Κύριος στόχος του είναι να διατηρεί την κεραία του δορυφόρου στραμμένη πάντα προς τη γη και τις συστοιχίες των ηλιακών κυττάρων προς τον ήλιο. Ο δορυφόρος όσο βρίσκεται σε τροχιά, εκτός από την έλξη της γης υφίσταται την επίδραση κοσμικών δυνάμεων (συγκρούσεις με μετεωρίτες, αστρική σκόνη). Υποσύστημα Τηλεμετρίας, Παρακολούθησης και ελέγχου (ΤΤ&C): με χρήση ειδικών αισθητήρων ελέγχει όλα τα υποσυστήματα του δορυφόρου και εκπέμπει συνεχώς στο σταθμό εδάφους, επαρκείς πληροφορίες για τη θέση την κατάσταση και τη λειτουργία του δορυφόρου.

29 Υποσυστήματα Υποσύστημα ελέγχου τροχιάς: Με τη βοήθεια των στοιχείων που λαμβάνονται από το υποσύστημα TT&C ο σταθμός εδάφους μπορεί να κάνει μικρές διορθώσεις στην τροχιά και τη θέση του δορυφόρου. Αυτό γίνεται μέσω ειδικών προωστικών μηχανισμών (εκτόνωση αερίου, που βρίσκεται σε ειδικές δεξαμενές στο σώμα του δορυφόρου υπό πίεση, ή ενεργοποίηση μικρών ρουκετών). Υποσύστημα ηλεκτρικής τροφοδοσίας: Η ηλεκτρική ενέργεια που χρειάζονται τα υποσυστήματα του δορυφόρου για να λειτουργήσουν προκύπτει από συστοιχίες φωτοβολταϊκών κυττάρων, πάνω σε αναδιπλούμενα φτερά στους δορυφόρους κυβικού σχήματος ή πάνω στο σώμα του δορυφόρου στους κυλινδρικούς. Οι συστοιχίες συνδέονται με μπαταρία NiCd έτσι ώστε να εξασφαλίζεται σταθερή τροφοδοσία του δορυφόρου ακόμα και όταν τα ηλιακά κύτταρα δεν βλέπουν τον ήλιο. Υποσύστημα ελέγχου θερμοκρασίας: Ο δορυφόρος κινείται στο διάστημα, όπου οι μεταβολές της θερμοκρασίας είναι πολύ μεγάλες. Το υποσύστημα διατηρεί σταθερή τη θερμοκρασία του δορυφόρου έτσι ώστε να εξασφαλίζεται η σωστή λειτουργία των υποσυστημάτων του και η αύξηση της διάρκειας ζωής της μπαταρίας του.

30 Υποσύστημα Τηλεπικοινωνιών δορυφόρου Το υποσύστημα τηλεπικοινωνιών του δορυφόρου είναι πρακτικά ένας ραδιοσταθμάς αναμετάδοσης. Διαχειρίζεται ένα εύρος ζώνης συχνοτήτων περίπου 500 MHz, διαιρεμένο σε κανάλια πλάτους 40 με 80 MHz. Περιλαμβάνει τις κεραίες εκπομπής/λήψης, ενισχυτές υψηλής ισχύος (HPA), πολυπλέκτη εισόδου (IMUX), πολυπλέκτη εξόδου (OMUX) και τον αναμεταδότη ή transponder Η λειτουργία του έχει ως εξής: –Η συστοιχία των κεραιών του δορυφόρου είναι συνδεδεμένη με ηλεκτρονικό σύστημα τροφοδοσίας το οποίο ξεχωρίζει την λαμβανόμενη φέρουσα συχνότητα άνω ζεύξης fu από την εκπεμπόμενη συχνότητα κάτω ζεύξης fd και κατανέμει τα σήματα που πρόκειται να εκπεμφθούν στις αντίστοιχες κεραίες. –Όλο το λαμβανόμενο εύρος συχνοτήτων οδηγείται στους transponders όπου γίνεται η επιλογή του κάθε καναλιού. –Σε κάθε κανάλι αντιστοιχεί και ένας transponder που ευθύνεται για όλη τη διαδρομή του αντίστοιχου σήματος μέσω του δορυφόρου.

31

32 ΑΛΛΕΣ ΤΡΟΧΙΕΣ ΔΟΡΥΦΟΡΩΝ Άλλες τροχιές δορυφόρων, όπως η μέση τροχιά η τροχιά πάνω από τους πόλους, έχουν τα δικά τους πλεονεκτήματα και χρησιμοποιούνται για άλλες χρήσεις, όπως ο προσδιορισμός του γεωμετρικού στίγματος (σύστημα GPS) ή η συλλογή μετεωρολογικών δεδομένων.

33 ΟΙ ΔΟΡΥΦΟΡΟΙ ΣΗΜΕΡΑ Μέχρι τον Μάιο του 1997 είχαν εκτοξευθεί στο διάστημα πάνω από 4800 δορυφόροι, από κυβερνήσεις αλλά και από ιδιωτικές εταιρείες. Επίσης βρίσκονται σε τροχιά και άλλα «διαστημικά απορρίμματα», όπως χρησιμοποιημένοι όροφοι πυραύλων, γάντια αστροναυτών κ.ά. Η αμερικανική πολεμική αεροπορία έχει εγκαταστήσει ένα σύστημα ανίχνευσης των διαστημικών απορριμμάτων, για να προλάβει συγκρούσεις τους με δορυφόρους Τον Μάιο του 1997 υπήρχαν σε τροχιά περίπου 2300 δορυφόροι που λειτουργούσαν. Από αυτούς περίπου 1300 ήταν Ρωσικοί και περίπου 700 ήταν Αμερικανικοί. 26 άλλες χώρες και 7 πολυεθνικοί οργανισμοί κρατούν σε λειτουργία δορυφόρους. Εκτός από τις Ηνωμένες Πολιτείες και τη Ρωσία, δυνατότητα εκτόξευσης δορυφόρων έχουν και η Ευρωπαϊκή Διαστημική Υπηρεσία (ESA), η Γαλλία, η Κίνα, η Ιαπωνία, η Ινδία και το Ισραήλ.

34 ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΤΩΝ ΔΟΡΥΦΟΡΙΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ Όφελος που προσφέρουν οι δορυφόροι σε περιοχές μακριά από τα μεγάλα κέντρα : Δίνουν τη δυνατότητα για εύκολες επικοινωνίες, χωρίς να απαιτούνται μεγάλες επενδύσεις σε επίγειο δίκτυο. Επίσης χρησιμοποιούνται για την μετάδοση TV, ραδιοφώνου και για επικοινωνίες μεταξύ πλοίων, οχημάτων αλλά και τηλεφώνων. Γενικά αντικαθιστούν το καλώδιο όπου αυτό για κάποιο λόγο οικονομικό ή τεχνικό δεν μπορεί να εγκατασταθεί.

35 http://www.hellas-sat.net/ ΔιαστημόπλοιοASTRIUM Eurostar 2000+ platform Θέση Τροχιάς39° Ανατολικά Ημερομηνία Εκτόξευσης 13th Μαΐου 2003 Αναμενόμενη Διάρκεια Ζωής 15 χρόνια Ωφέλιμο φορτίο30 x 36 MHz αναμεταδότες συν 8 επιπλέον ΙσχύςTWTAs 105 Watts Συχνότητες Downlink 10.95 to 11.20 GHz 11.45 to 11.70 GHz 12.50 to 12.75 GHz Συχνότητες Uplink13.75 to 14.50 GHz ΚάλυψηΣταθερή πάνω από την Ευρώπη. Κατευθυνόμενη πάνω από την Νότια Αφρική και την Μέση Ανατολή. ΔέσμεςF1 & F2 στην Ευρώπη (18 αναμεταδότες) S2 στη Μέση Ανατολή (6 αναμεταδότες) S1 στη Νότια Αφρική (6 αναμεταδότες)

36 Δίκτυα VSAT Τα VSAT (Very Small Aperture Terminal) είναι δορυφορικοί σταθμοί εδάφους με μικρές διαστάσεις κεραιών (από 75cm μέχρι 3m) που μπορούν να μεταφέρουν δεδομένα από και προς τον δορυφόρο με ταχύτητα από 56Κb/s μέχρι και 4Mbit/s. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παροχή πρόσβασης στο internet σε απομακρυσμένες περιοχές (π.χ. αναπτυσσόμενες χώρες) συμπεριλαμβάνοντας video και τηλεφωνία. Χρησιμοποιούνται γεωστατικοί δορυφόροι με αποτέλεσμα την αυξημένη καθυστέρηση.

37 Το Σύστημα GPS To σύστημα Παγκόσμιου Εντοπισμού (Global Positioning System -GPS) είναι ένα δορυφορικό σύστημα που χρηματοδοτήθηκε από το Αμερικανικό Πεντάγωνο. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί δωρεάν από τον οποιοδήποτε, οπουδήποτε αρκεί να μην βρίσκεστε σε περιοχές που το Πεντάγωνο θεωρεί σημαντικές… Τα τερματικά του GPS πρέπει να έχουνε οπτική επαφή με τους δορυφόρους του GPS αλλιώς το σήμα είναι χαμηλής ποιότητας. Η ακρίβεια του συστήματος είναι περίπου 15μ και χρησιμοποιούνται περίπου 27 δορυφόροι (24 + 3 εφεδρικοί) Οι δορυφόροι βρίσκονται σε μέσου ύψους τροχιά (περίπου 20.000 Km) και μεταδίδουν σήματα που χρησιμοποιούνται στον εντοπισμό του τερματικού. Κάνουν 2 πλήρεις περιστροφές κάθε μέρα και οι τροχιές τους είναι τοποθετημένες έτσι ώστε κάθε στιγμή να «φαίνονται» 4 δορυφόροι. Το σύστημα GPS έχει βρει πολλές εφαρμογές από την στιγμή που λειτούργησε πλήρως το 1995 (χαρτογράφηση, τηλεπισκόπηση, ναυσιπλοΐα, παρακολούθηση(!), κτλ).