Космические системы

Страница 2

Большими достоинствами обладает космическая система свя­зи со спутниками на так называемой стационарной орбите, представляющей собой круговую экваториальную орбиту высо­той около 30 тыс. км. Такая орбита характерна тем, что спут­ник на ней находится в неподвижном относительно поверхнос­ти Земли положении (в связи с равенством их угловых ско­ростей вращения). Со стационарной орбиты обеспечивается большая зона охвата поверхности. Один стационарный спутник может обеспечить круглосуточную связь между пунктами, уда­ленными друг от друга на расстояние около 17 тыс. км, причем для уменьшения потерь сигналов принимается, что спутник а крайних точках виден под углом 7,5°.

Весь диапазон частот, ретранслируемых спутником связи, де­лится на поддиапазоны, называемые стволами, причем каждый ствол занимает полосу частот, необходимую для передачи од­ной телевизионной программы. Однако через него может пе­редаваться не только телевизионная информация, но и, если необходимо, телефонная, телеграфная, фототелеграфная, ра­диовещательная. Так, например, через один ствол можно пе­редавать одновременно до 600 телефонных разговоров. Чем большее количество стволов имеет связной спутник, тем более информативную связь он может обеспечить, том более «про­изводительной» будет космическая система связи.

Всеобщий охват населения обширной территории телевиде­нием с помощью наземных средств хотя в принципе и возмо­жен, но сопряжен с большими материальными затратами, не­обходимыми для постройки уникальных телевизионных башен и линий радиорелейной связи. При этом при использовании ка­бельных линий приходится усиливать сигналы связи через каж­дые 6—10 км, а для связи по радиорелейным линиям необхо­димо через каждые 40—60 км устанавливать сложные ретранс­ляционные станции. Для их создания потребуются дефицитные строительные материалы и большая армия строителей, которые могли бы быть использованы на других работах. Время, необходи­мое для ввода в действие таких уникальных наземных сооруже­ний, будет исчисляться десятилетиями. Кроме того, многоэлементность такой системы делает ее малонадежной, неоператив­ной и низкокачественной. Что же касается организации межкон­тинентальных передач, то наземными средствами реализо­вать их через океан практически не представляется возмож­ным. Такая задача под силу только спутниковым системам связи.

В 1973 г. в СССР начал эксплуатироваться новый спутник свя­зи «Молния-2» с диапазоном частот 4—6 ГГц. Он предназна­чен для организации многоканальной телефонно-телеграфной связи, передачи программ черно-белого или цветного телеви­дения на сеть системы «Орбита», а также для обеспечения международного сотрудничества в области космической связи. В последующие годы совершенствовались как спутники, так и приемные станции. В Советском Союзе были запущены спут­ники «Молния-3», «Радуга» и «Экран», которые должны вой­ти в постоянную эксплуатацию в 1975—1980 гг., причем спутник «Экран», располагаясь на стационарной орбите, позволяет при­нимать сигналы на недорогие малогабаритные наземные ан­тенны коллективного пользования.

Системы космической связи обеспечивают решение нацио­нальных задач по удовлетворению внутренних потребностей каждой страны и одновременно расширяют возможности меж­дународного обмена информацией.

Сегодня космические системы связи прочно вошли в жизнь. Десятки стран широко используют возможности систем косми­ческой связи и телевидения, которые создали предпосылки для обобщения и распространения информации в глобальном мас­штабе.

МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ

Множество причин затрудняет точное пред­сказание погоды. В конечном счете практиче­ски все явления в атмосфере связаны с превра­щениями получаемой Землей солнечной энер­гии, но эти превращения столь многообразны и сложны, что их изучение, учет, а тем более прогнозирование представляют большие труд­ности. Связано это с неоднородностью атмосфе­ры, ее подвижностью, разнообразностью рель­ефа и физических свойств поверхности Земли, ее вращением, излучением тепла от Земли и ат­мосферы в космос. К границе земной атмосфе­ры на каждый ее квадратный метр приходит от Солнца в течение минуты 20 ккал энергии. Око­ло 35% ее отражается обратно в космос, 15% поглощается атмосферой и 50% — поверхно­стью Земли.

Разнообразен характер солнечного излучения. Оно проявляется в виде радиоизлучения, ин­фракрасного, светового, ультрафиолетового, рентгеновского излучений, а также в виде по­тока заряженных частиц — электронов, прото­нов. Каждое из перечисленных излучений Сол­нца оказывает различное влияние на разные слои атмосферы. При этом к поверхности Земли приходит в основном видимая часть излучений Солнца.

Нагреваясь, Земля отдает тепло атмосфере. Теплоотдача происходит как при контакте воз­духа с поверхностью суши и воды, так и путем теплового излучения Земли. Атмосфера очень хорошо поглощает излучаемое Землей тепло. Большая подвижность атмосферы ведет к быс­трым перемещениям теплых масс воздуха вверх, а холодных вниз. Этой же причиной вызываются весьма значи­тельные перемещения холодных масс из охлажденных районов Земли и теплых из районов с высокой температурой. Вращение Земли заставляет возникающие в северном полушарии потоки воздуха отклоняться вправо, а в южном—влево от тех на­правлений, которые они имели бы в случае неподвижности зем­ного шара. Это приводит к развитию гигантских вихревых ат­мосферных образований—циклонов и антициклонов.

Вследствие трения между земной поверхностью и переме­щающейся воздушной массой и между отдельными слоями воз­духа отклоняющее воздействие вращения Земли на различных высотах сказывается по-разному. Оно возрастает с увеличени­ем высоты. Например, непосредственно над поверхностью су­ши направление ветра изменяется до 45—55°, а на уровне 50 м — до 90°. В результате совместного действия всех факторов получается очень сложная картина распределения воздушных течений в атмосфере.

Таким образом, для изучения погодообразующих процессов и прогнозирования погоды необходимо всестороннее изучение самых разнообразных явлений в атмосфере Земли и на ее по­верхности, а также в космосе (в околоземном и дальнем, включая Солнце).

Дело в том, что под действием коротковолновой радиации «спокойного» Солнца образуется земная ио­носфера. Это излучение также оказывает непосредственное влияние на молекулярный состав и плотность верхних слоев атмосферы, что в свою очередь определяет тепловой баланс нижних ее слоев. Не менее важно влияние различных активных процессов в солнечной короне, наиболее известными из кото­рых являются солнечные вспышки.

Проблемы солнечно-земных связей еще во многом ждут своего решения. Но уже сегодня ясно, что многие «спусковые механизмы» погодных явлений, происходящих на Земле, ини­циированы космическими причинами. Разнообразные спутники и межпланетные станции приступили к систематическому изу­чению проблем солнечно-земной физики.

Дальнейшее развитие техники и экономики предъявляет новые требования к метеорологии. Еще недавно прогнозы пого­ды составляли для обеспечения хозяйственной деятельности относительно небольших районов. Теперь же с созданием регу­лярных авиалиний в самые отдаленные пункты нашей планеты, с организацией межконтинентальных перелетов в Антарктиду, с развитием морского транспорта и распространением рыбо­ловства на весь Мировой океан наиболее необходима полная информация о гидрометеорологической обстановке и ее пред­стоящих изменениях в масштабе всей Земли.

Уверенное прогнозирование погоды на длительный срок тре­бует создания теории общей циркуляции атмосферы, что не­возможно без систематических метеорологических наблюдений на всей поверхности планеты. Однако существующие в настоя­щее время около 10 тыс. метеостанций на Земле не позволя­ют решить эту задачу. Они не могут дать информацию с ог­ромных просторов океанов, их мало в труднодоступных рай­онах суши, на ледяных просторах Арктики и Антарктики. Поч­ти 80% планеты остается «белым пятном» для метеорологии. Неконтролируемая часть атмосферы не только велика по раз­мерам, но и расположена над районами, играющими важней­шую роль в формировании погодных явлений.