Г.А.Тяпичев «Спутники и цифровая радиосвязь», глава 4.

*****************************************************************************************

Глава 4. Связь через любительские ИСЗ. 1

Радиоаппараты на ИСЗ. 1

Что такое ретранслятор. 2

Каким должен быть ретранслятор. 2

Ретранслятор на ИСЗ. 6

О расчете элементов орбит. 11

Подготовка к работе с ИСЗ. 13

Работа с МКС.. 13

Работа с RS-20. 20

Работа с АО-40. 27

Глава 4. Связь через любительские ИСЗ

Радиоаппараты на ИСЗ

На ИСЗ может быть установлена самая разнообразная любительская аппаратура. Это может быть аппаратура для передачи на Землю картинок с изображениями видимой из космоса земной поверхности, или аппаратура для экспериментов с высокоскоростной цифровой связью, или аппаратура для ретранслирования полученных с Земли сигналов снова на Землю, но на другой частоте, или аппаратура для передачи на Землю данных о температуре в различных отсеках ИСЗ и данных о напряжении электрических батарей. Короче говоря, аппаратура может быть самой разнообразной. На мой взгляд, самой большой популярностью пользуются ИСЗ, на борту которых установлены ретрансляторы. Примером таких ИСЗ были спутники RS-12 и RS-13, которые в течение многих лет доставляли радиолюбителям возможность проводить между собой радиосвязи через аппаратуру этих спутников. С середины 2002 года эти спутники замолчали, к всеобщему сожалению.

Что такое ретранслятор

Ретранслятор представляет собой приемопередающий радиоаппарат, который принимает с Земли информационные сигналы на определенном диапазоне частот, и тут же передает эти сигналы на Землю, но уже на другой частоте. Этими сигналами могут быть и тональные телеграфные посылки, и посылки каких-то видов цифровой связи, и передачи человеческим голосом. При этом все передаваемые сигналы содержат тот же набор звуковых частот, которые были в сигнале принятом. Поэтому мы говорим, что ретрансляторы относятся к разряду аналоговой радиоаппаратуры, в отличие от радиоаппаратуры цифровой, которая принимает и передает сигналы только с определенными звуковыми частотами, либо просто посылки немодулированной несущей частоты.

Каким должен быть ретранслятор

Написанный мною в данной книге материал о ИСЗ с аппаратурой для любительской радиосвязи на борту, предназначен, в основном, для начинающих радиолюбителей. Но и опытные также смогут освежить в памяти информацию, которую можно было прочитать в журналах много лет тому назад, в период начала эры освоения космического пространства.

Многих радиолюбителей может заинтересовать вопрос о максимальной дальности радиосвязи через ретранслятор. Постараемся разобраться с этим вопросом.

Дальность связи зависит от прямой радиовидимости ретранслятора с передающего и приемного пунктов связи. Схема связи через ретранслятор показана на рис. 4.1, где буквой D обозначена предельная дальность связи между радиостанциями 1 и 2 при высоте H расположения ретранслятора над Землей; D_s – предельная наклонная дальность связи каждой радиостанции до ретранслятора.

Рис. 4.1.  Ретранслятор над Землей

Математические соотношения между этими величинами отображаются написанными ниже формулами.

b = 2arcsin(r₀/(r₀ + H));

a = 180° - b;

D = a(pr₀/180°);

_______

D_s = ÖH(H-2r₀);

По приведенным выше формулам можно рассчитать, что при расположении ретранслятора на высоте от 50 до 500 м (что соответствует высоте зданий, современных телевизионных башень и относительно небольших естественных возвышенностей) может быть обеспечена дальность связи до 50—150 км. При расположении ретранслятора на высоте 0,5—20,0 км (на горных вершинах или перевалах, летательных аппаратах – вертолетах, самолетах, аэростатах, дирижаблях, шарах зондов) дальность связи возрастает до 150—1000 км. Если же ретранслятор поместить на искусственном спутнике Земли (ИСЗ), то есть на высоте 500—5000 км, то дальность связи составит 5000—12000 км. При высоте орбиты ретрансляционного спутника около 50000 км (что реально для спутников на эллиптических орбитах) возможна связь между корреспондентами, находящимися в противоположных точках Земли на расстоянии примерно 18000 км. Дальнейшее, даже значительное увеличение высоты ретранслятора не может дать сколько-нибудь заметного увеличения радиовидимости.

В то же время наклонная дальность связи D_s, определяющая необходимый энергетический потенциал радиолинии, с увеличением высоты начинает расти: при H =500—5000 км она составляет около половины возможной дальности связи, а на высотах около 1500 км обе величины D и D_s становятся примерно одинаковыми. Отсюда можно сделать вывод, что вывод ретрансляционного спутника на высоту более 1200—15000 км не может дать заметного увеличения дальности связи. Выигрыш в данном случае получается только в продолжительности сеанса связи.

Принципиальное различие между наземными стационарными любительскими ретрансляторами и установленными на летательных аппаратах или ИСЗ заключается в том, что первые могут обеспечить непрерывную круглосуточную связь, тогда как вторые (исключая спутники на стационарных орбитах) – только в периоды нахождения в зоне радиовидимости. Время одного сеанса связи и их количество в течение суток зависят от параметров орбиты и достаточно точно прогнозируются.

При относительно низкой орбите, 1000—1500 км, продолжительность сеансов связи равняется 15—20 мин, количество их может быть три-четыре и более (8—10) в сутки в зависимости от угла наклона орбиты и географического положения корреспондентов. При этом наибольшее расстояние между корреспондентами, ведущими связь, будет равняться примерно 6000—7000 км, а площадь прямой радиовидимости при такой орбите составит свыше 25 млн. кв. м. Количество одновременно работающих корреспондентов определяется шириной полосы передаваемых частот и энергетическим потенциалом ретранслятора.

При более высоких орбитах продолжительность сеансов связи увеличивается и может достигать нескольких часов (для спутников на эллиптических орбитах), но сокращается количество сеансов в течение суток.

Далее рассмотрим вопрос о мощности ретранслятора. Требуемая мощность передающего устройства определяется, в основном, потерями энергии электромагнитного излучения при распространении радиоволн.

Для расчетов этих потерь в [1] или иной литературе имеются специальные номограммы. Шкала частот такой номограммы охватывает УКВ диапазон от 28 до 6000 МГц с отметками участков диапазонов, специально выделенных для любительской радиосвязи. Для определения потерь энергии по номограмме находят точку пересечения шкалы потерь линией, соединяющей на шкалах частот и расстояний точки, соответствующие выбранным значениям.

По номограмме можно определить, например, что при работе ретранслятора на передачу в диапазоне 28,0—29,7 МГц и наклонной дальности связи 5000 км, что соответствует удалению ретранслятора от Земли на 2000 км и возможной дальности связи с корреспондентами до 9000 км, потери составят около 135 дБ. Если использовать приемники с полосой пропускания 1,0—3,0 кГц и чувствительностью 0,3—0,5 мкВ при соотношении сигнал/шум 10 дБ, а также направленную приемную антенну с коэффициентом усиления 6—8 дБ, то необходимая излучаемая мощность ретранслятора будет составлять десятки милливатт. При одновременной ретрансляции нескольких каналов связи мощность ретранслятора должна быть соответственно больше.

При увеличении высоты орбиты до 30000 км, что должно обеспечить практически предельную дальность связи (18 000 км), потери составят 150 дБ, это на 15 дБ больше, чем в рассмотренном нами примере. Однако это может быть компенсировано повышением чувствительности наземного приемного устройства (увеличением коэффициента усиления приемной антенны) или увеличением мощности (уменьшением количества одновременно транслируемых каналов) бортового ретранслятора (т.е. количеством одновременно работающих через ретранслятор радиостанций).

Ретранслятор на ИСЗ

Кратко рассмотрим некоторые основные моменты о движении Земли и главные параметры орбит ИСЗ.

Земля имеет форму, очень близкую к шару с средним радиусом 6370 км, и в действительности представляет собой сплюснутый эллипсоид вращения, меньшей осью которого является ось вращения Земли. Разность экваториального и полярного радиусов Земли составляет всего 20 км.

Земля, совершая один полный оборот с запада на восток в течение суток (23 ч 56 мин 04 с звездного времени), находится в постоянном поступательном движении вокруг Солнца по слегка эллиптической орбите с эксцентриситетом менее 2%, периодом обращения 365 суток 5 ч 59 мин. Ее земная ось имеет наклон к плоскости орбиты 23,5 °. Средняя скорость движения Земли по орбите — 29,8 км/с.

Орбиты искусственных спутников Земли (их плоскости всегда проходят через центр Земли) разделяются на экваториальные, когда плоскость орбиты спутника лежит в плоскости экватора; полярные, когда плоскость орбиты спутника проходит перпендикулярно плоскости экватора; наклонные, когда плоскость орбиты спутника занимает любое промежуточное положение.

Если угол между плоскостью орбиты и экватором обозначить через i, то соответственно для экваториальной орбиты i=90°, а наклонной 0°<i<90°, (наклонная орбита может иметь угол i>90°, если ИСЗ запускаются против направления вращения Земли).

Движение искусственного спутника Земли в околоземном космическом пространстве, в общем виде, в соответствии с уравнениями Кеплера, происходит по эллиптической орбите, в одном из фокусов которого находится Земля. Частным случаем эллиптической орбиты является круговая (или достаточно близкая к круговой), фокусы эллипса которой совпадают с центром окружности.

Ретрансляторы, работающие на круговых, близких к полярным орбитах, представляют особый интерес для любительских связей.

Преимущество орбиты, близкой к полярной, заключается в том, что при каждом витке ИСЗ проходит через все широты обеих полушарий, а в результате одновременного вращения Земли подспутниковая точка ИСЗ с каждым витком смещается к западу относительно земной поверхности. Периодичность, количество и длительность возможных сеансов связи в течение суток находятся в зависимости от частных параметров (основных элементов) орбиты и географического положения пунктов связи.

Какие же параметры относятся к основным элементам орбиты и определяют разрешающую способность ретранслятора?

Прежде всего – высота орбиты H над поверхностью Земли, которая определяет предельную дальность связи между корреспондентами. Если ориентироваться на высоту орбиты в пределах 1000—1500 км, то наибольшая радиовидимость ИСЗ от корреспондентов составит около 3500 км, а следовательно, предельно возможная дальность радиосвязи будет составлять 7000—8000 км.

К основным параметрам орбиты следует отнести период обращения спутника T – время, за которое спутник делает один оборот вокруг Земли, и скорость его движения v по орбите. По формуле

Т(мин) = (2p/√K)(r₀+H)^3/2

эти параметры можно с достаточной точностью можно рассчитать для круговых (точнее близких к круговым) орбит, имеющих высоты H = 700—1500 км. Для H = 1000 км период обращения T – 105 мин, скорость движения по орбите v = 7,3 км/с. В этих расчетах K (произведение гравитационной постоянной на массу Земли) принято равным 3,98 * 10⁵ км³/с², средний радиус Земли равен 6370 км.

Важным параметром орбиты является и угол наклона орбиты относительно экватора i.

Следует также запомнить два понятия – восходящий и нисходящий узлы. Восходящим узлом называется точка проекции спутника на поверхность Земли в момент перехода через экватор с юга на север, а нисходящая точка – при переходе спутником экватора во время движения с севера на юг. Каждый узел характеризуется временем и долготой.

Приведенных трех параметров (H, T, i) достаточно для общей характеристики орбиты. Но для определения местонахождения (координат) ИСЗ в любой момент времени, возможности прогнозирования времени и продолжительности сеанса связи необходимы данные, обеспечивающие пространственно-временную привязку.

Такими данными, после запуска спутника и уточнения общих элементов (параметров) орбиты, является информация о времени прохождения ИСЗ восходящего узла орбиты l₀ и долготе восходящего узла.

Располагая такой информацией, становится возможным по несложной методике определить координаты спутника для любого времени и возможность ведения радиосвязи из любого пункта.

Сказанное можно проиллюстрировать на примере круговой полярной орбиты H = 1000 км, T = 103 мин, i =90°.

В течение одного оборота Земли ИСЗ совершит по орбите около 14 оборотов, проходя за каждый оборот над Северным и Южным полюсами и дважды пересекая экватор (один раз в восточном и второй раз в западном полушариях).

При одновременном движении спутника по орбите и вращения Земли долгота восходящего узла орбиты за каждый виток ИСЗ будет смещаться к западу по экватору на Dl₀ = 360°/14 = 25,7° (примерно на 3000 км). В то же время орбита каждый раз будет проходить через полюса.

Это позволяет в приполярных областях работать на каждом обороте спутника, то есть в течение суток иметь 14 сеансов связи. Дальность и длительность этих сеансов связи будут находиться в зависимости от местоположения наземной радиостанции.

При расположении радиостанции в непосредственной близости от полюсов, каждый из сеансов может обеспечить предельное расстояние связи (до 7000 км) и предельную продолжительность.

По мере удаления местоположения корреспондентов от полюсов к экватору число сеансов, длительность связи начнут уменьшаться, так как ряд орбит выйдет за пределы радиовидимости. На экваторе, где расстояние между орбитами является предельным -- Dl₀ »25° (составляет около 3000 км), радиосвязь будет возможна в пределах двух-трех орбит восходящих (в течение первых полусуток), двух-трех нисходящих (в течение вторых полусуток).

Продолжительность сеансов связи зависит от того, насколько близко проходит орбита к зениту местоположения пункта связи.

Орбиты ИСЗ и их положения в пространстве с течением времени подвержены отклонениям от первоначальных. Такие отклонения возникают под влиянием ряда факторов. Так, при относительно низких орбитах на спутник основное влияние оказывает недостаточная разреженность атмосферы. Испытывая торможение в атмосфере, спутник с каждым оборотом теряет высоту, снижается, входит в плотные слои атмосферы и сгорает.

При H³ 800 км можно считать, что влияние этого фактора на первоначальные параметры орбиты спутника исключительно мало.

При высотах H = 600 км и более существенным фактором, влияющим на положение орбиты в пространстве, является возмущение земного тяготения, связанное с отклонением формы Земли от сферической. Спутник дважды за виток, пересекая экватор, испытывает гравитационное возмущение, в результате которого происходит некоторое смещение орбиты в пространстве, прецессия орбиты вокруг земной оси. Величина прецессии тем меньше, чем ближе орбита к полярной. При i = 90° (орбита под прямым углом пересекает экватор) прецессия отсутствует.

Имеет место и ряд других факторов, оказывающих возмущающее влияние на орбиту (силы притяжения Солнца, Луны, других планет, аэродинамические и электромагнитные силы, световое давление и т. д.).

Далее рассмотрим еще один момент, играющий важную роль для устойчивой радиосвязи. Дело в том, что практически на всех спутниках радиоаппаратура питается от аккумуляторных батарей, подзаряжаемых солнечными батареями. Естественно, что подзарядка аккумуляторов происходит только при достаточном освещении солнечным светом всей поверхности солнечной батареи в течение как можно более длительного периода времени.

О расчете элементов орбит

Выполнить точный расчет всех элементов орбит ИСЗ поможет вам разработанная мною программа ОРБИТА_2, которую можно взять в Интернете по адресу: http://r3xb.nm.ru/ .

Кроме основных параметров, которыми обладают большинство программ, имеющихся в Интернете, эта программа позволяет определить состояние освещенности спутника солнечным светом и оценить возможность проведения связи при использовании имеющейся у вас аппаратуры.

Состояние освещенности определяется при выполнении прогноз – расчета (в меню следует выбрать пункт P). В выполненном тексте прогноз – расчета предпоследний столбец, озаглавленный Солн, содержит сведения об освещенности спутника солнечным светом. Буквосочетание ОСВ для каждого из расчетных времен соответствует абсолютному освещению всего спутника, ОСЧ соответствует частичной освещенности, НЕТ соответствует нахождению спутника в абсолютной тени, ЧАС соответствует частичному затемнению спутника.

Оценить возможность приема информации от спутника с использованием вашей аппаратуры позволяют данные, расположенные в столбце Угол текста прогноз – расчета. Чтобы выполнить эту задачу, автор программы в инициализационном файле вводит в программу оптимальные (на мой взгляд) параметры приемного устройства и вашей антенны. Программа анализирует эти введенные данные, а также полученные расчетом данные о удалении спутника от вашей станции и расположение спутника по отношению к горизонту (угол места), после чего выдает величину угла диаграммы направленности антенны, которая способна обеспечить устойчивый прием для данного варианта. Если просмотреть полученные расчетом данные, то видно, что для приема информации со спутника, пролетающего над головой, достаточный угол переднего лепестка диаграммы направленности антенны будет порядка 70°, а для работы со спутником, имеющим эллиптическую орбиту, необходима антенна с углом переднего лепестка порядка 10°.

Разумеется, параметры вашего приемника и вашей антенны не будут полностью соответствовать установленным автором параметрам. Поэтому, чтобы эффективно пользоваться этими расчетными данными, следует в инициализационный файл ввести фактические данные вашей аппаратуры и антенны.

Подготовка к работе с ИСЗ

Работа с МКС

В настоящее время все большее число радиолюбителей начинают интересоваться проведением связей с МКС (Международной Космической Станцией). В файле с кеплеровскими данными МКС может иметь название либо ISS, либо ARISS, либо ISS(ZARYA). Под словом ZARYA подразумевается русское слово «Заря» - это название огромного жилого модуля, находящегося в составе МКС. Этот модуль был изготовлен в нашей стране и в нем размещаются российские космонавты, а также здесь находится и радиолюбительская аппаратура. Это самый большой модуль в составе станции и забросить его на орбиту могла только российская ракета. Поэтому процесс подготовки к работе со спутником рассмотрим именно на примере работы с МКС.

Для начала скачиваем файл с кеплеровскими данными и проводим прогноз – расчет предстоящих орбит на два – три ближайших дня. Расчет проводим с помощью программы Tracsat .4.0. Результаты расчета приведены в листинге 1.

У этой программы имеется одно замечательное качество – она выдает координаты точек на Земле, над которыми в этот момент находится спутник. Как говорят «координаты подспутниковых точек». По координатам этих точек на рисунке с изображением северного полушария Земли построим кривые линии, которые будут представлять собой проекции на Землю определенных орбит.

Листинг 1. Файл tracsat001.txt

Local Date/Time Run: Thu Feb 20 09:13:16 2003 // дата расчета

Element File: keps.tle // название файла с данными

Tracking Station: Ludinowo,Russia // станция слежения

Visibility Mode: Line of Sight // данные только видимых орбит

Satellite: ISS (ZARYA) // название спутника

Local

Date Time Elev Azim Range Lat Long Alt Dopp Dopp Phz

MM/DD/YY HH:MM:SS Deg Deg Km Deg Deg Km Up Down 256

-- Rev # 24276 -- // это номер орбиты, дадим этой орбите № 1

02/20/03 08:53:00 1.5 147.4 2145 37.5 46.7 403 -412 -2044 133

02/20/03 08:54:00 2.3 135.5 2065 39.9 50.4 403 -452 -2240 136

02/20/03 08:55:00 2.2 123.2 2070 42.1 54.4 404 -489 -2427 139

02/20/03 08:56:00 1.4 111.5 2160 44.2 58.7 404 -525 -2603 142 -- Rev # 24277 -- // орбита № 2

02/20/03 10:25:00 0.7 211.2 2220 36.7 22.1 403 -151 -750 132

02/20/03 10:26:00 4.5 205.1 1858 39.1 25.7 403 -190 -941 135

02/20/03 10:27:00 8.8 196.1 1526 41.4 29.6 404 -227 -1128 138

02/20/03 10:28:00 13.5 182.2 1253 43.5 33.7 404 -264 -1311 140

02/20/03 10:29:00 17.4 161.7 1085 45.4 38.2 404 -300 -1489 143

02/20/03 10:30:00 17.7 136.9 1074 47.2 43.0 404 -335 -1660 146

02/20/03 10:31:00 14.2 115.5 1223 48.7 48.1 404 -368 -1825 149

02/20/03 10:32:00 9.5 100.7 1486 49.9 53.5 404 -400 -1982 152

02/20/03 10:33:00 5.1 91.2 1811 50.8 59.1 404 -430 -2131 154

02/20/03 10:34:00 1.3 84.8 2171 51.5 65.0 404 -458 -2271 157 -- Rev # 24278 -- // орбита № 3

02/20/03 12:01:00 3.9 245.1 1913 44.8 13.2 404 -1 -7 142

02/20/03 12:02:00 9.1 241.9 1510 46.6 17.9 404 -33 -163 145

02/20/03 12:03:00 16.5 236.2 1121 48.2 22.9 404 -64 -318 148

02/20/03 12:04:00 28.6 223.4 774 49.5 28.2 404 -95 -473 150

02/20/03 12:05:00 45.0 185.6 555 50.6 33.8 404 -126 -626 153

02/20/03 12:06:00 38.4 126.4 622 51.3 39.6 404 -157 -777 156

02/20/03 12:07:00 22.6 103.0 913 51.7 45.5 404 -186 -924 159

02/20/03 12:08:00 12.9 94.2 1283 51.8 51.6 403 -215 -1069 162

02/20/03 12:09:00 6.7 89.9 1680 51.5 57.5 403 -244 -1209 164

02/20/03 12:10:00 2.0 87.4 2087 51.0 63.4 402 -271 -1345 167 -- Rev # 24279 -- // орбита № 4

02/20/03 13:37:00 4.1 267.7 1901 50.2 8.5 404 184 913 152

02/20/03 13:38:00 9.3 265.4 1493 51.1 14.2 404 157 781 155

02/20/03 13:39:00 17.1 261.1 1097 51.6 20.1 404 130 646 158

02/20/03 13:40:00 30.5 250.8 737 51.8 26.1 404 102 506 160

02/20/03 13:41:00 52.5 212.0 499 51.7 32.1 403 74 365 163

02/20/03 13:42:00 43.2 137.9 570 51.2 38.0 403 44 220 166

02/20/03 13:43:00 23.9 116.7 876 50.4 43.8 402 15 74 169

02/20/03 13:44:00 13.4 109.8 1256 49.3 49.3 401 -15 -73 171

02/20/03 13:45:00 6.8 106.6 1658 48.0 54.6 400 -45 -221 174

02/20/03 13:46:00 2.1 104.7 2069 46.3 59.5 400 -74 -369 177 -- Rev # 24280 -- // орбита № 5

02/20/03 15:13:00 3.4 274.0 1960 51.7 6.7 403 363 1801 162

02/20/03 15:14:00 8.0 268.1 1582 51.4 12.6 403 338 1677 165

02/20/03 15:15:00 13.8 258.4 1235 50.7 18.5 402 311 1544 168

02/20/03 15:16:00 21.0 240.8 956 49.7 24.1 401 283 1404 170

02/20/03 15:17:00 26.1 211.3 819 48.4 29.4 401 253 1257 173

02/20/03 15:18:00 23.1 178.9 893 46.9 34.5 400 223 1104 176

02/20/03 15:19:00 15.8 157.9 1137 45.1 39.2 399 190 945 179

02/20/03 15:20:00 9.5 146.3 1468 43.2 43.6 398 157 780 181

02/20/03 15:21:00 4.5 139.5 1839 41.0 47.8 397 123 611 184

02/20/03 15:22:00 0.5 135.1 2228 38.7 51.6 396 88 437 187 -- Rev # 24281 -- // орбита № 6

02/20/03 16:49:00 0.5 267.4 2240 48.9 4.2 401 496 2462 172

02/20/03 16:50:00 3.0 257.9 1982 47.4 9.4 400 470 2332 175

02/20/03 16:51:00 5.2 245.9 1788 45.7 14.2 399 442 2190 178

02/20/03 16:52:00 6.5 231.7 1682 43.8 18.8 398 411 2039 180

02/20/03 16:53:00 6.4 216.5 1681 41.7 23.0 397 379 1878 183

02/20/03 16:54:00 5.1 202.2 1785 39.5 26.9 396 344 1708 186

02/20/03 16:55:00 2.9 190.2 1978 37.1 30.6 395 308 1529 189

02/20/03 16:56:00 0.4 180.8 2236 34.6 34.0 394 270 1342 191 -- Rev # 24292 -- // орбита № 7

02/21/03 09:30:00 2.8 190.8 2005 36.9 30.3 403 -242 -1203 130

02/21/03 09:31:00 6.2 181.0 1715 39.3 34.0 403 -282 -1400 132

02/21/03 09:32:00 9.3 167.6 1491 41.5 37.9 404 -321 -1592 135

02/21/03 09:33:00 11.4 150.4 1367 43.7 42.0 404 -358 -1777 138

02/21/03 09:34:00 11.3 131.5 1371 45.6 46.5 404 -394 -1954 141

02/21/03 09:35:00 9.2 114.4 1503 47.3 51.3 404 -428 -2124 143

02/21/03 09:36:00 6.0 101.2 1733 48.8 56.5 404 -461 -2285 146

02/21/03 09:37:00 2.7 91.7 2027 50.0 61.9 404 -491 -2436 149 -- Rev # 24293 -- // орбита № 8

02/21/03 11:04:00 0.6 236.1 2239 40.8 13.1 403 -35 -175 134

02/21/03 11:05:00 4.7 233.0 1837 43.0 17.2 404 -69 -343 137

02/21/03 11:06:00 10.1 228.0 1447 45.0 21.6 404 -103 -510 140

02/21/03 11:07:00 17.5 219.0 1083 46.8 26.3 404 -136 -674 142

02/21/03 11:08:00 28.0 200.0 785 48.3 31.3 404 -169 -837 145

02/21/03 11:09:00 35.8 160.5 655 49.6 36.6 404 -201 -996 148

02/21/03 11:10:00 28.2 120.6 781 50.6 42.2 404 -232 -1151 151

02/21/03 11:11:00 17.6 101.3 1077 51.3 48.0 404 -262 -1302 153

02/21/03 11:12:00 10.2 92.2 1441 51.7 54.0 404 -292 -1447 156

02/21/03 11:13:00 4.8 87.2 1831 51.8 60.0 404 -320 -1587 159

02/21/03 11:14:00 0.7 84.1 2233 51.5 66.0 403 -347 -1720 162

На рис. 4.2 показаны траектории орбит МКС, доступные в течение одних суток. Все данные для построения траекторий взяты из tracsat001.txt. Возле точки начала траектории стоит цифра, обозначающая номер орбиты, в конечной точке этой траектории стоит та же цифра, помеченная символом «’». Например, в начале траектории орбиты № 2 стоит цифра 2, а в конечной точке траектории стоит 2’.

Рис. 4.2. Траектории орбит МКС

Буквой ‘А’ помечена точка с координатами станции слежения – местонахождение моей радиостанции. Очерченная вокруг область представляет собой зону радиовидимости МКС со станции слежения.

Анализируя полученное изображение видим, что сектор, в пределах которого может находиться МКС составляет приблизительно 180 градусов. Учитывая слишком слабые сигналы на концах траекторий, можно с уверенностью считать реальным углом сектора величину 130 … 120 градусов.

В листинге 1 видно, что наибольшая величина угла возвышения МКС над горизонтом (элевация) составляет чуть больше 40 градусов. Большая часть времени проходит при углах возвышения 8 … 15 градусов. Это значит, что ширина вертикального лепестка диаграммы направленности антенны должна быть примерно 15 … 20 градусов, в то же время ширина лепестка в горизонтальной плоскости может быть достаточно большой. Для этого варианта желательно применение, как минимум, трехэтажной антенны типа волновой канал, по три элемента в каждом этаже. Такая антенна может поворачиваться только в горизонтальной плоскости и только в секторе примерно 90 … 100 градусов, т.е. на 45 … 50 градусов в ту и другую сторону от северного направления. В крайнем случае можно использовать такую антенну ориентированной точно на север, без поворотного устройства. Конструкцию подобной антенны можно найти в [6] или [7]. Метод настройки одиночной трех или четырехэлементной антенны описаны в главе 6.

Для жителей более северных широт, чем широта моего города, придется применять антенну с еще более узким лепестком в вертикальной плоскости. Только не советую применять многодиректорные антенны с длинной траверсой. Для южных районов нашей страны, по моему мнению, самой удобной антенной может быть зигзагообразная антенна К.П.Харченко с рефлектором в виде сетки. У зигзагообразных антенн, сделанных по методу К.П.Харченко, есть очень хорошая особенность – эти антенны отлично согласуются с телевизионным (75 Ом) кабелем. А это очень важный фактор при работе со слабыми сигналами.

Работа с RS-20

Далее аналогичным образом проведем краткий анализ возможностей работы со спутником, расположенном на более высокой орбите. Для примера я выбрал RS-20, который является типичным представителем спутников отечественного производства, следовательно, оснащен более мощным передатчиком маяка и может поэтому легко контролироваться даже с довольно простой аппаратурой.

Проведем расчет элементов орбит этого спутника и сделаем карту траекторий.

Листинг 2. Файл tracsat002.txt

Local Date/Time Run: Wed Mar 19 12:11:45 2003

Element File: tracsat002.txt

Tracking Station: Ludinowo,Russia

Visibility

Mode: Line of Sight

Satellite: MOZHAYETS (RS–20)

Local

Date Time Elev Azim Range Lat Long Alt Dopp Dopp Phz

MM/DD/YY HH:MM:SS Deg Deg Km Deg Deg Km Up Down 256

-- Rev # 1619 -- // орбита № 1

03/19/03 20:53:00 0.1 42.3 3055 66.4 80.8 696 589 2923 15

03/19/03 20:54:00 1.7 50.3 2878 63.0 77.7 696 577 2862 18

03/19/03 20:55:00 3.0 59.1 2749 59.5 75.2 696 562 2789 20

03/19/03 20:56:00 3.7 68.6 2676 56.0 73.1 696 545 2704 23

03/19/03 20:57:00 3.9 78.5 2664 52.4 71.4 697 526 2608 25

03/19/03 20:58:00 3.4 88.2 2714 48.9 69.8 697 504 2501 28

03/19/03 20:59:00 2.3 97.3 2823 45.3 68.4 698 480 2383 31

03/19/03 21:00:00 0.8 105.6 2984 41.7 67.2 698 454 2254 33 -- Rev # 1620 -- // орбита № 2

03/19/03 22:30:00 2.2 22.3 2822 73.4 66.1 695 669 3321 10

03/19/03 22:31:00 6.3 26.0 2442 70.1 60.5 695 657 3262 12

03/19/03 22:32:00 11.0 31.1 2075 66.7 56.4 696 643 3189 15

03/19/03 22:33:00 16.7 38.4 1733 63.3 53.2 696 626 3104 18

03/19/03 22:34:00 23.5 49.6 1435 59.8 50.6 696 606 3006 20

03/19/03 22:35:00 30.6 67.5 1215 56.3 48.5 696 584 2896 23

03/19/03 22:36:00 34.5 93.4 1123 52.8 46.7 697 559 2774 25

03/19/03 22:37:00 31.7 120.2 1189 49.2 45.2 697 532 2641 28

03/19/03 22:38:00 24.9 139.6 1390 45.6 43.8 698 503 2496 30

03/19/03 22:39:00 17.9 151.9 1677 42.0 42.5 698 472 2340 33

03/19/03 22:40:00 12.0 159.7 2014 38.4 41.4 699 438 2174 36

03/19/03 22:41:00 7.1 165.1 2379 34.8 40.3 700 403 1998 38

03/19/03 22:42:00 3.0 168.9 2758 31.2 39.3 701 365 1813 41 -- Rev # 1621 -- // орбита № 3

03/20/03 00:08:00 2.1 9.1 2831 76.6 50.1 695 629 3120 7

03/20/03 00:09:00 6.3 6.2 2437 73.6 41.9 695 617 3060 10

03/20/03 00:10:00 11.3 2.2 2056 70.4 36.1 695 602 2987 12

03/20/03 00:11:00 17.4 355.9 1696 67.0 31.9 696 585 2902 15

03/20/03 00:12:00 25.1 345.7 1378 63.6 28.7 696 566 2806 17

03/20/03 00:13:00 33.8 327.8 1138 60.1 26.1 696 544 2698 20

03/20/03 00:14:00 39.0 299.1 1034 56.6 23.9 696 520 2580 23

03/20/03 00:15:00 35.4 268.7 1104 53.1 22.1 697 494 2451 25

03/20/03 00:16:00 26.9 248.5 1322 49.5 20.5 697 466 2312 28

03/20/03 00:17:00 18.9 237.0 1628 45.9 19.1 698 436 2164 30

03/20/03 00:18:00 12.5 230.1 1981 42.3 17.9 698 404 2007 33

03/20/03 00:19:00 7.3 225.6 2359 38.7 16.7 699 371 1841 36

03/20/03 00:20:00 3.0 222.4 2749 35.1 15.6 700 336 1667 38 -- Rev # 1622 -- // орбита № 4

03/20/03 01:47:00 2.5 355.4 2796 76.9 26.2 695 467 2319 7

03/20/03 01:48:00 4.9 347.3 2564 73.9 17.7 695 454 2252 10

03/20/03 01:49:00 6.9 337.7 2387 70.7 11.8 695 439 2176 12

03/20/03 01:50:00 8.3 326.8 2278 67.3 7.5 696 422 2092 15

03/20/03 01:51:00 8.7 315.2 2247 63.9 4.1 696 403 1999 17

03/20/03 01:52:00 8.0 303.6 2299 60.4 1.5 696 383 1899 20

03/20/03 01:53:00 6.5 293.0 2426 56.9 -0.7 696 361 1791 23

03/20/03 01:54:00 4.3 283.8 2619 53.4 -2.5 697 338 1676 25

03/20/03 01:55:00 1.9 276.0 2862 49.8 -4.1 697 313 1555 28 -- Rev # 1625 -- // орбита № 5

03/20/03 06:34:00 0.2 53.3 3038 61.7 80.8 695 -266 -1320 237

03/20/03 06:35:00 1.4 44.9 2906 65.2 77.9 695 -285 -1414 240

03/20/03 06:36:00 2.1 35.9 2832 68.6 74.3 695 -303 -1504 242

03/20/03 06:37:00 2.2 26.7 2822 71.9 69.5 695 -320 -1587 245

03/20/03 06:38:00 1.7 17.6 2875 75.1 62.7 695 -336 -1665 247

03/20/03 06:39:00 0.6 9.0 2989 77.9 52.8 695 -350 -1736 250 -- Rev # 1626 -- // орбита № 6

03/20/03 08:07:00 0.2 109.8 3037 40.1 66.1 697 -324 -1607 221

03/20/03 08:08:00 3.5 104.5 2701 43.7 64.9 696 -358 -1775 224

03/20/03 08:09:00 6.8 97.6 2393 47.3 63.6 696 -390 -1937 226

03/20/03 08:10:00 10.3 88.7 2126 50.8 62.2 695 -422 -2093 229

03/20/03 08:11:00 13.4 77.3 1919 54.4 60.5 695 -452 -2241 232

03/20/03 08:12:00 15.6 63.4 1793 57.9 58.6 695 -480 -2381 234

03/20/03 08:13:00 16.0 48.2 1767 61.4 56.3 695 -506 -2511 237

03/20/03 08:14:00 14.6 33.4 1846 64.9 53.4 695 -531 -2632 239

03/20/03 08:15:00 11.8 20.8 2017 68.3 49.9 695 -553 -2742 242

03/20/03 08:16:00 8.5 10.8 2258 71.6 45.2 695 -573 -2842 245

03/20/03 08:17:00 5.0 3.1 2549 74.8 38.6 695 -590 -2929 247

03/20/03 08:18:00 1.7 357.2 2874 77.7 29.0 695 -606 -3004 250 -- Rev # 1627 -- // орбита № 7

03/20/03 09:44:00 3.6 159.1 2687 32.6 43.6 698 -368 -1825 216

03/20/03 09:45:00 8.3 158.7 2277 36.2 42.5 697 -410 -2034 219

03/20/03 09:46:00 14.2 158.1 1874 39.8 41.4 697 -451 -2236 221

03/20/03 09:47:00 22.2 157.1 1483 43.4 40.3 696 -490 -2429 224

03/20/03 09:48:00 34.5 154.8 1122 47.0 39.0 696 -527 -2614 226

03/20/03 09:49:00 54.9 148.0 830 50.5 37.5 695 -562 -2788 229

03/20/03 09:50:00 80.4 74.4 704 54.1 35.9 695 -595 -2952 232

03/20/03 09:51:00 55.6 357.2 823 57.6 34.0 695 -626 -3104 234

03/20/03 09:52:00 34.9 350.2 1112 61.1 31.7 695 -654 -3243 237

03/20/03 09:53:00 22.5 348.0 1472 64.6 28.9 695 -679 -3368 239

03/20/03 09:54:00 14.3 346.9 1862 68.0 25.4 695 -701 -3480 242

03/20/03 09:55:00 8.4 346.4 2266 71.4 20.8 695 -721 -3576 245

03/20/03 09:56:00 3.7 346.1 2675 74.5 14.5 695 -737 -3657 247 -- Rev # 1628 -- // орбита № 8

03/20/03 11:23:00 1.5 213.2 2905 32.3 18.9 698 -412 -2042 216

03/20/03 11:24:00 4.7 219.1 2581 35.9 17.9 697 -452 -2243 219

03/20/03 11:25:00 8.2 226.7 2286 39.5 16.8 697 -491 -2435 221

03/20/03 11:26:00 11.6 236.4 2035 43.1 15.6 696 -528 -2617 224

03/20/03 11:27:00 14.6 248.6 1846 46.7 14.3 696 -562 -2789 226

03/20/03 11:28:00 16.6 263.3 1740 50.2 12.9 695 -594 -2949 229

03/20/03 11:29:00 16.7 279.1 1734 53.8 11.2 695 -624 -3097 232

03/20/03 11:30:00 14.9 294.0 1827 57.3 9.4 695 -651 -3232 234

03/20/03 11:31:00 12.0 306.6 2007 60.8 7.1 695 -676 -3352 237

03/20/03 11:32:00 8.6 316.6 2250 64.3 4.4 694 -697 -3458 239

03/20/03 11:33:00 5.1 324.4 2539 67.7 1.0 694 -715 -3549 242

03/20/03 11:34:00 1.9 330.5 2859 71.1 -3.5 695 -731 -3625 244 -- Rev # 1634 -- // орбита № 9

03/20/03 21:38:00 1.2 31.1 2928 70.7 74.6 696 643 3190 14

03/20/03 21:39:00 4.2 37.6 2630 67.4 70.3 696 631 3131 16

03/20/03 21:40:00 7.2 45.6 2365 64.0 66.9 696 617 3060 19

03/20/03 21:41:00 10.0 55.6 2149 60.5 64.3 697 600 2977 22

03/20/03 21:42:00 12.2 67.5 1996 57.0 62.1 697 581 2881 24

03/20/03 21:43:00 13.4 81.0 1924 53.4 60.3 698 559 2774 27

03/20/03 21:44:00 13.1 95.0 1942 49.9 58.7 698 535 2654 29

03/20/03 21:45:00 11.5 108.0 2048 46.3 57.2 699 509 2524 32

03/20/03 21:46:00 9.0 119.2 2228 42.7 56.0 699 480 2382 34

03/20/03 21:47:00 6.1 128.3 2466 39.1 54.8 700 449 2229 37

03/20/03 21:48:00 3.1 135.7 2746 35.5 53.7 701 417 2067 40

03/20/03 21:49:00 0.1 141.6 3057 31.9 52.7 702 382 1895 42

На рис. 4.3 приведена карта траекторий орбит спутника RS-20.

Рис. 4.3. Карта траекторий орбит RS-20

Рассмотрим внимательно карту траекторий. Сразу можно сказать, что орбиты № 1, № 5 и № 6 никакого интереса не представляют. Дело в том, что, как показал многолетний опыт наблюдения за работой спутников типа RS, эти орбиты проходят через восточные районы страны, где мало любителей спутниковой связи.

Орбиты №2, №3 и №7 достаточно интересны для местных связей и для связи с отдаленными станциями, которые заинтересованы в работе со станциями вашего региона. Для работы на этих орбитах нужны антенны, которые снабжены устройствами ориентации этих антенн на спутник. В крайнем случае, для работы с мощными станциями из вашего же региона, бывает часто достаточными вертикальные антенны в виде нескольких колинеарных вибраторов. Схемы некоторые из таких антенн приведены мною в главе 6. Там они используются в качестве облучателей для антенны с параболоцилиндрическим зеркальным рефлектором.

Орбиты №4, №8 и другие аналогичные могут предоставить много интересных связей. Дело в том, что эти орбиты проходят через западные регионы и страны, в которых много любителей спутниковой связи. Если у вас нет возможности заиметь антенну со следящим устройством, то можно установить многоэтажную антенну, например, три трехэлементных волновых канала друг над другом, и направить эту антенну на северо–запад (ближе к северному направлению). В таких случаях вы сможете работать с западными станциями через спутники на удаленных орбитах.

Работа с АО-40

На сегодняшний день этот спутник является самым сложным и самым интересным для радиолюбителей. В аппаратуре этого спутника испытываются самые современные радиолюбительские конструкции, проводится исследование процессов управления радиоаппаратурой, управление направленностью антенн и многое другое. С самого начала аппаратуру преследуют неудачи. Работоспособность некоторой части аппаратуры восстановить пока так и не удалось.

Можно считать, что спутник пока находится в наладочном режиме. Группа управления спутником постоянно экспериментирует, включает в работу то один, то другой режимы. По поводу этих экспериментов в любительской пакетной сети (раздел SAT/AMSAT) постоянно появляются различные сообщения, в которых группа управления сообщает о введенных изменениях, а радиолюбители пишут о результатах своих наблюдений. О том, как получить через Интернет доступ к этой информации, мною описано в главе 2.

Ниже располагается листинг 3, в котором размещен файл с результатами прогноз – расчета элементов орбит АО-40 на четыре дня.

Листинг 3. Файл tracsat003.txt

Local Date/Time Run: Thu Mar 20 10:14:26 2003

Element File: tracsat003.txt

Tracking Station: Ludinowo,Russia

Visibility Mode: Line of Sight

Satellite: AO-40

Local

Date Time Elev Azim Range Lat Long Alt Dopp Dopp Phz

MM/DD/YY HH:MM:SS Deg Deg Km Deg Deg Km Up Down 256

-- Rev # 1095 --

03/20/03 09:40:00 0.3 106.6 61366 -4.6 107.2 55353 -111 -549 93

03/20/03 10:00:00 2.6 109.6 61928 -4.5 103.5 56166 -105 -523 97

03/20/03 10:20:00 4.8 112.7 62379 -4.3 99.8 56863 -101 -502 102

03/20/03 10:40:00 7.1 115.8 62721 -4.2 96.0 57448 -98 -488 106

03/20/03 11:00:00 9.2 119.1 62959 -4.0 92.2 57921 -96 -478 111

03/20/03 11:20:00 11.4 122.4 63094 -3.9 88.4 58284 -95 -473 115

03/20/03 11:40:00 13.4 125.8 63130 -3.7 84.6 58538 -95 -472 120

03/20/03 12:00:00 15.4 129.3 63068 -3.6 80.7 58685 -96 -475 124

03/20/03 12:20:00 17.3 132.9 62910 -3.4 76.9 58723 -97 -482 129

03/20/03 12:40:00 19.1 136.7 62656 -3.3 73.1 58654 -99 -491 133

03/20/03 13:00:00 20.8 140.5 62309 -3.1 69.2 58478 -101 -503 138

03/20/03 13:20:00 22.3 144.4 61867 -3.0 65.4 58193 -104 -517 142

03/20/03 13:40:00 23.8 148.4 61332 -2.8 61.6 57799 -107 -532 146

03/20/03 14:00:00 25.0 152.5 60701 -2.6 57.8 57294 -110 -548 151

03/20/03 14:20:00 26.2 156.7 59976 -2.5 54.0 56678 -114 -564 155

03/20/03 14:40:00 27.1 161.0 59153 -2.3 50.3 55948 -117 -580 160

03/20/03 15:00:00 27.9 165.3 58230 -2.1 46.6 55102 -120 -595 164

03/20/03 15:20:00 28.5 169.6 57205 -1.9 42.9 54138 -123 -610 169

03/20/03 15:40:00 28.9 174.0 56075 -1.7 39.3 53051 -126 -624 173

03/20/03 16:00:00 29.1 178.3 54834 -1.5 35.7 51838 -128 -636 178

03/20/03 16:20:00 29.2 182.6 53478 -1.3 32.2 50495 -130 -647 182

03/20/03 16:40:00 29.1 186.7 52001 -1.1 28.8 49016 -132 -657 187

03/20/03 17:00:00 28.9 190.8 50396 -0.9 25.4 47396 -134 -665 191

03/20/03 17:20:00 28.5 194.8 48653 -0.6 22.2 45626 -135 -671 196

03/20/03 17:40:00 27.9 198.5 46763 -0.3 19.1 43698 -136 -677 200

03/20/03 18:00:00 27.3 202.1 44713 -0.0 16.1 41603 -137 -681 205 -- Rev # 1096 --

03/20/03 18:20:00 26.6 205.4 42488 0.3 13.4 39328 -138 -685 209

03/20/03 18:40:00 25.8 208.4 40071 0.6 10.9 36858 -139 -691 213

03/20/03 19:00:00 25.0 211.0 37441 1.0 8.7 34177 -141 -699 218

03/20/03 19:20:00 24.2 213.2 34569 1.5 7.0 31261 -144 -714 222

03/20/03 19:40:00 23.4 214.7 31422 2.0 5.8 28083 -149 -739 227

03/20/03 20:00:00 22.7 215.4 27956 2.7 5.4 24610 -158 -785 231

03/20/03 20:20:00 22.1 214.7 24115 3.5 6.3 20796 -175 -869 236

03/20/03 20:40:00 21.6 211.6 19831 4.5 9.3 16588 -207 -1026 240

03/20/03 21:00:00 20.7 203.7 15046 5.8 16.2 11930 -271 -1345 245

03/20/03 21:20:00 15.9 183.2 9958 7.4 31.9 6846 -419 -2077 249

03/21/03 11:00:00 1.1 102.9 58151 -1.6 109.6 52248 -180 -892 176

03/21/03 11:20:00 3.2 105.7 56615 -1.4 106.0 50948 -190 -944 181

03/21/03 11:40:00 5.2 108.5 54953 -1.1 102.6 49514 -202 -1001 185

03/21/03 12:00:00 7.1 111.2 53161 -0.9 99.2 47941 -215 -1064 190

03/21/03 12:20:00 8.9 113.9 51233 -0.7 95.9 46220 -228 -1133 194

03/21/03 12:40:00 10.5 116.5 49163 -0.4 92.8 44345 -244 -1208 199

03/21/03 13:00:00 12.1 119.1 46942 -0.1 89.8 42306 -260 -1290 203 -- Rev # 1097 --

03/21/03 13:20:00 13.5 121.5 44561 0.2 87.0 40091 -278 -1379 208

03/21/03 13:40:00 14.7 123.7 42008 0.6 84.4 37687 -298 -1477 212

03/21/03 14:00:00 15.7 125.7 39269 0.9 82.1 35076 -320 -1586 216

03/21/03 14:20:00 16.4 127.3 36328 1.4 80.2 32240 -344 -1708 221

03/21/03 14:40:00 16.7 128.4 33165 1.9 78.8 29151 -373 -1848 225

03/21/03 15:00:00 16.4 128.8 29759 2.5 78.2 25779 -406 -2013 230

03/21/03 15:20:00 15.4 128.0 26091 3.2 78.6 22081 -446 -2215 234

03/21/03 15:40:00 12.9 125.3 22157 4.1 80.7 18008 -498 -2470 239

03/21/03 16:00:00 7.5 119.6 18013 5.3 86.0 13502 -566 -2810 243 -- Rev # 1098 --

03/22/03 13:00:00 2.5 218.1 18429 -8.1 -1.2 13390 478 2372 13

03/22/03 13:20:00 8.2 212.6 22532 -8.0 4.3 17908 405 2007 17

03/22/03 13:40:00 11.5 210.3 26393 -7.8 6.6 21990 353 1751 22

03/22/03 14:00:00 13.4 209.8 29974 -7.5 7.2 25696 314 1557 26

03/22/03 14:20:00 14.7 210.5 33288 -7.2 6.6 29075 283 1403 30

03/22/03 14:40:00 15.3 211.9 36358 -7.0 5.3 32170 257 1275 35

03/22/03 15:00:00 15.6 213.9 39206 -6.7 3.4 35013 235 1165 39

03/22/03 15:20:00 15.6 216.3 41854 -6.5 1.2 37628 215 1068 44

03/22/03 15:40:00 15.2 219.0 44318 -6.3 -1.4 40037 198 982 48

03/22/03 16:00:00 14.7 221.8 46614 -6.1 -4.2 42256 182 904 53

03/22/03 16:20:00 13.9 224.8 48752 -5.9 -7.1 44299 168 833 57

03/22/03 16:40:00 13.0 227.9 50744 -5.7 -10.3 46178 155 768 62

03/22/03 17:00:00 11.9 231.0 52597 -5.5 -13.5 47902 143 709 66

03/22/03 17:20:00 10.6 234.2 54320 -5.4 -16.9 49479 132 654 71

03/22/03 17:40:00 9.2 237.4 55917 -5.2 -20.3 50916 122 604 75

03/22/03 18:00:00 7.7 240.6 57393 -5.0 -23.8 52219 113 559 80

03/22/03 18:20:00 6.1 243.8 58752 -4.9 -27.4 53393 104 517 84

03/22/03 18:40:00 4.3 247.0 59998 -4.7 -31.1 54442 97 480 89

03/22/03 19:00:00 2.5 250.2 61132 -4.5 -34.7 55371 90 447 93

03/22/03 19:20:00 0.7 253.4 62157 -4.4 -38.4 56181 84 417 97 -- Rev # 1099 --

03/23/03 08:00:00 1.2 143.2 16889 -8.1 68.5 11814 104 514 11

03/23/03 08:20:00 2.9 136.2 21626 -8.1 75.7 16484 62 306 16

03/23/03 08:40:00 4.3 133.1 25830 -7.8 78.8 20702 46 229 20

03/23/03 09:00:00 5.9 132.1 29583 -7.6 79.8 24524 42 207 25

03/23/03 09:20:00 7.5 132.2 32959 -7.3 79.6 28005 42 210 29

03/23/03 09:40:00 9.1 133.1 36015 -7.0 78.5 31189 45 224 33

03/23/03 10:00:00 10.8 134.6 38795 -6.8 76.8 34111 49 241 38

03/23/03 10:20:00 12.5 136.5 41333 -6.6 74.7 36798 52 260 42

03/23/03 10:40:00 14.2 138.9 43656 -6.3 72.2 39272 56 276 47

03/23/03 11:00:00 15.8 141.5 45784 -6.1 69.5 41552 59 291 51

03/23/03 11:20:00 17.4 144.3 47737 -5.9 66.6 43651 61 302 56

03/23/03 11:40:00 19.0 147.5 49528 -5.8 63.5 45582 62 310 60

03/23/03 12:00:00 20.4 150.8 51169 -5.6 60.3 47356 63 314 65

03/23/03 12:20:00 21.7 154.3 52672 -5.4 56.9 48980 64 316 69

03/23/03 12:40:00 22.9 158.0 54045 -5.2 53.5 50462 63 315 74

03/23/03 13:00:00 23.9 161.9 55295 -5.0 50.0 51808 63 311 78

03/23/03 13:20:00 24.8 165.9 56429 -4.9 46.5 53024 61 305 83

03/23/03 13:40:00 25.6 170.0 57453 -4.7 42.9 54113 60 297 87

03/23/03 14:00:00 26.1 174.3 58371 -4.6 39.2 55081 58 288 92

03/23/03 14:20:00 26.5 178.6 59187 -4.4 35.5 55930 56 278 96

03/23/03 14:40:00 26.7 183.0 59905 -4.3 31.7 56662 54 268 100

03/23/03 15:00:00 26.7 187.4 60526 -4.1 28.0 57281 52 258 105

03/23/03 15:20:00 26.5 191.9 61054 -4.0 24.2 57788 50 248 109

03/23/03 15:40:00 26.1 196.3 61489 -3.8 20.4 58185 48 239 114

03/23/03 16:00:00 25.6 200.7 61832 -3.7 16.6 58472 47 231 118

03/23/03 16:20:00 24.8 205.0 62085 -3.5 12.7 58651 45 224 123

03/23/03 16:40:00 23.9 209.3 62246 -3.3 8.9 58723 44 218 127

03/23/03 17:00:00 22.8 213.5 62316 -3.2 5.1 58687 43 214 132

03/23/03 17:20:00 21.6 217.6 62294 -3.0 1.2 58543 43 212 136

03/23/03 17:40:00 20.2 221.6 62178 -2.9 -2.6 58291 43 211 141

03/23/03 18:00:00 18.8 225.5 61967 -2.7 -6.4 57931 43 214 145

03/23/03 18:20:00 17.2 229.3 61658 -2.6 -10.2 57460 44 219 150

03/23/03 18:40:00 15.5 233.0 61249 -2.4 -14.0 56878 46 227 154

03/23/03 19:00:00 13.7 236.6 60736 -2.2 -17.7 56183 48 238 159

03/23/03 19:20:00 11.9 240.1 60117 -2.0 -21.5 55373 51 253 163

03/23/03 19:40:00 10.0 243.5 59387 -1.8 -25.1 54445 55 272 167

03/23/03 20:00:00 8.1 246.8 58541 -1.7 -28.8 53396 59 295 172

03/23/03 20:20:00 6.1 250.0 57574 -1.5 -32.4 52222 65 322 176

03/23/03 20:40:00 4.1 253.1 56479 -1.2 -35.9 50920 71 355 181

03/23/03 21:00:00 2.2 256.1 55251 -1.0 -39.4 49483 79 392 185

03/23/03 21:20:00 0.2 259.0 53880 -0.8 -42.7 47906 88 435 190 -- Rev # 1100 --

03/24/03 09:40:00 1.5 107.7 62313 -4.3 105.7 56436 -112 -557 99

03/24/03 10:00:00 3.8 110.7 62718 -4.1 101.9 57091 -108 -537 103

03/24/03 10:20:00 6.1 113.9 63015 -4.0 98.1 57635 -105 -523 108

03/24/03 10:40:00 8.3 117.1 63208 -3.8 94.3 58067 -104 -514 112

03/24/03 11:00:00 10.5 120.4 63298 -3.7 90.5 58390 -103 -510 117

03/24/03 11:20:00 12.6 123.7 63288 -3.5 86.7 58605 -103 -510 121

03/24/03 11:40:00 14.6 127.2 63180 -3.4 82.9 58711 -104 -514 126

03/24/03 12:00:00 16.6 130.8 62976 -3.2 79.0 58710 -105 -522 130

03/24/03 12:20:00 18.4 134.4 62676 -3.1 75.2 58602 -107 -532 135

03/24/03 12:40:00 20.2 138.2 62281 -2.9 71.4 58385 -110 -545 139

03/24/03 13:00:00 21.8 142.1 61791 -2.7 67.6 58060 -113 -559 144

03/24/03 13:20:00 23.3 146.0 61207 -2.6 63.7 57626 -116 -575 148

03/24/03 13:40:00 24.6 150.1 60528 -2.4 60.0 57080 -119 -592 153

03/24/03 14:00:00 25.8 154.2 59752 -2.2 56.2 56423 -123 -609 157

03/24/03 14:20:00 26.9 158.4 58877 -2.1 52.5 55650 -126 -626 162

03/24/03 14:40:00 27.7 162.7 57902 -1.9 48.8 54761 -130 -644 166

03/24/03 15:00:00 28.4 167.0 56823 -1.7 45.1 53752 -133 -660 170

03/24/03 15:20:00 28.9 171.3 55637 -1.5 41.5 52619 -136 -676 175

03/24/03 15:40:00 29.3 175.6 54340 -1.3 38.0 51359 -139 -691 179

03/24/03 16:00:00 29.5 179.8 52925 -1.1 34.5 49967 -142 -704 184

03/24/03 16:20:00 29.5 184.0 51387 -0.8 31.1 48437 -144 -717 188

03/24/03 16:40:00 29.3 188.0 49717 -0.6 27.8 46762 -147 -728 193

03/24/03 17:00:00 29.0 191.9 47908 -0.3 24.6 44935 -149 -738 197

03/24/03 17:20:00 28.6 195.7 45947 -0.0 21.5 42947 -151 -747 202 -- Rev # 1101 --

03/24/03 17:40:00 28.0 199.2 43823 0.3 18.7 40787 -152 -756 206

03/24/03 18:00:00 27.4 202.4 41518 0.6 16.0 38443 -154 -766 211

03/24/03 18:20:00 26.7 205.4 39016 1.0 13.6 35897 -157 -779 215

03/24/03 18:40:00 26.0 207.9 36291 1.4 11.6 33132 -160 -796 220

03/24/03 19:00:00 25.2 209.9 33316 1.9 10.0 30123 -166 -821 224

03/24/03 19:20:00 24.5 211.1 30053 2.4 9.1 26841 -174 -862 229

03/24/03 19:40:00 23.9 211.3 26456 3.1 9.1 23248 -187 -930 233

03/24/03 20:00:00 23.3 209.8 22465 4.0 10.7 19296 -211 -1048 237

03/24/03 20:20:00 22.6 205.2 18015 5.0 14.8 14928 -255 -1266 242

03/24/03 20:40:00 20.7 193.8 13101 6.5 24.0 10099 -345 -1711 246

03/24/03 21:00:00 9.5 163.9 8364 8.0 46.1 4950 -556 -2757 251

Рисовать карту траектории спутника не имеет смысла, поскольку подспутниковая точка постоянно находится или за линией горизонта, или возле самого горизонта.

Начнем рассмотрение листинга с орбиты №1096 и попробуем проанализировать её. Начало показывает, что в 9:40:00 спутник появляется из-за горизонта на юго-востоке, азимут на точку входа составляет 106,6 градусов. Рассмотрим следующие строки листинга. Видно, что спутник постепенно движется к югу и угол его возвышения над уровнем горизонта увеличивается. Расстояние до спутника также увеличивается, увеличивается и показатель фазы (МА). Этот показатель в перигее равен МА = 0 (или МА = 256), а в апогее МА = 128. Видим, что апогея спутник достигает в где то чуть позже 12:00 часов. Далее спутник начинает свое движение к Земле, расстояние до спутника уменьшается, величина МА увеличивается. В это же время за счет вращения Земли спутник как бы продолжает двигаться к западу. В то же время спутник двигается как бы с юга на север. Тот факт, что подспутниковая точка находится в южном полушарии, подтверждает отрицательная величина широты.

В период с 18:00 до 18:20 в какой-то момент спутник пересекает экватор (это так называемый восходящий узел) и происходит смена номера орбиты. Величина широты с этого момента становится положительной.

С каждой строкой листинга видно, что спутник ускоряет свое движение навстречу Земле. Где то сразу после 21:20 спутник резко уходит за линию горизонта. Пошел к перигею (МА = 256). Начиная от МА = 248 до МА = 10 спутник недосягаем.

Все это время спутник двигался с востока на запад. Азимут менялся от величины 106 град до 215 градусов. Угол возвышения начиная от 13:00 часов до 20:00 часов менялся незначительно. Это говорит о том, что все это время можно использовать для проведения радиосвязи со спутником, используя остронаправленную антенну, которая должна иметь узкий вертикальный лепесток и широкий лепесток горизонтальный. Описание такой антенны имеется в главе 6. Это антенна с зеркальным параболоцилиндрическим рефлектором – «антенна RA3XB».

Несколько слов о преимуществах этой антенны.

q Коэффициент усиления антенны с зеркальным параболоцилиндрическим рефлектором соизмерим с коэффициентом усиления антенны с рефлектором в виде параболической тарелки. Если удовлетворительную тарелку в домашних условиях изготовить исключительно трудно, то параболоцилиндрический рефлектор моей конструкции изготавливается очень просто.

q Коэффициент усиления этой антенны зависит от геометрических размеров рефлектора. Если вы живете в собственном доме, то имеете возможность создать антенну с огромным коэффициентом усиления за счет больших размеров.

q Антенна не требует большой высоты подвеса. Главное условие в том, чтобы не было посторонних предметов, преграждающих путь радиоволнам к антенне.

q Мною разработана компьютерная программа для расчета параметров этой антенны. Программа находится в Интернете по адресу: http://r3xb.nm.ru/ .

Единственный недостаток антенны – большая парусность.

Продолжим анализ движения АО-40. Снова над горизонтом спутник появляется только на следующий день в 11:00 часов. За прошедшее время он успел снова побывать а апогее и теперь снова несется к Земле со стороны южного полушария. Точку экватора пересекает где-то чуть позже 12:01. Новая орбита имеет номер 1097. Спутник устремляется к перигею и уходит из зоны видимости чуть позже 16:00 час. Во время этого отрезка времени угол возвышения спутника не превышал 16 градусов. Радиосвязь проводить было можно, но условия были несколько хуже, чем в предыдущий день.

На следующий (третий) день спутник появляется в 13:00 часов и с новым номером орбиты. Спутник на этот раз еще совсем недалеко ушел от точки перигея и мчится к апогею, но за счет суточного вращения Земли, длительность его пребывания в зоне видимости в этот день будет не слишком долгой. В 19:20 (чуть позже) спутник уходит за горизонт.

На четвертый день спутник появляется также после недавнего прохождения точки перигея. Но на этот раз его пребывание в зоне радиовидимости будет длительное и угол возвышения длительное время будет оставаться максимальным – порядка 26 градусов.

Пятый день также будет удачным в смысле возможностей проведения радиосвязей, при этом угол возвышения будет достигать величины 29 градусов. Самые удобные периоды будут тогда, когда спутник будет находиться несколько градусов западнее от направления строго на юг.

Итак, из каждых пяти дней три дня будут предоставлять отличные возможности для проведения радиосвязей или для наблюдения за работой спутника АО-40.

Примечание.

Текст этой главы был написан в 2003 году. С тех пор произошли заметные изменения, но все написанное в этой главе остается актуальным и сегодня.

Спутник АО-40 с начала лета 2004 года не подает признаков жизни. Похоже на то, что в цепи электропитания аппаратуры спутника произошло короткое замыкание. Несмотря на это, вся относящаяся к АО-40 информация будет верна для любого спутника, находящегося на эллиптической орбите. В настоящее время к запуску на эллиптическую орбиту готовится новый спутник, информацию о котором можно получить в Интернете на сайте по адресу: http://www.amsat-dl.de/ .