Satelliitide liigitus

Satelliidid liigitatakse nende massi järgi:

1. minisatelliidid, millede kaal on vahemikus 200–500 kg;

2. mikrosatelliidid, kaal alla 200 kg;

3. nanosatelliidid, kaal alla 10 kg.

Satelliidi kaalust sõltuvad tema orbiidile viimise tehnilised ja ökonoomilised näitajad, probleemid ja nende lahendused.

Sõltuvalt satelliidi orbiidi tasapinna asendist Maa suhtes, jaotatakse orbiidid järgnevalt:

1. ekvatoriaaltasapinnalised;

2. polaartasapinnalised;

3. kaldtasapinnalised.

Kõrguse järgi liigitatakse orbiidid järgnevalt:

1. madalad, kuni 160–2000 km kõrgusel;

2. keskmised, ca 10 000 km;

3. geosünkroonne/geostatsionaarne, Maa keskpunktist ca 40 000 km;

4. elliptilised kaldorbiidid, apogee ca 40 000 km, perigee ca 2000 km.

Madalaid orbiite kasutatakse liikuva (mobiilse) side puhul, kus kasutatakse kantavaid või sõidukitele paigaldatavad väikesegabariidilisi sidevahendeid, millede saatjatel on väike kiirgusvõimsus ja antennid on väikeste mõõtudega. Madalale orbiidile satelliidi viimine ja sinna paigaldamine on tehniliselt lihtsam ja odavam võrreldes suuremate kõrgustega. Ka maapealsest saatjast signaali ülekandeks vajalik võimsus on väiksem kui kasutada madalaid orbiite. Kõik inimese orbitaalsed kosmoselennud ja töö kosmosejaamades on toimunud madalatel orbiitidel.

Ühe tiiru ümber Maa teevad satelliidid sellisel orbiidil umbes 90 minutiga, seega satelliidi nähtavuse aeg mingis maapealses punktis on väike. Madala ja keskmise kaugusega orbiitide puhul ei saa kasutada fikseeritud suunaga antenne liikuvate sidesatelliitide jälgimiseks, sest satelliidi asend tema nähtavusel pidevalt muutub. Et saada suur katteala, tuleb kasutada suurt arvu satelliite (66–200), mis tiirlevad ekvatoriaal- või polaarorbiidil. Põhiline tegur, mis mõjutab side kvaliteeti on gaasiline keskkond, mis neelab raadiolaineid. Välditakse satelliidi sattumist kõrge energia tasemega kiirgusvööndi (Alleni vöönd).

Keskmise kõrgusega orbiidid asuvad madalatest orbiitidest kõrgemal (üle 2000 km) ja allpool geostatsionaarset orbiiti (35 786 km), nendel kõrgustel saavutatakse vajalik teeninduspiirkond väiksema arvu satelliitidega. Selles piirkonnas olevatel satelliitidel on tiirlemisperiood vahemikus 2–24 tundi. Seal tiirlevad globaalsete navigatsioonisüsteemide satelliidid (GPS, GLONASS, GALILEO jt), nende orbiitide kõrgus on ligikaudu 20 200 km, mille puhul tiirlemisperiood on 12 tundi, nagu see on GPS süsteemil. Samas piirkonnas töötavad ka sidesatelliidid, mis katavad põhja- ja lõunapooluse piirkondi.

Geosünkroonne orbiit on selline, millel satelliit tiirleb ümber Maa sünkroonis Maa pöörlemisega. Satelliidi tiirlemisperiood on võrdne Maa pöörlemise perioodiga (üks ööpäev) – 23 tundi, 56 min, 4,1 s.

Doppleri nihke suurus on geostatsionaarse orbiidi korral väga väike, mis sidesüsteemi toimimisele mõju ei avalda. Kui on tegemist elliptilise orbiidiga, mis on välja venitatud või ringikujulise madala orbiidiga, siis Doppleri nihe võib avaldada negatiivset mõju signaali stabiilsusele, mis vähendab sidesüsteemi häirekindlust. Samuti võib Doppleri nihe muuta moduleeriva (infot sisaldava) signaali sagedust, mis avaldab mõju ülekantava signaali sagedusspektrile. Juba sageduse nihe 2 Hz võib mõnes sideaparatuuris sidekanalite sageduslikul jaotamisel tekitada vigu, mille tõttu edastatud signaal ei jõua õigesse vastuvõtjasse.

Ideaalset geostatsionaarset orbiiti, mille puhul satelliit seisab maapealt vaadatuna ühes kohas, pole võimalik praktiliselt saavutada. Satelliidile mõjuvad mitmesugused looduslikud tegurid nagu Päikese ja Kuu külgetõmbejõud, päikesetuul, kosmiliste kiirte rõhk ja Maa ebaühtlase gravitatsioonijõu mõju. Satelliidi liikumist orbiidil tuleb korrigeerida, et ta püsiks geostatsionaarsel orbiidil.

Kuna geostatsionaarne orbiit paikneb ekvaatori kohal, siis satelliidi otsenähtavus kõrgematel geograafilistel laiustel (alates 75^o) on raskendatud, sest satelliit asetseb horisondi kohal väga madalal. Laiustel alates 80^o kuni poolusteni otsenähtavus geostatsionaarsel orbiidil oleva satelliidiga puudub. Seepärast kasutatakse põhjapoolsete territooriumide teenindamiseks kõrgeid elliptilisi kaldorbiite, mille kaugeim punkt Maast, apogee, on hästi nähtav ka põhjapoolusel ( vt joonis 2.3). Lisaks sellele eelisele, on kaldorbiidil, mille kalle on umbes 65^o, see oluline eelis, et võrreldes kõigi teiste orbiitidega, omab antud orbiit väga suurt ajalist stabiilsust, satelliit ei nihku aja jooksul oma orbiidilt. See võimaldab vähendada kaasavõetavat küttevaru ja satelliidi liikumise korrektsiooniks ettenähtud reaktiivmootoreid. Satelliidi suhteliselt aeglane liikumine maapinna suhtes kõrgel apogees, tagab umbes 8 tunnise nähtavuse Põhja-Ameerikas, Kanadas ja Venemaal. Satelliidi aeglane liikumine võimaldab maapealsete jaamade suundantennidel satelliiti jälgida. Selline sidesatelliit võimaldab katta vajaliku territooriumi raadio ja televisiooniprogrammidega ning pidada sidet.

Kaldorbiiti nurgaga 55^o nimetatakse rahvusvaheliselt Molnija orbiidiks, sellenimelise sidesatelliidi järgi.