2. Эллиптические, средневысотные и низкие орбиты

Эллиптические орбиты характеризуются углом наклона плоскости орбиты к плос­кости экватора, координатами узлов орбиты (точек ее пересечения с плоско­стью экватора) и эксцентриситетом (отношением большой и малой осей эллипса). Видимо, первым спутником связи на эллиптической орбите стал американский Relay-1, запущенный 13 декабря 1962 года (хронологически второй активный ретранслятор на орбите). Апогей его орбиты достигал 7,4 тыс. км, перигей -1,3 тыс.

Период обращения КА на эллиптических отитах выбирается кратным сут­кам. Так, у отечественной ССС «Молния» высота орбиты в апогее достигает 40тыс. км, в перигее — 464) км, наклонение 63,5°, период обращения КА 12 часов. Скорость движения КА в апогее значительно ниже, чем в перигее, поэтому время его видимости в требуемом регионе существенно выше, чем у спутника на круговой орбите. КА ССС «Молния» виден с территории России 8--10 часов, т.е. всего трёх спутников достаточно дли обеспечения непрерывной связи. Отметим, что из-за неоднородности гравитационного поля Земли наклоне­ние эллиптической орбиты может быть только 63,4° (и симметрично ей 116,6°). Иначе обеспечить стабильное положение орбиты КА проблематично. Также сле­дует учитывать, что КА на НКО неизбежно пересекают пояса Ван-Аллена. Еще один недостаток, свойственный всем негеостационарным ССС, — допплеровское смещение частоты из-за различной с точки зрения земного наблюдателя скорости движения спутника, а в случае НЕО у КА существенно различается еще и собственная скорость.

Cредневысокие орбиты располагаются между первым и вторым поясами Ван-Аллена на высотах 5-15 тыс. км. Зона охвата таких КА существенно ниже, чем у КА на геостационарных или высокоэллиптических орбитах. Кроме тою, время пребывания в зоне радиовидимости наземной станции у КА на МЕО составля­ет 1,5-2 часа. Поэтому для организации глобальных ССС необходимо порядка 10 КА. Из наиболее известных ССС (проекты) на МЕО можно назвать регио­нальную Систему IC0 (10 активных КА + 2 резервных, высота орбиты 10355 км, наклонение 45°) и глобальные системы «Ростелесат-В» (24 КА, высота орби­ты 10 300 км, наклонение 82°) и Spaceway NGSO (20 К А, высота орбиты 10 352 км, наклонение 55°).

Конечно, увеличение числа спутников в орбитальной группировке и постоян­ное изменение их местоположения это существенные недостатки ССС на МЕО по сравнению с геостационарными группировками. Однако они же превращают­ся в достоинства. Прежде всею существенно сокращаются задержки распространения сигнала (максимум 130 мс), что позволяет использовать такие ССС для задач телефонии. Кроме того, если в группировке несколько спутников, по край­ней мере один из них виден под углом, большим 30°, а это весьма существенно для уменьшения влияния рельефа земной поверхности. Благодаря данной осо­бенности, а также более низким орбитам существенно снижаются требования к мощности/чувствительности приемопередающей аппаратуры.

Период обращения спутников на орбитах высотой 10350 км составляет 6 ча­сов, при ЭТОМ в тени Земли КА пребывают лишь несколько минут. Следователь­но, их солнечные батареи (основной источник энергии) практически постоянно питают бортовую сеть, что существенно упрощает систему обеспечения электро­энергией и обеспечивает срок жизни КА до 10-15 лет — практически такой же, как и у спутников на GEO (в первую очередь, за счет минимального числа циклов перезарядки аккумуляторных батарей).

Низкими считаются орбиты, лежащие ниже первого пояса Ван-Аллена, т.е. с высотами 500 2000 км. Как правило, это круговые орбиты с наклонением 0 (эква­ториальные), 90° (полярные) и малонаклонные орбиты. Достоинства низкоорби­тальных спутниковых группировок очевидны на один-два порядка меньшее по сравнению с МЕО и GEO расстояние до ретранслятора. В результате требования к мощности наземных передатчиков и параметрам антенн снижаются настолько, что наземные абонентские станции могут уже почти не отличаться от сотовых телефонов. Именно низкоорбитальные ССС Indium и Globalstar стали первыми глобальными системами спутниковой персональной телефонии. Низкая высота также обеспечивает малые задержки распространения, порядка десятков милли­секунд. Однако плата за низкие орбиты необходимость в достаточно большом числе КА в составе орбитальной группировки. Это естественно, поскольку на орбитах ВЫСОТОЙ 500 2000 км период обращения составляет 1,5-2 часа. В соче­тании с малой зоной радиопокрытия это приводит к тому, что в течение одного витка КА вокруг Земли абонентская станция находится в зоне радиовидимости его транспондера несколько минут. Поэтому в состав орбитальных группировок низкоорбитальных ССС входит от 48-70 КА (288 в ССС Teledеsic).

Еще один минус LEO-относительно малый срок жизни КА. Прежде веет, на столь низких орбитах КА примерно треть времени находятся в теин Земли, что требует частых перезарядок аккумуляторных батареи. На орбитах ниже 700 км плотность атмосферы еще достаточна, чтобы требовалась постоянная коррекция орбиты КА. Выше же 1500 км КА оказываются в первом поясе Ван-Аллена, что сокращает время ж юн и электронной аппаратуры даже при использовании специальных защитных средств. В результате срок жизни КА на LEO составляет 5-7 лет.