Глава восьмая. Распространение ультракоротких волн на космических радиолиниях

§ 8.1. Основные типы космических радиолиний

Космические радиолинии позволяют решить следующие основные задачи:

радиосвязь пилотируемых космических кораблей с Землей и между собой;

радионаблюдение за полетом и управление полетом космических кораблей;

передачу с космического корабля радиотелеметрической информации (результатов измерений режима работы аппаратуры, параметров полета, данных научных наблюдений);

изучение космоса, сбор метеорологических данных;

наземную радиосвязь и ретрансляцию радиовещательных и телевизионных программ через ретрансляторы, расположенные на ИСЗ.

К космическим радиолиниям относится также распространение радиоволн на трассе Земля - планета и между двумя корреспондентами, находящимися на планете.

Траектория искусственных спутников Земли имеет три характерных участка. На начальном (стартовом) участке траектории спутник с ракетой-носителем при работающих двигателях движется в сравнительно плотных слоях атмосферы. Здесь происходит отделение отработавших ступеней ракеты.

На втором участке траектории скорость спутника несколько превышает первую космическую скорость, и движение вокруг Земли происходит по эллиптической орбите в сильно разреженной атмосфере.

Третий участок траекторий соответствует возвращению спутника, вхождению его в плотные слои атмосферы.

Особенности работы радиолинии на первом и третьем участках траектории обусловлены тем, что вблизи спутника образуется скопление ионизированного газа большой электронной плотности (на несколько порядков больше электронной плотности ионосферы). Причиной образования ионизации на первом участке траектории является отработанный газ двигателя, а на третьем участке - термодинамический нагрев воздуха при движении спутника в плотных слоях атмосферы со сверхзвуковой скоростью.

На первом и третьем участках траектории расстояния от наземных станций до спутника невелики и распространение радиоволн осуществляется в пределах расстояния прямой видимости.

На втором участке траектории в зависимости от высоты нахождения спутника и длины рабочей волны радиолиния может лежать как в пределах, так и за пределами прямой видимости. На условия работы радиолинии оказывает влияние тропосфера и ионизированные слои атмосферы Земли.

Траектория космических кораблей может быть также разбита на три участка, причем условия распространения радиоволн на первом и третьем участках для спутников и космических кораблей совпадают. На втором участке траектории скорость корабля превышает вторую космическую скорость, корабль выходит из поля тяготения Земли и движется в межпланетном пространстве. Протяженность радиолинии космический корабль - Земля может достигать сотен миллионов километров. Атмосфера Земли и в этом случае оказывает влияние на условия работы радиолинии.

Если космический корабль направлен на одну из планет, то при вхождении корабля в атмосферу планеты условия распространения радиоволн изменяются в зависимости от радиофизических свойств атмосферы планеты.