§ 8.11. Распространение радиоволн на трассе Земля - планета и вдоль поверхности планет и Луны

Луна находится на расстоянии 384400 км от Земли. Потери мощности радиоволн на таком расстоянии в свободном пространстве при ненаправленных антеннах согласно (1.18) составляют на частоте 100 МГц в 184,6 дБ, а на частоте 10000 МГц в 225 дБ.

Допплеровский сдвиг частот за счет вращения Земли при связи с Луной составляет для средних земных широт примерно 1,4 Гц/МГц, т. е. на частоте 100 МГц он достигает 140 Гц, а на частоте 10000 МГц - 14 кГц.

На Луне возможно распространение только поверхностных воли, поскольку атмосфера практически отсутствует. Использование диапазона УКВ в условиях Луны не может дать хороших результатов, так как расстояние прямой видимости на Луне в 1,9 раза меньше, чем на Земле [см. формулу (2.2)], и даже при высоте подъема антенн h₁ = h₂ = 10 м она не превышает r₀ = 12 км. Плохая электропроводность поверхности Луны приводит к большим потерям мощности поверхностной волны [см. уравнение (2.53)], а малый радиус кривизны Луны ухудшает условия дифракции по сравнению с земными условиями. На рис. 8.15 изображен расчетный график зависимости напряженности электрического поля на поверхности Луны от протяженности радиолинии для волн частотой 1÷15 МГц при излучаемой мощности Р = 1 кВт [43].

Рис. 8.15. График напряженности поля, создаваемого поверхностной волной на Луне при ε = 2, γ = 9·10^-6 См/м

Несмотря на то что с понижением рабочей частоты напряженность поля возрастает, применение длинных волн на Луне нецелесообразно, так как для этого пришлось бы сооружать громоздкие антенны.

При определении дальности радиосвязи на Луне для поверхностных волн различной частоты необходимо учитывать влияние космических помех и параметров приемного устройства.

Если задаться, например, отношением сигнал/помеха, равным 8 дБ, и шириной полосы пропускания приемника 20 кГц, то при использовании в качестве приемной антенны полуволнового вибратора дальность связи на поверхности Луны в зависимости от рабочей частоты определится графиком рис. 8.16. Предполагается, что излучаемая мощность равна 1 кВт. Дальность связи возрастает с понижением рабочей частоты, но не превышает 150 км. При увеличении мощности излучения в 10 раз дальность связи возрастает примерно на 20 км.

Рис. 8. 16. Зависимость дальности радиосвязи на поверхности Луны от рабочей частоты: 1 - ε = 2; 2 - ε = 4

Основным фактором, затрудняющим радиосвязь с планетами Марс и Венера, являются большие расстояния. Даже тогда, когда эти планеты находятся на минимальном расстоянии от Земли, необходим запас мощности радиосистемы в 225÷270 дБ.

Допплеровский сдвиг частот благодаря движению планет относительно Земли достигает 106,4 Гц/МГц на линии Земля - Марс и 112,7 Гц/МГц на линии Земля - Венера.

Помехой для радиосвязи с этими планетами является то, что значительную часть времени на пути распространения волн находится Солнце - источник радиоизлучения (см. гл. 10).

Марс имеет сильно разреженную атмосферу, которая оказывает слабое влияние на характеристики радиоволн. Это установлено при радиопросвечивании атмосферы Марса в момент прохождения межпланетной станции вблизи планеты.

Венера окружена плотной атмосферой, которая существенно влияет на радиосвязь, вызывая рефракционные эффекты и потери мощности радиоволн. Траектория радиоволн испытывает сильное искривление, а при угле места луча менее 3° происходит полное отражение радиоволн и имеет место сверхрефракция [45]. Неоднородности атмосферы Венеры приводят к замираниям радиоволн, глубина которых в среднем составляет 10%. Молекулярное поглощение радиоволн сантиметрового диапазона при прохождении всей толщи атмосферы составляет примерно 6 дБ [24]. Ионосфера Венеры отражает и поглощает радиоволны, примерно как ионосфера Земли. Условия распространения радиоволн вблизи планет еще мало изучены и подлежат дальнейшему исследованию.