Space X: проблемы проекта StarLink - Часть 1. Пифагор против Илона Маска

vsatman888 — 27.10.2020 Спасибо всем, кто принял участие в бурном обсуждении предыдущего поста, увы, времени не хватает поотвечать там, лучше   попробую объяснить природу этих проблем, а дальше уж каждый сможет сам оценить насколько они  сложны/безвыходны.

Насчет "безвыходности" отмечу что моя бизнес практика показала (Аксиома Сергея П.) :
"Не существует безвыходных ситуаций, выходя из которых,  Вы не рискуете попасть в еще более безвыходную ситуацию"

Итак , зачем Илону Маску нужно еще больше спутников?
Начнем тут с самого известного рисунка , который есть в каждой заявке Space X в FCC.

{C}{C}{C}{C}{C}{C}{C}{C}{C}{C}{C}{C}

Орбита «а», км

540

560

570

Max угол отклонения α (в градусах)

56,7

56,4

56,3

r», км

926,8

954,6

968,4

Можно легко рассчитать сколько нужно спутников, чтобы обеспечить 100% покрытие Земли между северной и южной 50 паралелями, при условии, что сигнал со спутника покрывает всю зону видимости спутника на Земле.  Начнем для простоты с территории США:  Так как нам необходимо 100% покрытие без пробелов, круги зон будут накладыываться друг на друга и 100% покрытие обеспечено, если мы будем использовать только «квадраты» в круге зоны освещения.
Сторона такого квадрата равна L=D/_√2

То есть где то 15-20 сутников полностью охватят всю территорию США!!! А площадь поверхности Земли между северной и южной 50 паралелями равна 300,4 млн кв. км (вся поверхность земного шара 510 млн кв.км). В нашем случае L=1356 км, а площадь закрываемая квадратом 1,84 млн квадратных километров. Таким образом, всего лишь 164 спутника обеспечат 100% покрытие Земли между 50 северной и южной параллелями. 

SpaceXДиаграмма направленности антенны - весьма важный ее параметр, и характеризующим критерием здесь является угол, на котором мощность сигнала в 2 раза (а в ДециБелах это соответствует 3 дБ) выше.

Чем больше диаметр (площадь) антенны, тем меньше угол диаграммы направленности и больше ее коэффициент усиления (Кус). Так каковы диаграммы антенн СтарЛинка? Для абонентского терминала в 2020 году в документах, поданных в FCC, Спейс Х опубликовал такую таблицу:

{C}{C}{C}{C}{C}{C}{C}{C}{C}{C}{C}{C}SpaceXSpaceXFCCЕсли ориентироваться на упоминаемый выше диаметр пятна луча на земле в 45 км, то это соответствует углу диаграммы направленности луча спутника (из космоса на Землю) в 4,5 градуса (при отклонении от линии надира угол видимо может меняться скорее всего от 3 до 5 градусов, чем дальше от линии надира, тем больше угол) , что хорошо коррелирует с параметрами плоской антенны таких размеров.  Для оценки и визуализации зоны покрытия StarLink предположим, что угол диаграммы направленности меняется от 3,5 градусов (надир) до 5,5 градусов край зоны. Расчеты диаметра зоны покрытия показывают, что диаметр луча, соответствующий углу ДН 3,5 градуса, непосредственно под спутником составит 34 км. По мере отклонения луча в сторону от линии надира, угол диаграммы направленности увеличивается: согласно данным SpaceX в таблице выше, для края зоны составит 5,5 градуса, при этом  диаметр зоны покрытия одного луча на Земле увеличивается и достигнет примерно 210 км на периферии зоны видимости ИСЗ с углом наклонения в 25 градусов. Исходя из такой геометрии и особенностей антенн спутника StarLink, вот проекция (вид со стороны спутника) на зону видимости, в которой абонентские терминалы видят спутник под углом места 25 градусов. :


Один спутник, должен, иметь до 300 таких лучей (beam) для полного перекрытия площади Земли  в зоне своей видимости под углом 25 градусов. Ну и что??  скажет какой нить ярый Маскофил - для Спейс Х нет преград,  сделаем и 300 лучей на Антенне (тем более на спутнике не одна, а целых три передающих антенны) - они слева и одна приемная справа на максимальном друг от друга расстоянии (дабы не наводить друг на друга помехи). Мышь на Земле мимо луча от СтарЛинка не проскочит!!!


Сколько лучей будет организовано на спутнике StarLink впрямую понять из документов Space X нельзя, однако, мы можем легко определить максимальное количество лучей, которое может работать в зоне видимости одного спутника StaRLink, используя тот факт, что в Ку диапазоне нельзя задействовать больше Мегагерц для передачи информации со спутника на абонентский терминал, чем у нас имеется Мегагерц на фидерной линии в Ка диапазоне для передачи информации из Интернета/с гейтвея на спутник – то есть,  4200 Мегагерц в случае использования обеих поляризаций. (см. частотный план поданный Спейс Х в FCC)

Тип канала связи и направление приема-передачи	Диапазоны частот, ГГц	Доступно МГц в одной поляризации
Услуга: Вниз на абонентский терминал (со спутника на абонентский терминал)	10,7 – 12,7	2000
Услуга: Вниз на Гейтвей (Со спутника на Гейтвей)	17,8 – 18,6 18,8 – 19,3	800 500
Услуга: Вверх от абонентского терминала (от абонентского терминала на спутник)	14,0 – 14,5	500
Услуга: Вверх от гейтвея (от гейтвея на спутник)	27,5 – 29,1 29,5 – 30,0	1600 500
Телеметрия и управление вниз (со спутника на станцию контроля)	12,15 – 12,25 18,55 – 18,60	100 50
Телеметрия и управление вверх (от станции контроля на спутник)	13,85 – 14,00	150

УВЫ, ЖЖ ОТКАЗЫВАЕТСЯ РАЗМЕСТИТЬ БОЛЬШЕ БУКВ. Далее см. Первый Коммент.

Оставить комментарий

Популярные посты:

• Ранее
• Архив