История спутникового телевизионного вещания
Идея вещания через спутники разработана задолго до первого запуска спутника-ретранслятора. Причина использования спутников как ретрансляторов сигнала банальна: так дешевле! Поясню на простом примере. Обычная эфирная антенна принимает сигнал с телестанции, сигнал на которую передан другой станцией. Возникает цепь телестанций, их называют наземными радиорелейными постами или ретрансляторами.
Рис. 1.1.1. Релейный метод передачи сигнала на большие расстояния
Но расстояние между этими ретрансляторами не может быть большим: сигналы затухают в атмосфере, так как на их распространение влияет погода, всевозможные преграды: деревья, высотные строения. При проектировании ретрансляционных сетей необходимо учитывать множество требований. Например, нельзя использовать одинаковые частоты между тремя ближайшими станциями, иначе это приведет к взаимным помехам, и жители, проживающие на границе нескольких станций, не смогут устойчиво принимать сигналы. Наша страна занимает огромную территорию. Соответственно, для покрытия больших расстояний нужно множество таких ретрансляторов, что требует немалых экономических затрат. Спутниковые системы связи не имеют таких ограничений, они могут ретранслировать сигнал на огромные территории.
Интересная справка: расстояние от спутника до Земли весьма велико, до 40000 км. Поэтому при передаче появляются заметные задержки сигнала. Например, электромагнитная волна от Земли до спутника и обратно, с учетом задержки сигнала в аппаратуре, «путешествует» 2…5 секунд. Это делает бессмысленным передачу сигналов точного времени обычными методами.
Впервые вывести летательные аппараты в верхние слои атмосферы попытались инженеры фашистской Германии, создав управляемое ракетное «оружие возмездия». В 1944 году немецкими ракетами «Фау-1» был обстрелян Лондон с целью деморализации боевого духа населения и защитников города и выведения Великобритании из войны. В сентябре того же года немцы применили усовершенствованные «Фау-2», достигавшие таких высот, что система противовоздушной обороны английской столицы оказалась бессильной. Своих целей гитлеровцы не добились, но привлекли внимание множества специалистов к разработкам ракетного оружия.
Кстати! Двигатели этих ракет работали на чистом спирте…
Один из офицеров британской армии, будущий писатель-фантаст Артур Кларк (род. в 1917 г, умер 19 марта 2008 года ), в 1945 году опубликовал статью в журнале «Wireless World», где предложил принцип спутниковой связи и возможности превращения подобных ракет в «неземные ретрансляторы».
Рис. 1.1.2. Артур Кларк
Причем он рассчитал геостационарную орбиту, на которой, по его мнению, достаточно было расположить три спутника, чтобы покрыть УКВ вещанием всю планету. Электроэнергию для радиопередатчика автор статьи предлагал извлекать из света при помощи солнечных батарей. Практики рассматривали статью как научно-фантастическую, думается, и сам автор не осознавал, что его предложения очень скоро изменят мир. Артур Кларк полагал, что на реализацию идеи потребуется 50 лет.
Впоследствии идея спутникового теле- и радиовещания принесла автору множество наград, в том числе международную премию имени Маркони, золотую медаль Института Франклина, премию Линдберга и другие. Международный астрономический союз «International Astronomical Union» официально присвоил геостационарной орбите наименование «Орбита Кларка» («The Clarke Orbit»).
В 1954 году Джон Пирс (директор по исследованиям Лабораторий Белла), ничего не подозревая о проекте Кларка, предложил похожую концепцию в разговоре с группой инженеров Принстонского университета.
(1.2) История развития спутникового вещания в СССР
Поднять ретранслятор на возможно высокую точку при помощи самолета предлагал еще П. В. Шмаков 1937 году. Но только спустя 20 лет, в 1957 году, во время VI Всемирного фестиваля молодежи и студентов в Москве, идею осуществили. На высоту четырех километров поднялись самолеты «ЛИ-2» с активными передатчиками на бортах, что дало возможность экспериментально транслировать фестиваль в Смоленск, Киев и Минск.
13 мая 1946 года Совет министров СССР принял развернутое Постановление по вопросам реактивного вооружения, создание которого объявлялось важнейшей государственной задачей. Документ предписывал организацию специального комитета по реактивной технике и десятков новых предприятий: научно-исследовательских институтов, конструкторских бюро; заводы перепрофилировались на производство новой техники, создавались полигоны для испытаний. На базе артиллерийского завода №88 был развернут Государственный союзный научно-исследовательский институт (НИИ-88), ставший впоследствии головной организацией по всему комплексу работ в данной области. 9 августа того же года приказом министра обороны Королев был назначен главным конструктором баллистических ракет дальнего действия, а 30 августа он стал начальником отдела баллистических ракет СКБ НИИ-88. 17 сентября начались летно-конструкторские испытания «изделия № 1» — ракеты «Р-1».
На первом этапе (до 1954 года) разработка идеи запуска спутника велась в условиях непонимания и противодействия. В нашей стране главным идеологом и руководителем практической работы по осуществлению выхода в космическое пространство был Сергей Павлович Королев (1907 — 1966).
Рис. 1.2.1. Сергей Павлович Королев
26 июня 1954 года Королев представил министру оборонной промышленности Дмитрию Устинову докладную записку «Об искусственном спутнике Земли». В записке говорилось: «В настоящее время имеются реальные технические возможности достижения с помощью ракет скорости, достаточной для создания искусственного спутника Земли. Наиболее реальным и осуществимым в кратчайший срок является создание искусственного спутника Земли в виде автоматического прибора, который был бы снабжен научной аппаратурой, имел радиосвязь с Землей и обращался вокруг Земли на расстоянии порядка 170…1100 км от ее поверхности. Такой прибор будем называть простейшим спутником».
1955 год. СССР активно работает над созданием ИСЗ. 30 января 1956 года Совет министров СССР принимает постановление о разработке объекта «Д» (ИСЗ весом 1000…1400 кг и с научной аппаратурой на 200…300 кг). Срок запуска — 1957 год. Эскизный проект готов уже к июню. Ведется разработка наземного командно-измерительного комплекса (КИК) для обеспечения полета спутника. Постановлением Совета Министров СССР от 3 сентября 1956 года на территории нашей страны вдоль трассы полета было предписано организовать семь наземных измерительных пунктов (НИП). Задача возлагалась на Министерство обороны, головной организацией определен НИИ-4. К концу 1956 года выяснилось, что к назначенному сроку подготовить объект «Д» не удастся, и было принято решение срочно разработать небольшой простой спутник.
7 февраля 1957 года вышло постановление Совета министров СССР о запуске «Первого ИСЗ».
4 октября 1957 года в 22 ч 28 мин. по московскому времени «Спутник-1» был выведен на орбиту. Первые сигналы из космоса он начал подавать сразу после отделения от последней ступени ракеты.
Рис. 1.2.2. Первый искусственный спутник Земли
По заводской документации спутник назывался «ПС-1», то есть простейший спутник. Он был устроен довольно просто.
Рис. 1.2.3. Устройство первого ИСЗ
На борту спутника была установлена система терморегулирования, источники электропитания, два радиопередатчика, работавших на разных частотах и подающих сигналы в виде телеграфных посылок (знаменитое «бип-бип-бип»).
В готовом виде «Спутник-1» (такое название он получил) весил всего 83,6 кг; его диаметр составил 58 см. Для лучшего отражения солнечного света и создания необходимого теплового режима корпус выполнили из алюминиевого сплава. Электропитание аппарата обеспечивали серебряно-цинковые аккумуляторы, способные работать в течение 2. 3 недель. Внутри аппарата размещались два радиопередатчика, передающие информацию о давлении и температуре внутри спутника. С помощью полученных данных ученые изучали условия прохождения радиоволн из космоса на Землю. Передатчики работали поочередно, сменяясь после непрерывной работы, в течение 14 сек. На внешней поверхности аппарата установили четыре стержневидные антенны длиной 2,9 м, занимающие рабочее положение после выхода на орбиту. Такая четырех антенная система снижала влияние вращения «Спутника-1» на качество принимаемых на Земле сигналов. Во внутреннем пространстве сферы, заполненной азотом, постоянная температура поддерживалась с помощью вентиляции, регулируемой специальными температурными датчиками.
Спутник находился на орбите 92 дня (до 4 января 1958-го), совершив 1440 оборотов, затрачивая на каждый виток 96 мин. 10,2 сек. После чего сгорел в плотных слоях атмосферы. Максимальная его удаленность от поверхности Земли составила 947 км. Аппарат был выведен на орбиту с перигеем 228 и апогеем 947 км. Но этот день стал началом новой, космической эры человечества, а русское слово «спутник» вошло во многие языки мира.
Первая официальная фотография советского спутника была сделана 17 октября телескопом обсерватории Южной Калифорнии. То, что это именно спутник, можно было понять по его перемещению относительно двух звезд в созвездии «Возничего». Международные договоры предусматривали, что космический аппарат называется спутником, если он совершит не менее одного оборота вокруг Земли, в противном случае его считают ракетным зондом. Спутник с установленными радиопередатчиками считается активным. Примером пассивного спутника стал знаменитый американский шар «Эхо-1» (12 августа 1960 года) с алюминиевым покрытием для отражения радиосигнала.
Реакция мировой общественности на это событие оказалась весьма бурной. Равнодушных не было. Миллионы и миллионы «простых людей» планеты восприняли это событие как величайшее достижение человеческой мысли и духа. Время прохождения спутника над теми или иными населенными пунктами заранее объявлялось в печати, и люди на разных континентах выходили ночью из своих домов, смотрели на небо и видели: среди привычных неподвижных звезд одна — движется! А русское слово «спутник» превратилось из слова технического в общеупотребительное.
В США запуск первого спутника произвел настоящий шок. Оказалось вдруг, что СССР, страна, не успевшая еще толком оправиться от войны, имеет мощный научный, промышленный и военный потенциал и что с ней надо считаться. Престиж США как мирового лидера в научно-технической и военной области пошатнулся. Это вызвало недоумение и страх: в небе над головой беспрепятственно и безнаказанно летает чужой аппарат! И нет уже чувства защищенности и сознания собственного превосходства. Это было событием не только для руководящей верхушки США, но и для миллионов простых американцев. О глубине потрясения свидетельствуют слова одного из высокопоставленных политических деятелей: «Я не верю, что это поколение американцев желает примириться с мыслью, что каждую ночь приходится засыпать при свете коммунистической луны».
Исторический факт: Американские ученые смогли осуществить запуск первого спутника лишь 1 февраля 1958 года.
3 ноября того же 1957 года запущен второй спутник весом 508,3 кг. Это была уже настоящая научная лаборатория. Впервые в космическое пространство отправилось высокоорганизованное живое существо — собака Лайка.
В ноябре 1957 года. к Первому секретарю ЦК КПСС Н. С. Хрущеву обратилась группа специалистов (С. В. Новаковский, С. И. Катаев, Л. А. Дружкин) с предложением начать работы по реализации космического вещания. Ученым было ясно, что выбор спутника в качестве высокой «точки подвеса» идеален: в безвоздушном пространстве радиоволны распространяются почти без затухания, чего нельзя сказать об атмосфере Земли.
В 1965 году. в СССР уже эксплуатировался искусственный спутник Земли — ИЗС «Молния-1» с орбитой в виде эллипса. Спутник при движении по эллиптической орбите вокруг Земли в некоторые периоды времени находился вне видимости земного пункта приема что вело к перерывам космической связи. Для ликвидации этого нежелательного явления требовалось несколько спутников (система спутников).
Сам спутник имел две параболические антенны: одну рабочую и одну резервную. 23 апреля 1965 г была осуществлена первая трансляция ТВ сигнала из Владивостока в Москву при помощи советского спутника связи «Молния» в СССР. В 1966г провели несколько опытных передач «Москва — Париж».
В 1967 года начала действовать система Российского спутникового ТВ «ОРБИТА». Она позволяла через искусственный спутник Земли передавать одну программу Центрального телевидения: «Первый канал». Для нее использовали параболические антенны диаметром 12 метров и фокусным расстоянием 3м, усилители работали в жидком азоте. Алюминиевая «тарелка» весила почти 30 тонн. На территории страны было установлено несколько приемных станций. Из-за сложной орбиты движения спутника постоянно осуществлялась подстройка приемной антенны под спутник.
В 1975 году был запущен спутник «Радуга» с периодом 23ч 54м и наклоном орбиты 0,3 градуса для расширения возможности «ОРБИТЫ». Приемные станции «Орбита» были построены практически во всех крупных городах отдаленных районов Сибири, Крайнего Севера, Дальнего Востока. В то же время строительство таких станций в малых населенных пунктах оказалось невыгодно. Поэтому дальнейшее развитие системы «Орбита» было прекращено.
В 1976 году ввели в эксплуатацию спутник «Экран». Он предназначался для обеспечения ТВ вещанием районов Сибири и Дальнего. Вещание производилось на частоте 700 МГц с мощность передатчика 200 Вт. При этом земные приемные станций были простоты по конструкции.
В 1979 году в действие вступила новая распределительная спутниковая система «Москва» в диапазонах 6/4 ГГц.
В 1980 году начал эксплуатироваться спутник «Горизонт», имеющий мощный 40-ваттный передатчик диапазона 4 ГГц («С» диапазон) для передачи ТВ сигналов на относительно простые земные приемные станции системы «Москва». На ИСЗ «Горизонт» имелся также один передатчик диапазона 11 ГГц («Ку» диапазон), применяемый для передачи ТВ программ. Использование систем «Экран» и «Москва» (9 спутников) позволило организовать распределение двух ТВ программ, формируемых в Москве по всей территории СССР с учетом временного сдвига для вещания в удобное для зрителей время.
(1.3) Первые шаги спутникового телевещания
Первым спутником, при помощи которого осуществили передачу телевизионного сигнала, был американский спутник «Telstar-I», выведенный на эллиптическую орбиту 10 июля 1962 г.
Рис. 1.3.1. Американский ИСЗ «Telstar-1»
Но это была не геостационарная орбита. До «пояса Кларка» США удалось добраться лишь 26 июля 1963 года со спутником связи «Syncom 2» (Synchronous Communications Satellite)
Строительство спутника «Telstar-1» обошлось стране в 6 млн. долларов. По тем временам это были довольно приличные деньги. Проектирование и производство спутника были выполнены в очень сжатые сроки: конструкторы взялись за проект осенью 1960 года, а летом 1962 года он уже работал на орбите.
Шарообразный спутник имел диаметр 88 см и питался от 3600 солнечных элементов. Он был вполне универсальным: передавал телевизионный сигнал, телефонные, телеграфные и радиосообщения по всей территории земного шара.
11 июля 1962 года, на следующий день после того, как ракета-носитель «Delta», стартовавшая с мыса Канаверал во Флориде, вывела этот спутник на орбиту, специалисты компании «AT&T» («American Telephone and Telegraph») провели экспериментальный сеанс спутниковой связи между США, Англией и Францией. Впервые был осуществлен трансатлантический видеоперегон при помощи спутника. Зрители американского кабельного телевидения увидели изображение национального флага, развевающегося над американской наземной станцией в Андовере. А затем на их экранах появились аналогичные изображения с наземных станций во Франции и Англии. Новый спутник связи разжег воображение людей во всем мире. Суммарная телевизионная аудитория, наблюдавшая дебют «Telstar-1», исчислялась сотнями миллионов.
А 16 июля 1962 года эта же компания провела первый пробный телесеанс передачи цветного телевизионного сигнала между Америкой и Европой с помощью этого же спутника.
Данный спутник стал технологическим прорывом для своего времени. В нем были реализованы десятки оригинальных инноваций «Лабораторий Белла». Например, его питание обеспечивалось 3,600 солнечными батареями, изобретенными в «Лабораториях Белла» в 1954 году, а для микроволнового передатчика в спутнике использовались лампы бегущей волны, придуманные в Европе во время Второй мировой войны и усовершенствованные Пирсом в 50-х годах. «Лаборатории Белла» разработали систему управления для ракеты-носителя, которая выводила «Telstar-1» на орбиту, а также наземные станции и антенны, позволявшие вести спутник.
Оборудование этого спутника позволяло одновременно передавать либо один телевизионный канал, либо около 500 телефонных звонков (современные телекоммуникационные спутники могут передавать уже более 500 телевизионных каналов и несколько тысяч телефонных звонков). Первый телефонный разговор через спутник состоялся между председателем совета директоров компании AT&T Фредом Каппелем и вице-президентом США Линдоном.
На орбите «Telstar-1» проработал по сегодняшним меркам совсем недолго — всего 7 месяцев — и прекратил работу в феврале 1963 года. За это время он успел поучаствовать в прямых трансляциях бейсбольных матчей, концертов, репортажей с Всемирной выставки в Сиэтле и с пресс-конференций президента США. Через «Telstar-1» шел обмен видеотрансляциями между США и 16 европейскими странами.
Одна из основных заслуг первого «Telstar-1» в том, что с его помощью удалось наглядно продемонстрировать возможность использования спутников для передачи голоса, данных и видеоинформации между континентами. И это стало гигантским скачком вперед в создании глобальных коммуникаций, которыми мы пользуемся сегодня. «Telstar-1» уничтожил различия между телефонным звонком к себе домой из ближайшего телефона-автомата и звонком на другой континент. Более того, с момента вывода первого активного спутника на орбиту начался отсчет эры трансконтинентального телевидения.
(1.4) Новая эра. «НТВ Плюс»
Эра подлинно спутникового телевидения непосредственного приема в России была открыта компанией «НТВ Плюс». Непосредственным приемом называют метод приема сигнала от спутника индивидуальной приемной спутниковой антенной, которая установлена непосредственно у потребителя, т.е. абонент принимает сигнал со спутника индивидуальной антенной, без использования наземного ретранслятора.
В январе 1994 и ноябре 1995 года на геостационарную орбиту были выведены спутники телевизионной ретрансляции типа «Галс-1» и «Галс-2». Спутник «Галс-1» был выведен на геостационарную орбиту с координатой 36° восточной долготы в январе 1994 года, масса спутника составляет 2,5 тонны, мощность системы электропитания 2,4 кВт. Спутник «Галс-2» был выведен на орбиту с той же координатой, что и первый, в ноябре 1995 года. Мощность передатчиков, установленных на этих спутниках, составляла соответственно 85 и 45 Вт.
В 1999 году «НТВ-Плюс» взяла в аренду французский спутник «TDF-2». После этого его перевели с прежней позиции 19° западной долготы на новую позицию 36° восточной долготы, где находились спутники «Галс».
25 мая 2000 года на орбиту в позицию 36° восточной долготы был выведен еще один спутник «Eutelsat W4», позволивший расширить зону действия: обслуживает европейскую часть России, Белоруссии и части Украины. Спутник сможет вещать в этой позиции около 8—10 лет и будет заменен новым в конце 2009 года.
История развития спутникового теле- и радиовещания
Спутниковое вещание — это способ передачи информации посредством ретрансляции сигнала через ИСЗ (искусственный спутник Земли).
История развития спутникового вещания в СССР
Спутниковые системы связи сегодня пользуются особой популярностью. На самом деле, данная идея была разработана задолго до того, как случился первый запуск ретранслятора. Причина ее внедрения достаточно проста и понятна: применение и обслуживание оборудования обходится довольно дешево, однако, дистанция между ретрансляторами не может быть большой, т. к. происходит затухание сигналов в атмосфере под влиянием погоды, деревьев, зданий.
В рамках проектирования сетей ретрансляторов стоит принимать во внимание большое количество требований, в противном случае может возникнуть множество помех и задержек.
Первые попытки, связанные с выводом летательных аппаратов в верхние атмосферные слои, предпринимали инженеры в Германии. Ими было разработано управляемое «оружие возмездия». С его помощью в 1944 году был произведен обстрел Лондона. В том же году произошло изобретение устройства «Фау-2», против которого система британской обороны была бессильна.
Осуществить подъем ретранслятора на высокую точку с использованием самолета, по словам П. В. Шмакова, который активно работал над решением данной задачи, можно было еще в 1937 году. Однако лишь через 20 лет, т. е. в 1957 году в рамках московского 6-го молодежного фестиваля, организованного на международном уровне, эта идея была реализована. На высоту, равную 4 километрам, был осуществлен подъем самолетов «ЛИ-2», обладавших активными передатчиками в области бортов. Это, в свою очередь, привело к возможности трансляции фестиваля в такие города как Минск, Киев, Смоленск.
В 1946 году, 13 мая Совмином СССР было принято постановление, касательно создания реактивного вооружения. В документе велась речь о формировании комитета по технике, а также создании десятков новых завода. Это, в свою очередь, привело к перепрофилированию ряда предприятий, созданию полигонов для научных экспериментов. Первый этап исследований длился до 1954 года, разработка данной идеи сопровождалась непониманием и противоречиями.
В Советском Союзе лидером в сфере практической работы считался Сергей Павлович Королев. Примерно в то же время он представил Министру обороны Дмитрию Устинову докладную записку, в которой сообщалось о наличии реальных технических возможностей достижения оптимальных параметров скорости. Это позволило бы создать искусственный спутник с оборудованием внутри.
Так, в 1957 году произошел запуск первого спутника земли. Подача первых сигналов стала наблюдаться сразу после того как произошло отделение от последней ступени ракеты. Общий вес агрегата диаметром 58 см равнялся 83,6 кг. Продолжительность пребывания на орбите составила 92 дня.
Мировая общественность бурно отреагировала на это событие, большинство жителей земли считали этот шаг величайшим достижением. Что касается США, то в данной стране этот запуск вызвал шок, поскольку престиж государства как лидера в плане техники был понижен. Ученые этой страны смогли завершить работы только к 1958 году.
Спустя 7-8 лет на территории СССР осуществлялось эксплуатирование искусственного спутника под названием «Молния-1». С 1967 года стартовало функционирование системы Российского спутникового телевидения под названием «Орбита», которая осуществляла передачу одной программы с Первого канала. В 1975 г. был произведен запуск устройства под названием «Радуга». Годом позднее был запущен на орбиту «Экран» в целях вещания по территории Сибири и дальневосточных регионов.
С 1979 года стала действовать система «Москва», а еще через год эксперты в данной сфере смогли эксплуатировать устройство «Горизонт», оснащенный мощным передатчиком.
История развития спутникового вещания в Америке
Первым американским спутником, позволившим осуществлять передачу сигнала телевидения, был «Telstar-I», который появился на орбите лишь к 1962 году. Стоимость, в которую обошлось создание устройства, составила в среднем 6 млн. долларов, а на то время эта сумма была более чем приемлемой. Процесс проектирования и производства был завершен в кратчайшие отрезки времени. Диаметральное сечение шарообразного агрегата составляло 88 см, питание происходило посредством 3600 солнечных элементов.
В 1962 году, 11 июля, специалистами был проведен эксперимент по проверке качества связи между США, Англией и Францией. А через 5 дней эта же организация инициировала проведение пробного телевизионного сеанса передачи сигнала между США и европейскими государствами. Стоит отметить, что данное устройство стало настоящим прорывом в плане развития техники тех времен. С помощью оборудования можно было осуществлять передачу одного канала или порядка 500 телефонных звонков.
Спутниковое вещание сейчас
Эра спутникового радио и телевидения на территории нынешней России была открыта каналом «НТВ Плюс». В качестве базы для этих действий выступает способ приема сигнала от спутникового устройства с помощью специальной антенны, установленной у потребителя. То есть принятие абонентом сигнала происходит без применения ретранслятора наземного типа.
В январе месяце 1994 года произошел вывод на орбиту спутника «Галс», а через год вышло еще одно устройство. Они имели разную массу и координаты. В 1999 г. компании удалось взять в аренду агрегат, разработанный и изготовленный на территории Франции. После этого произошел его перевод с прежней позиции на новое положение, а именно – с 19 градусов западной к 36 градусам восточной долготы. Там же, в свою очередь, располагались спутники «Галс».
В 2000 г. на орбиту удалось вывести еще одно устройство, с помощью которого удалось добиться расширения зоны его действия, т. е. обслуживания европейской части РФ, Республики Беларусь и части Украины. Продолжительность вещания этого агрегата равна порядка 8-10 лет. В 2009 году произошла его смена другим устройством.
Как в России появилось спутниковое телевидение. Фотогалерея
Рассылки «Ведомостей» — получайте главные деловые новости на почту
Хотите скрыть рекламу? Оформите подписку и читайте, не отвлекаясь
Наши проекты
Контакты
Рассылки «Ведомостей» — получайте главные деловые новости на почту
Ведомости в Twitter
Ведомости в Telegram
Ведомости в Flipboard
Ведомости в Tenchat
Сетевое издание Ведомости (Vedomosti)
Решение Федеральной службы по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор) от 27 ноября 2020 г. ЭЛ № ФС 77-79546
Учредитель: АО «Бизнес Ньюс Медиа»
И.о. главного редактора: Казьмина Ирина Сергеевна
Сайт использует IP адреса, cookie и данные геолокации Пользователей сайта, условия использования содержатся в Политике по защите персональных данных
Любое использование материалов допускается только при соблюдении правил перепечатки и при наличии гиперссылки на vedomosti.ru
Новости, аналитика, прогнозы и другие материалы, представленные на данном сайте, не являются офертой или рекомендацией к покупке или продаже каких-либо активов.
Все права защищены © АО Бизнес Ньюс Медиа, 1999—2023
Любое использование материалов допускается только при соблюдении правил перепечатки и при наличии гиперссылки на vedomosti.ru
Новости, аналитика, прогнозы и другие материалы, представленные на данном сайте, не являются офертой или рекомендацией к покупке или продаже каких-либо активов.
Все права защищены © АО Бизнес Ньюс Медиа, 1999—2023
Сетевое издание Ведомости (Vedomosti)
Решение Федеральной службы по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор) от 27 ноября 2020 г. ЭЛ № ФС 77-79546
Учредитель: АО «Бизнес Ньюс Медиа»
И.о. главного редактора: Казьмина Ирина Сергеевна
Сайт использует IP адреса, cookie и данные геолокации Пользователей сайта, условия использования содержатся в Политике по защите персональных данных
История создания советского спутникового телевещания
Феномен «голубого экрана». Предыстория спутникового телевидения
История развития спутникового телевидения, как и вообще вся история космонавтики – это повесть о гениальных и иррационально упорных энтузиастах. Прежде всего, разумеется, о Циолковском и Королёве – теоретике и практике, на вере которых, как на ракетном топливе, двигались вперёд проекты освоения безвоздушного пространства. Константин Циолковский до начала космической эры не дожил, зато Королёв после знакомства с ним неизлечимо «заболел» реактивным движением и полётами к звёздам. В 1954-м году, спустя почти десять лет после окончания Второй мировой войны и за восемь – до Карибского кризиса, кульминации войны холодной – он, наконец, стал активно продвигать идею создания искусственного спутника Земли. Для этих целей Королёв привлёк своих коллег и друзей – будущего президента Академии наук Мстислава Келдыша и ракетчика Михаила Тихонравова. Вместе они предложили министерству обороны использовать послевоенные и полученные в результате победы над Германией ракетные разработки для вывода на околоземную орбиту искусственного спутника.
Изначально Королёв собирался запустить в космос полноценную научную лабораторию. Ракеты-носители проектировались в военных целях и в перспективе должны были поднимать в воздух многотонные бомбы. Поэтому выведение тяжёлого комплексного устройства на орбиту инженеров-ракетостроителей не пугало. Но создание космической научной аппаратуры застопорилось; к 1957-му году Королёв принял компромиссное решение – отправлять за пределы атмосферы ПС-1, «простейший спутник».
На базе советских межконтинентальных Р-7, созданных, в свою очередь, на основе трофейных немецких Фау-2, была разработана ракета-носитель «Спутник». Точнее, Р-7 8К71 – имя этот класс ракет получил лишь после успешного запуска ИСЗ «Спутник-1».
Первое творение рук человеческих в космосе представляло собой 84-киллограммовый шар с оболочкой из дюралюминия. Внутри находились температурные и барометрические датчики, система охлаждения и радиопередатчик. Снаружи – четыре антенны. Траектория полёта ИСЗ позволяла следить за ним радиолюбителям всего мира.
На втором «Спутнике» полетела Лайка, а вот третий полностью соответствовал давнему замыслу Королёва – вывести на орбиту побольше датчиков и приёмников, с возможностью двусторонней передачи данных и питанием от солнечных батарей. Запуск «Спутника-3» состоялся через год после триумфа ПС-1. Этот ИСЗ также называли «объектом Д» – так его следовало классифицировать по правилам ракетостроения, исходя из массы полезного груза (аппарат весил больше 1,3 тонн, научные приборы – около 300 кг).
Параллельно с ракетостроением развивалось телевизионное вещание. Русский изобретатель Зворыкин, иммигрировавший в США, и русский изобретатель Семён Катаев, оставшийся в СССР, в 1931-м году почти одновременно запатентовали передающую телевизионную трубку. На момент запуска «Спутника-1» на территории советов работало более миллиона фабричных телевизоров и немало самодельных, созданных радиолюбителями. Для передачи сигнала использовались наземные излучатели и ретрансляторы.
Сразу после вывода первого ИСЗ на орбиту Катаев обратился напрямик к Хрущёву с предложением использовать космические аппараты для теле- и радиовещания. То, что поднятые в атмосферу телепередатчики работать будут, доказал эксперимент, проведенный в рамках VI Всемирного фестиваля молодежи и студентов в Москве. Самолёты ЛИ-2 с высоты 4 км транслировали передачу с этого фестиваля чуть ли не на половину СССР. Королёв, верный своему энтузиазму, идею поддержал, хотя у ОКБ-1, которым он руководил, программа работ была крайне насыщенной. Проектирование спутников связи всерьёз началось только после полёта Гагарина.
Как ни парадоксально, первые эксперименты по использованию ИСЗ для передачи радиоволн проводились американскими и советскими инженерами совместно. Это были работы по приёму волн, отражённых от пассивного радиотрансляционного спутника «Эхо-2» (представлявшего собой, по сути, большое сферическое зеркало). «Эхо» разработали и вывели в космос Соединённые Штаты, зато детектированием сигнала занимались как в Московском научно-исследовательском институте радиосвязи (МНИИР), так и в Америке.
Эхо-2
Опыты по использованию космических объектов для ретрансляции предпринимались и раньше. Военные и любители давно освоили «пересылку» сообщений через отражение сигнала от лунной поверхности. Исследование передачи при помощи «Эхо-2» показало, что создавать пассивные спутники связи неразумно. Для телевидения использовались дециметровые и сантиметровые части электромагнитного диапазона – меньшие длины волн слишком быстро затухали в атмосфере. Но чем больше длина волны, тем больше должен быть размер отражателя (и приёмника). Запускать в небо большие аппараты, да ещё и без возможности полноценно управлять сигналом и ориентировкой ретранслятора, было совершенно нерентабельно. Поэтому обе космические державы взялись за создание активных ретрансляторов, имеющих собственные усилители и раздельные антенны для приёма и для отправки информации.
Сегодня принято считать, что «космическая гонка» значительно повлияла на развитие холодной войны, обостряя давние конфликты и пробуждая не вполне здоровый дух соперничества в политиках. Отчасти так и было – после полёта «Эхо-2» пути спутникового телевидения двух континентов на долгое время разошлись. Однако первоначальные межконтинентальные эксперименты однозначно свидетельствуют о том, что на уровне конструкторских бюро, обсерваторий и научных лабораторий мировые государства сотрудничали без проблем.
А теперь о погоде: «Молнии» и «Радуга»
спутник «Молния-1»
Серия «Спутников» продолжала пополняться аппаратами на орбите, но все они использовались в исследовательских целях – для уточнения положений радиационных поясов, подготовок к пилотируемым полётам, усовершенствований систем ориентации. Спутники связи проектировались с нуля.
Первый из них – «Молния 1» – был запущен в 1965-м году. До этого два запуска сорвались. В июне 1964-го подвела топливная система ракеты-носителя; в августе того же года спутник вышел на орбиту, но антенны связи не раскрылись из-за халатности персонала. Третья «Молния» сработала, как надо – с её помощью была проведена первая телевизионная передача из Владивостока в Москву. Из эксперимента спутниковое телевизионное вещание быстро стало повседневностью.
Непосредственно запусками спутников связи занимался специальный отдел ОКБ-1. Созданием приёмо-передающей аппаратуры заведовал отдел спутниковой связи и вещания МНИИР, сформированный на базе одной из лабораторий как раз в 1965-м году, когда хорошие перспективы ИСЗ стали очевидны. Вскоре запуски новых космических аппаратов стали происходить по нескольку раз в месяц.
В 1967-м году была образована первая телевизионная сеть. Она состояла из одного ИСЗ «Молния-1» и двух модифицированных орбитальных ретрансляторов, называемых «Молниями-1+». В «Молниях с плюсом» были исправлены два главных конструктивных недочёта первых спутников связи – уязвимость к воздействию радиационных поясов Земли, приводившая к быстрому износу электроники, и жёсткая привязка ко времени запуска. После работ, направленных на защиту радиооборудования спутника от излучений, срок службы ИСЗ увеличился с полугода до 3-4 лет. А привязка изначально была вызвана тем, что «Молнии-1», работавшие на солнечных батареях, должны были выходить на строго определённые промежуточные орбиты, чтобы впоследствии успешно достичь необходимой высокоэллиптической конечной орбиты. «Молнии-1+» работали «в связке» друг с другом, поэтому могли обеспечивать связь, даже если несколько спутников находятся в тени. Это позволило расширить диапазон используемых орбит.
В итоге за всю историю космонавтики работать на благо телевидения отправилось 5 «Молний-1» и больше полусотни «Молний-1+». Конструкция последних оказалась столь удачной, что на их базе, несмотря на появление других серий ИСЗ связи, продолжали создаваться всё новые и новые версии космических аппаратов: «Молнии-1Т» (использовавшиеся преимущественно в военных целях), «Молнии-2» (оказавшиеся не слишком долговечными), «Молнии-3» (которые эксплуатировались дольше всего – 29 лет).
Для приёма сигналов с «Молний» в 1967-м параллельно с появлением первой спутниковой сети в эксплуатацию ввели ещё одну сеть – наземную. Двадцать 12-метровых тарелок, разбросанных по территории СССР, объединили в телевизионную систему «Орбита». Принцип работы «Орбиты» заключался в следующем: сигнал с центрального передатчика, которым на тот момент была «Общесоюзная радиотелевизионная передающая станция им. 50-летия Октября», отправлялся на спутник, а оттуда, пройдя усилители, «рассылался» по региональным тарелкам «Орбиты». С этих радиопередатчиков сигнал уже шёл к конечным пользователям – зрителям с традиционными маломощными приёмными антеннами. Такая система позволила транслировать программы Центрального телевидения по всему Союзу – к концу 1968-го их смотрели миллионы людей. Позднее число приёмников «Орбиты» довели до 69-ти, а центральный передатчик – грандиозная башня – получила новое имя: Останкинская телебашня.
В 1965-м году США и 17 других капиталистических стран образовали собственную спутниковую телевизионную сеть – Intelsat. Хотя аппаратная часть у Советов по-прежнему была куда лучшей, Intelsat являлась международной организацией, а это выглядело перспективно. В 1971-м советские политики «дозрели» до организованного ответа и создали систему Интерспутник – тоже нацеленную на международное вещание, обмен информацией и взаимопомощь в деле технологического развития. Только к Интерспутнику относились социалистические, а не капиталистические страны; после развала СССР Интерспутник продолжил своё существование и даже стал предоставлять коммерческие услуги спутниковой связи через 17 геостационарных космических аппаратов.
Довольно долго противостояние организаций было неявным. Тем более что для СССР более значимой была другая организация, внутренняя – ЕССС, Единая система спутниковой связи. Эта сеть образовалась, когда было принято решение использовать одни и те же ИСЗ в военных и гражданских целях. В рамках программы ЕССС были разработаны космические аппараты «Радуга», они же «Грань», они же «Стационар» – первые массово выпускавшиеся спутники для геостационарных орбит.
Исторически идея выводить спутники связи на геостационарные орбиты появилась раньше, чем мысль о движении аппаратов по орбите с периодом, отличным от 24 часов. Ещё в 1945-м году Артур Кларк, инженер и будущий всемирно известный фантаст, написал популярную статью о геостационарных орбитах и их преимуществах. В этой же статье он рассчитал из энергетических соображений большинство параметров таких орбит; в англоязычной литературе их так и называют – орбиты Кларка.
Однако выведение спутников на геостационарную орбиту требовало лучшей точности расчётов, чем было возможно провести на момент проектирования «Молний-1». А главное – для доставки космического аппарата на геостационарную орбиту требовалась ракета-носитель более совершенная, чем Р-7 «Спутник» или «Молния».
В 1975-м году завершилось создание первых «Протонов», которым было суждено на долгие десятилетия стать одними из лучших ракет-носителей в мире. Тогда же доработали «Радуги». Немалую часть затрат, денежных и человеческих, взяли на себя военные – им не хватало ресурсов «Молний». Два трёхствольных передатчика «Радуг» позволяли параллельно ретранслировать сигнал на приёмники «Орбиты» и отправлять информацию, необходимую министерству обороны.
«Радуги» стали основой ЕССС; всего был запущен 31 спутник этого класса, и эксплуатировались они без малого двадцать лет. В 1978-м к «Радугам» присоединились другие «неподвижные» ИСЗ, имеющие кодовое имя «Горизонт».
Не заходя за горизонт
К середине 70-х отделы, занимающиеся созданием спутников связи, озадачили снова. Причём сразу по двум направлениям.
Во-первых, появилась насущная необходимость придумать какой-то новый тип передатчиков. Система «Орбита» была прекрасна всем, кроме своей распространённости. Невозможно было поставить металлическую тарелку с диаметром 12 метров в каждом малонаселённом регионе – просторы СССР не позволяли так роскошествовать. Это означало, что огромные территории всё ещё оставались без программ Центрального ТВ.
Во-вторых, в 1974-м организационный комитет Олимпийских игр постановил: в 80-м Олимпиада пройдёт в Москве. И принимающая сторона оказалась перед фактом, что обеспечить достаточно масштабную круглосуточную трансляцию при нынешнем положении дел на орбите нереально.
Учёные и инженеры снова взялись за логарифмические линейки, ЭВМ и чертежи. Буквально за год – как раз к вводу в эксплуатацию «Радуг» и, главное, «Протонов» – был собран первый макет будущего геостационарного космического аппарата «Горизонт». Эти ИСЗ должны были реализовывать технологию НТВ – непосредственного телевизионного вещания. Суть этой технологии заключалась в передаче сигнала напрямую на маломощные пользовательские антенны. Чем слабее антенна – тем более мощным должен быть передатчик; раньше установка таких трансляторов на внеземные объекты казалась нерациональной, теперь выбора не осталось. Тем более что «Протоны» позволяли брать на борт аппараты с тяжёлыми транспондерами: «Горизонты» весили порядка 2300 кг, а «Радуги» – 2000 кг. В то время как масса «Молний-3» ограничивалась 1750 кг.
Спутник «Горизонт»
В 1978-м был запущен первый «Горизонт»; всего за историю серии успешно функционировали 33 аппарата. Для нужд расширяющейся ЕССС решили строить новый наземный Центр космической связи, на тот момент просто «объект «Азимут М-2». Для постройки выбрали участок земли на берегу речки Дубна; поскольку «Горизонты» интересовали и ненасытное министерство обороны тоже, то строительство происходило в основном их силами. Особенно это пригодилось, когда выяснилось, что средств на жильё для будущих сотрудников Центра не выделено. Профинансировать стоквартирный дом чиновников всё-таки уговорили, а военные, учитывая, что Олимпиада пройдёт, а ЦКС останется практически в их распоряжении, строили быстро и на совесть. Сегодня Центр космической связи «Дубна» – один из ключевых координирующих объектов на территории СНГ.
В список оборудования, установленного на «Азимуте М-2», входили приёмники, изготовленные на территории Японии. Отношения СССР и «Страны восходящего солнца» на тот момент слегка потеплели, и учёные, как обычно, этим воспользовались. Также было намечено перемирие между Интерспутником и Intelsat – на крыше комплекса красовались тарелки и одной, и второй организации.
Увеличение числа мощных геостационарных телевизионных передатчиков делало целесообразным увеличение количества принимающих антенн. Пока «Протоны» трудолюбиво доставляли на орбиту «Радуги» и «Горизонты», «наземные» радиотехники дорабатывали приёмные станции «Москва». Диаметр их принимающей тарелки составлял всего 2,5 метра – немыслимо по современным меркам, но чрезвычайно прогрессивно для уровня технологий 80-х. Стандартный приёмник «Орбиты» имел диаметр больше десяти метров, а Intelsat и вовсе пользовался 32-метровыми «блюдцами». Развернуть «Москву» можно было за пару часов и без какого-либо специального оборудования – это сделало доступной ТВ-трансляцию в удалённых малонаселённых районах Союза. Наравне с «Москвой» продолжали использоваться малые ретрансляционные станции «Марс» с диаметром тарелки 7 м.
Последней крупной разработкой СССР в области спутникового телевидения были космические аппараты «Экран» – тоже геостационарные, тоже подготовленные аккурат к Олимпиаде 80-го года и тоже предназначенные для увеличения покрытия в удалённых уголках Союза. Транспондеры «Экранов» отличались повышенной мощностью – 2000 Вт против 1200 Вт у «Горизонтов», 1250 Вт у «Радуг» и 1000 Вт у «Молний-3». Это позволяло принимать сигнал через качественные индивидуальные антенны даже на Дальнем Востоке, в Сибири и за полярным кругом. Всего было выпущено 30 «Экранов», из них 6 являлись модернизированными в 1987-м году версиями – аппаратами «Экран-М».
Выше, массивней, быстрее
История создания спутникового телевидения – это история великолепного начала космической эры человечества. За считанные месяцы разрабатывались принципиально новые устройства и методики. А гениальные научно-технические решения порой находились за считанные часы, в процессе «мозгоштурмов» сотрудников конструкторских бюро, которых внезапно ставили перед фактом: «нужно уменьшить массу на 200 кг», или «запуск должен произойти в следующем году»…
До сих пор успешно используются наработки тех времён, когда процессоры компьютеров занимали сотни кубометров. Ракеты-носители «Протон», спутниковые платформы «КАУР», аппараты «Молния» – всё это по сей день является основой большинства отечественных космических разработок.
Если проанализировать технические параметры спутников связи, то окажется, что они со временем становились мощнее и тяжелее. Эта тенденция продолжается и сегодня, будто бы в противовес миниатюризации пользовательской электроники: телефонов, ПК, телевизоров. Громоздкие конструкции и высокие напряжения отправляются на орбиту, чтобы на Земле становилось просторнее. Во многом этому способствует развитие цифровых технологий, которые позволили повысить плотность потоков данных во много раз.
Но «нагружать» космические аппараты до бесконечности невозможно. Рано или поздно конструкторам придётся отказаться от опыта своих гениальных и бесконечно упорных предшественников, чтобы вернуться к их методам работы. К мозговым штурмам и поискам кардинально новых решений.