Некоторые аспекты использования геостационарных стратосферных платформ для обеспечения связи на территории Казахстана

Геостационарные стратосферные высотные платформы как система, состоящая из дирижабля с прикрепленной площадкой специального назначения с аппаратурой для связи. Использование солнечных батарей для источника питания для данных инновационных систем.

Рубрика Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Вид статья
Язык русский
Дата добавления 15.02.2014
Размер файла 11,7 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Геостационарными стратосферными высотными платформами называются система, состоящая из стратосферного дирижабля (СД) с прикрепленным платформой специального назначения с необходимыми оборудованиями, включая аппаратуру связи. Основным полетным режимом при эксплуатации стратосферных дирижаблей, будет зависание на высоте 22 км над заданной точкой земной поверхности и дрейф в пределах "куба" размером 1х1х1 км. Управление движением СД будет происходить в автоматическом режиме, т.е. беспилотными.

Одним из областей применения СД является обеспечения радиосвязи с высоты в 22 км, где радиус зоны прямой радиовидимости составить 350 км. Расположив на платформе оборудования связи можно с меньшими затратами чем на спутниковую связь охватить территорию в 500000 км2 всеми видами связи. При этом мощность передатчика и размеры антенн уменьшиться в несколько раз. Решится экологический вопрос: все антенны сотовой связи расположенные в непосредственной близости от жилья человека поднимутся на высоту где влияния на природу и человека будут безопасными.

В 2005 году Пентагон объявил о разработке программы строительства военных аэростатов и дирижаблей, которые будут действовать в самых верхних слоях атмосферы, практически на нижней границе космоса. Эти аэростаты будут поддерживать связь, осуществлять разведку из стратосферы, в которой не могут летать самолёты.

Компании StratXX из Швейцарии, которая создает высотную платформу X-Station, в январе 2008 г. осуществил 4-й запуск 30-метрового полужесткого дирижабля-прототипа Mini-X-Station. На этом аппарате были успешно отработаны технологии терморегуляции, процедуры завершения полета и безопасного спуска. С октября 2008 г., начнутся тестирование телекоммуникационных узлов на заданной высоте, включая тестирование модулей WiMax и оптических технологией для передачи данных в стратосфере. Сервисные модули, размещаемые на дирижабельной платформе X-Station, обеспечат широкий спектр услуг, включая телефонный трафик и передачу данных в рамках региональной сети связи, WIFI и WIMax, ТВ высокой четкости, цифровое радио, диалоговое телевидение (iTV), услуги сотовой связи 2, 3 и 4G, видеоконференцсвязь, eLearning, мониторинг, охрану территорий и т.д.

Особенность всего проекта StratXX заключается в том, что геостационарно расположенные дирижабли будут в качестве "летучих платформ" удерживать беспилотный самолет (LAUA), на котором и будет располагаться вся полезная нагрузка, да и движители этого самолета обеспечат соответствующую маневренность всего комплекса. Условно зафиксировавшись на высоте 21 км, стратосферная дирижабельная платформа X-Station в течение долгих месяцев будет стабильно работать в беспилотном режиме, постоянно поддерживая жизнедеятельность аппарата за счет солнечной энергии. Каждое дирижабельное звено X-Station является частью "стратосферной сети". Без нарушения информационного обмена можно заменять вышедшие из строя "модули", поднимая - в параллели со спуском - на то же место новый дирижабль. Самолет-беспилотник LAUA в случае необходимости (при поломках или с целью дооснащения), отстыковавшись от дирижабельной базы, легко спустится на землю и после необходимых операций (модернизации или замены модулей полезной нагрузки) вернется обратно. Созданная на высоте сеть будет взаимодействовать по горизонтали на основе оптической передачи сигнала (на высоте 21 км практически нет визуальных помех).

Прежде всего, следует упомянуть геостационарные спутники нового типа. Они снабжаются огромными антеннами диаметром до 30 м, которые раскрываются в космосе по принципу зонтика (так называемые «футбольные поля в космосе»). Энергетический потенциал такой космической линии настолько высок, что мощность передатчика мобильной станции можно снизить до 0,1 Вт. Все это дает возможность разместить радиотелефон в корпусе наручных часов, как утверждает в своих рекламных заявлениях фирма Samsung.

Применение данной технологии позволит развернуть мобильную связь на огромных пространствах без применения наземных сотовых сетей, которые требуют организации роуминга для охвата больших территорий. Если же применить коммутацию каналов на борту, то абоненты мобильных сетей смогут непосредственно связываться друг с другом, находясь в Европе, Азии или Африке, без наземных операторов, т. е. использовать технологию одного скачка.

Для проекта Sky Station выбран миллиметровый диапазон, который ранее не использовался. Этот диапазон ITU-R закрепил за системами стратосферной связи. Для нисходящей линии планируется использовать частоты 47,2 - 47,5 ГГц, а для связи Земля - платформа - диапазон 47,9 - 48,2 ГГц.

Зона обслуживания одного дирижабля представляет собой территорию диаметром до 1000 км, которая разделяется на три концентрические части диаметром 40, 125 и 1000 км. Всего на этой территории предполагается создать до 2100 виртуальных сот различных размеров. В пределах радиовидимости предполагается организовать все виды связи: скоростной Internet, интерактивное телевидение, цифровое радиовещание, электронную почту, мобильную широкополосную связь, пейджер и т.д.

Всего на всех 250 платформах планируется организовать 150 миллиардов каналов при скорости 64 кбит/с по ценам, которые будут гораздо ниже тех, которые присущи спутниковым системам связи.

В качестве энергетической установки предполагается использовать солнечные батареи с удельной мощностью 300 Вт/кг, Полагают, что общая энергетика дирижабля составит 100-300 кВт.

На пути реализации проекта стоит ряд нерешенных проблем. Укажем две из них. Пока не ясно, как удержать гелий во внутренней оболочке в течение всего срока службы дирижабля. который оценивается в 10 - 12 лет. Здесь необходимо учитывать, что все конструкции дирижабля подвергаются воздействию солнечных лучей, интенсивного космического излучения и озона, который является агрессивной средой.

Еще один проект связан с летательными аппаратами тяжелее воздуха. Летом 1999 г. на авиационной выставке в Париже внимание специалистов привлек легкий летательный аппарат класса HALO (High Altitude, Long Operation), т. е. высотный с большим временем полета. Такой самолет, оснащенный ретрансляционной аппаратурой, может длительное время барражировать в стратосфере на высоте около 16 км над крупным городом и обеспечивать всеми услугами связи территорию диаметром 120 - 140 км. По оценкам специалистов, общий поток передаваемой информации составляет 40 Гбит/с. Такая информационная емкость эквивалентна 5-10 геостационарным связным КСЗ.

Инженеры из компании Sanswire Networks из Атланты, занимающейся обеспечением беспроводной радиосвязи, создали модель высокотехнологичного дирижабля размером в 1/3 натуральной величины. Компания планирует обеспечивать мобильной радиосвязью крупные города в течение 18 месяцев.

Джеймс Деларье (James DeLaurier) из Торонтского университета, занимающийся испытаниями беспилотных самолетов, отмечает, что, несмотря на разреженность воздуха в стратосфере, давление ветра на высоте 20 км достаточно сильное, что осложняет работу летательных аппаратов. Кроме того, этот слой содержит озон, ультрафиолет и кислород, которые со временем разрушают материалы.

К работе подключился Вернон Кениг (Vernon Koenig), специалист в области сверхлегких материалов. Оболочка для Sanswire 1 будет сделана из легчайшего сверхпрочного полиэтилена, аналогичного материалу бронежилетов. С внешней стороны она будет покрыта тысячами квадратных метров фотоэлектрической пленки. На дирижабль установят двигатель, высотные пропеллеры и управляющую компьютерную систему с тройной защитой. Испытательный полет планируется произвести на базе военно-воздушных сил США в Калифорнии.

Стрателлит, используя в основном гелий, сможет поднять 1,5 тонны полезного груза. Форма внешней оболочки будет поддерживаться сжатым азотом. За время подъема дирижабля на нужную высоту 37 тыс. куб. м гелия, закачанные внутрь, увеличатся в объеме в 17 раз. Вероятно, на коммерческом дирижабле будет использована некая технология производства подъемного газа взамен улетучившегося гелия. Программа началась три с половиной года назад. Если испытание дирижабля пройдет успешно, то будут созданы 3-5 стрателлитов, считает глава компании Sanswire Networks, Майкл Молен. После полутора лет эксплуатации необходимо будет сделать перезарядку расположенных на борту батарей. Тогда в стратосферу поднимется другой дирижабль, который заменит существующий. Каждый стрателлит будет обеспечивать беспроводную передачу и прием звукового сигнала, видеосигнала и других данных, обслуживая расположенную под ним территорию поперечником 240 км.

Идея замены дорогостоящих космических спутников и самолетов разведки, предупреждения и управления типа AWACS на стационарные платформы находящиеся в пределах земной атмосферы вынашивается людьми уже не первое десятилетие. Известная компания Lockheed Martin была выбрана агентством DARPA в качестве подрядчика по контракту ценой в 400 миллионов долларов, целью которого является проектирование, строительство и проведение испытаний модели геостационарного летательного аппарата, который будет использоваться в качестве платформы для разведывательного и телекоммуникационного оборудования. Этот геостационарный летательный аппарат получил название High Altitude Airship (HAA), первая модель HAA, создаваемая Lockheed Martin, будет выполнена в масштабе 1:3.

HAA - это автономный беспилотный летательный аппарат легче воздуха. В своем рабочем (геостационарном) положении, аппарат будет находиться на высоте в 21 километр. С такой высоты наблюдательная аппаратура сможет покрыть область поверхности диаметром в 970 километров, обеспечивая эту поверхность телекоммуникациями, прогнозом погоды и другими информационными услугами. По расчетам, этот летательный аппарат сможет находиться в автономном режиме в течение 10 лет.

В натуральную величину этот аппарат будет иметь 73 метра в длину и 21 метр в диаметре. Для уменьшения веса аппарата в качестве внешней оболочки будут использоваться высокопрочные ткани, изготовленные из специальных полимерных материалов, которые, к тому же обеспечат минимальную утечку гелия, за счет которого и достигается подъем аппарата в воздух.

Энергоснабжение потребителей аппарата осуществляется за счет тонкопленочных солнечных батарей мощностью 15 КВт, расположенных на поверхности корпуса. Накопление электроэнергии осуществляется в батарее литий-ионных аккумуляторв суммарной емкостью 40 КВт/ч. Движение аппарата обеспечивают электрические силовые установки мощностью по 2 КВт каждая.

геостационарный стратосферный дирижабль высотный

Литература

1. Эшли С. Стратосферные дирижабли// В мире науки. -2005. -№5. -С. 67-68.

2. Голубятников В. Дирижабли набирают высоту// Наука и Жизнь. -2007. -№7. -527с.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Солнечная батарея как объект моделирования. Общие принципы построения и отладки математической модели солнечных батарей. Кристаллические полупроводниковые материалы. Рекомендации по построению фотоэлектрических систем космического и наземного назначения.

    автореферат [451,5 K], добавлен 20.05.2012

  • Особенности построения спутниковой линии связи, методы коммутации и передачи данных. Описание и технические параметры космических аппаратов, их расположение на геостационарных орбитах. Расчет энергетического баланса информационного спутникового канала.

    дипломная работа [2,8 M], добавлен 04.10.2013

  • Использование аккумуляторных батарей, внутренней энергии системы и инерционных сил. Бесконтактные системы питания. Радиоканал, лазерный, индуктивный и емкостный каналы связи. Устройство для бесконтактной передачи электрических сигналов и энергии.

    реферат [994,3 K], добавлен 20.12.2012

  • Тенденции развития систем безопасности с точки зрения использования различных каналов связи. Использование беспроводных каналов в системах охраны. Функции GSM каналов, используемые системами безопасности. Вопросы безопасности при эксплуатации систем.

    дипломная работа [1,6 M], добавлен 22.07.2009

  • Передача цифровых данных по спутниковому каналу связи. Принципы построения спутниковых систем связи. Применение спутниковой ретрансляции для телевизионного вещания. Обзор системы множественного доступа. Схема цифрового тракта преобразования ТВ сигнала.

    реферат [2,7 M], добавлен 23.10.2013

  • Принцип действия телефонной сети. Классификация внутриучрежденских телефонных систем, их достоинства. Некоторые правила телефонного общения секретаря с клиентом. Основные стандарты сотовой радиотелефонной связи. Особенности и удобство факсимильной связи.

    реферат [25,9 K], добавлен 30.05.2009

  • Выбор системы электропитания. Расчет емкости и числа элементов аккумуляторных батарей. Подбор выпрямителей, источника бесперебойного питания и дизель-генератора. Параметры токораспределительной сети. Размещение оборудования электропитающей установки.

    курсовая работа [1,4 M], добавлен 12.02.2013

  • Изучение устройства и принципа работы источников бесперебойного питания (ИБП). Разработка универсального ИБП с возможностью его использования в любой аппаратуре мощностью до 600 Вт, начиная с персонального компьютера и заканчивая медицинской аппаратурой.

    дипломная работа [996,9 K], добавлен 16.07.2010

  • Изучение первых аналоговых систем сотовой связи и их недостатков. Описания использования адаптивного алгоритма изменения подстройки модуляции и кодовой схемы передачи данных. Анализ третьего поколения связи с полным набором услуг и доступом в Интернет.

    реферат [226,4 K], добавлен 18.05.2011

  • Требование к сети связи со стороны потенциальных потребителей. Пользователи системы связи. Эволюция стандартов IEEE 802.16. Обзор современных систем беспроводного абонентского доступа. Сравнение ключевых технологий WiMAX, LTE, спектральной эффективности.

    дипломная работа [2,7 M], добавлен 13.02.2014

  • Изучение закономерностей и методов передачи сообщений по каналам связи и решение задачи анализа и синтеза систем связи. Проектирование тракта передачи данных между источником и получателем информации. Модель частичного описания дискретного канала.

    курсовая работа [269,2 K], добавлен 01.05.2016

  • Необходимость обмена информацией с вышестоящими инстанциями, подчиненными подразделениями, взаимодействующими ведомствами. Создание подразделений связи МВД. Средства и сети проводной телеграфной связи. Возможности использования телеграфной связи в ОВД.

    контрольная работа [28,3 K], добавлен 25.03.2011

  • Структурная схема системы связи. Временные и спектральные диаграммы на выходах функциональных блоков системы связи. Структурная схема приёмника. Вероятность ошибки на выходе приемника. Использование сложных сигналов и согласованного фильтра.

    курсовая работа [425,4 K], добавлен 03.05.2007

  • Этапы развития различных средств связи: радио, телефонной, телевизионной, сотовой, космической, видеотелефонной связи, интернета, фототелеграфа (факса). Виды линии передачи сигналов. Устройства волоконно-оптических линий связи. Лазерная система связи.

    презентация [301,0 K], добавлен 10.02.2014

  • Алгоритм функционирования систем сотовой связи. Инициализация и установление связи. Процедуры аутентификации и идентификации. Сущность и основные виды роуминга. Передача обслуживания при маршрутизации. Особенности обслуживания вызовов в стандарте GSM.

    реферат [35,8 K], добавлен 20.10.2011

  • Изучение практического применения связи новых свойств взаимных многочленов циклического кода со структурой кодового полинома и его весом. Рассмотрение схемы построение генераторов М-последовательности на основе регистров сдвига с обратными связями.

    реферат [136,4 K], добавлен 09.02.2010

  • Анализ известных протоколов множественного доступа в сетях спутниковой связи, особенности передачи речевой информации. Разработка схем спутникового ретранслятора пакетов и блока быстрой коммутации для системы космической связи военного назначения.

    курсовая работа [1,3 M], добавлен 13.12.2011

  • Анализ возможных способов применения автоматических систем охраны объектов связи различного назначения. Сравнительная оценка технических способов охраны военных объектов. Разработка структурной схемы системы охранной сигнализации приемного радиоцентра.

    дипломная работа [2,2 M], добавлен 20.11.2013

  • Методы широкополосной передачи. Сопротивляемость помехам широкополосных систем связи. Учет влияния преднамеренных помех в системе DSSS. Эффективность использования отведенной полосы частот. Зависимость степени невосприимчивости системы связи к помехам.

    реферат [863,8 K], добавлен 29.09.2010

  • Принципы построения систем сотовой связи, структура многосотовой системы. Элементы сети подвижной связи и блок-схема базовой станции. Принцип работы центра коммутации. Классификация интерфейсов в системах стандарта GSM. Методы множественного доступа.

    реферат [182,3 K], добавлен 16.10.2011

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.