ТВ на ракете: основные этапы развития спутникового телевещания

«Теле-Спутник» вспоминает как развивалось телевизионное (и не только) спутниковое вещание: от простых отражателей сигнала до проектов по предоставлению широкополосного доступа в Интернет.

СИГНАЛ СО СПУТНИКА

С появлением радиосвязи возникла необходимость поднять передатчик как можно выше. Чем выше передатчик, тем большую территорию он охватывает. Это относится и к телевещанию. По этой причине для радио- и телепередатчиков строят вышки. Также существовало много проектов по поднятию передатчика на самолеты, дирижабли, аэростаты.

С появлением спутников сразу возникла идея использовать их как очень высокую вышку. В первой половине 60-х в США проводили эксперименты по ретрансляции сигнала через спутник. Первые простейшие аппараты использовали принцип отражения: спутник Echo представлял собой надувающуюся в космосе металлизированную оболочку, от которой отражался сигнал. Впоследствии стали использовать так называемый активный ретранслятор: сигнал принимается на космическом аппарате, усиливается и ретранслируется на Землю.

ГЕОСТАЦИОНАРНАЯ ОРБИТА

Еще в 1945 году английский ученый и писатель Артур Кларк высказал предложение об использовании геостационарной орбиты (ГСО) для организации космической связи и телевещания. Это орбита в экваториальной плоскости, высотой в 36 тыс. км. Спутник, находящийся на ГСО, делает один оборот вокруг Земли за 24 часа. То есть, для наблюдателя с Земли, спутник на ГСО неподвижен.

Это свойство ГСО позволяет использовать геостационарные спутники как очень большую вышку, с которой можно охватить треть земной поверхности. Для приема сигнала используют параболическую антенну, в фокусе которой расположена, условно говоря, точка сбора сигнала. Спутник на ГСО позволяет делать эту антенну неподвижной. Для того, чтобы сигналу пройти от передающей антенны до спутника, а потом обратно на Землю в идеальных условиях требуется 0,6 сек, но обычно из-за аппаратной задержки на это уходит немного больше времени.

Опыты по связи через ГСО в США начались в 1962 году. В 1965-ом был запущен первый коммерческий геостационарный спутник Early Bird, который позже переименовали в Intelsat 1.

Сегодня на ГСО работает чуть менее 300 спутников, и каждый год запускают около 10 новых космических аппаратов. Положение каждого спутника обозначается значением долготы той точки, над которой он расположен. Спутники, работающие на Россию, расположены на дуге от 14° западной долготы (з.д.) до 145° восточной долготы (в.д.). Положение спутника на ГСО и его рабочая частота (орбитально-частотный ресурс, ОЧР) четко регламентируется международными организациями. Каждый спутниковый оператор и каждое государство защищает свой ОЧР, борется с помехами со стороны спутников других операторов и стран. Зона, на которую вещает спутник, называется зоной покрытия — она может составлять до 32% земной поверхности.

Средний срок активной работы геостационарного спутника — 15 лет. Причем часто это связано не с техническими особенностями космического аппарата, а тем, что крайне тяжело создать бизнес-план по использованию его частот на более длинный срок. Тем не менее, существуют спутники, которые при запланированных 15 лет проработали 20.

РАЗРАБОТЧИКИ СПУТНИКОВ

Основные разработчики геостационарных спутников в США — Boeing, Loral Space & Communications, Lockheed Martin Space, Orbital Science Corp; в Европе — Thales Alenia Space, Airbus Space & Defense.

Также на этом рынке работают Mitsubishi (Япония), MDA (Канада), Great Wall Corporation (КНР). Основной российский разработчик спутников в России – ОАО «Информационные спутниковые системы» им. М.Ф. Решетнева. В основном компания работает в альянсе с Thales. Также свои проекты продвигает РКК «Энергия» в партнерстве с Airbus.

СПУТНИКОВОЕ ТВ

Спутниковое ТВ, как и связь, начиналось с магистральных каналов. Телевизионные каналы транслировались с материка на материк, особенно популярны стали сервисы по вещанию спортивных репортажей. Основной российский центр космической связи в Дубне был построен к Московской Олимпиаде в 1980 году: одним из условий его создания было обеспечение возможности спутниковой передачи телесигнала.

В 80-х стал технически возможен прием спутникового сигнала на антенны диаметром менее 1 метра. Это дало толчок для развития непосредственного спутникового телевещания (Direc-To-Home, DTH): сигнал доставлялся на «тарелку» абонента, установленную на фасаде дома. В 60-е годы, на заре развития спутниковой связи, для магистральных каналов (как правило трансатлантических и транстихоокеанских) использовались антенны диаметром 9-11 метров, которые стоили десятки миллионов долларов.

В России непосредственное спутниковое вещание началось в 1996 году с орбитальной позиции 36° в.д. Сейчас для DTH в нашей стране используют еще две позиции: 56° в.д. и 140° в.д.

ТЕЛЕКАНАЛЫ

По данным Northern Sky Research (NSR) на 2016 год, во всем мире со спутников вещают более 40 тыс. телеканалов. Из них более 30 тыс. в формате SD, около 10 тыс. — в HD. По подсчетам аналитиков NSR, к 2026 году количество транслируемых со спутников телеканалов превысит 53,6 тыс.

Пять лет назад импульс для развития DTH-вещания придало введение формата HD. Сейчас развитие этой отрасли связывают с форматом сверхвысокой четкости (Ultra HD, UHD). Второй тренд развития – все дополнительные услуги (например, VOD), которые можно предоставить по IP.

ГЛАВНОЕ НАПРАВЛЕНИЕ РАЗВИТИЯ

Основной тренд развития спутниковой индустрии – создание космических аппаратов с высокой пропускной способностью (High Throughput Satellite, HTS). Это высокомощные спутники с многолучевой зоной покрытия. Их преимущество: использование одного и того же диапазона частот в непересекающихся лучах. Сегодня рабочие HTS имеют пропускную способность около 200 Мбит/с, запускаемые – около 500 Мбит/с, а проектируемые до 1 Тбит/с.

В последнее время также развиваются негеостационарные системы HTS. Основные их преимущества:

• Отсутствие задержки для прохождения сигнала на ГСО и обратно.
• Более низкая орбита позволяет использовать менее мощные терминалы, благодаря чему можно сделать их меньшим размером. Для приема сигнала возможно использование обычной штыревой антенны, не требующей точной настройки.

Но есть и недостатки: для негеостационарной системы HTS требуется до нескольких сотен спутников.

ПРОЕКТ ONE WEB: ВСЕОБЩИЙ СПУТНИКОВЫЙ ШПД В ИНТЕРНЕТ

Сейчас многие компании хотят обеспечить «быстрый» доступ в Интернет, используя спутниковые емкости. Например, такие планы есть у компании Илона Маска SpaceX.

Один из наиболее продвинутых в этом отношении проектов – One Web. Его участники привлекли инвестиции в размере $1,2 млрд и уже приступили к строительству фабрики по производству спутников. Россия тоже задействована в этом проекте как поставщик пусковых услуг: часть спутников по программе One Web будут запускать ракетой «Союз» с космодрома Куру.

 

Источник