Satelitske komunikacije

1. Satelitske komunikacije Predmet: Projekt iz programske podrške 2009/10. U izradi projekta sudjelovali su: Željko Balagović; Goran Banjeglav; Hrvoje Brlek; Krešimir Mladiček; Lorena Račić; Martin Soldić; Ana Šeronja; Tomislav Tolić

2. Sadržaj • Zemlja • Sferiod • Sateliti • Putanje satelita • Opis kretanja satelita • Lansiranje satelita • Vrste satelita • Podjela • Telekomunikacijski sateliti • Radiodifuzni sateliti • Satelitska televizija i radio • Metereološki sateliti • Vojni i špijunski sateliti • Znanstveni sateliti • ISS • Stranice za praćenje satelita

3. Zemlja • Ključno pitanje: Kojim modelom opisati Zemlju? • Modeli: • Kugla • Sferoid • Geoid

4. Sferoid Opisuje se pomoću dva polumjera: • Ekvatorijalni • Polarni a= 6,378.137 km b = 6,356.7523 km V= 1,083,207,317,374 km3

5. Sateliti • satelite neovisno o činjenici jesu li oni prirodni ili umjetni definiramo putem parametara koji ih jednoznačno određuju • Parametri: podsatelitna putanja, perigej, apologej, apsida, uzlazna točka, silazna točka , linija točaka, inklinacijski kut, progradna orbita, retrogradna orbita, kut (argument) perigeja

6. Parametri: • Podsatelitna putanja – putanja koju satelit iscrtava na površini Zemlje tijekom kruženja • Apologej- točka na putanji satelita u kojoj je satelit najudaljeniji od Zemlje • Perigej – točka na putanji satelita u kojoj je satelit najbliži Zemlji • Apsida – zamišljena linija tj pravac koji spaja apologej i perigej kroz središte Zemlje

7. Parametri: Uzlazna točka – točka u kojoj satelit sječe ekvatorijalnu ravninu krećući se od juga prema sjeveru Silazna točka – točka u kojoj satelit sječe ekvatorijalnu ravninu krećući se od sjevera prema jugu Linija točaka – pravac koji spaja uzlaznu i silaznu točku kroz središte Zemlje Inklinacijski kut – kut koji ravnina putanje satelita zatvara s ekvatorijalnom ravninom

9. Parametri: Kut perigeja – kut između ekvatorijalne ravnine tj. uzlazne točke i perigeja mjeren u smjeru u kojem se giba satelit Progradna orbita – orbita satelita koji se kreće u istom smjeru u kojem Zemlja rotira Retrogradna orbita – orbita satelita koji se kreće u suprotnom smjeru od smjera rotiranja Zemlje

10. Putanje satelita • Ovisno o kutu inklinacije: • Ekvatorijalna • Polarna • Inklinacijska putanja • Ovisno o obliku putanje: • Kružna • Elipsoidna • Geosinkrona

11. Putanje satelita • Ovisno o visini putanje: • Niska putanja (LEO) • Srednja putanja (MEO) • Geostacionarna putanja (GEO)

12. Opis kretnja satelita • Kretanje satelita opisujemo pomoću Keplerovih zakona: • 1. Keplerov zakon: Planeti se oko Sunca kreću po eliptičnoj putanji, a u jednom od žarišta putanje nalazi se centar mase

13. Opis kretnja satelita • 2. Keplerov zakon: • Radij-vektor Zemlja – satelit u određenom vremenskom intervalu pokriva u svakom trenutku jednake površine

14. Opis kretnja satelita • 3. Keplerov zakon: • Kvadrat ophodnog vremena proporcionalan je kubu srednje udaljenosti satelita Zakon je velike važnosti za geostacionarne orbite zato što postoji direktna veza između ophodnog vremena i velike poluosi orbite. Ako je putanja kružna na temelju poznavanja ophodnog vremena moguće je izračunati udaljenost satelita

15. Lansiranje satelita • Lansiranje satelita na jednokratnoj raketi ili letjelici • Nakon izlaska iz atmosfere pale se pomoćni motori za detaljno pozicioniranje satelita • Lansiranje u privremenu orbitu • Ulazak satelita u svoju trajnu orbitu • Uvjet opstanka u orbiti: • Gravitacijska sila Zemlje = Centrifugalna sila satelita • Orbita satelita uvijek siječe centar Zemlje

16. Vrste satelita • Satelit – nebesko tijelo koje se po zakonima astrofizike giba oko drugog tijela znatno veće mase • Vrste: prirodni i umjetni • Sastavljen od dva dijela: platforma i teret • Platforma – osnovna struktura satelita, potpora teretu • Teret – specificirani dio satelita, ovisno o izvedbi i funkciji satelita

17. Podjela • Umjetni sateliti se dijele po funkciji na: • Telekomunikacijske – protok informacija • Radiodifuzne- emitiranje televizije i radio programa odnosno satelitske televizije • Mateorološke – promatranje Zemljine atmosfere • Vojne i špijunske – prikupljanje informacija u svrhu obrane zemlje • Satelite za znanstvena istraživanja

18. Telekomunikacijski sateliti • Satelitski telefoni se spajaju sa mrežom geostacionarnih satelita ili satelita u niskoj Zemljinoj orbiti • Pozivi se zatim preusmjeravaju prema satelitskom teleportu povezanom sa javnom komutiranom mrežom ili nekim drugim satelitskim telefonskim sustavom • Najznačajnija telekomunikacijska mreža - IRIDIUM

19. Telekomunikacijski sateliti IRIDIUM mreža • Sastavljena od 66 satelita postavljenih u šest orbitalnih ravnina na visini 700km od Zemljine površine • Brzina kretanja - 27,000 km/h • Komandni centar u Virginiji, centri za održavanje satelita na Havajima i Kanadi • Sa susjednim satelitima komuniciraju putem Ka – band veze. • Tehnika kombinacije višestrukog prijenosa signala – FDMA/TDMA (podjela frekvencije i vremena)

20. Radiodifuzni sateliti • Za emitiranje satelitske televizije i radija • U geositacionarnoj orbiti, ekvatorijalna ravnina, visina 35,786 km • Transponderi emitiraju na dva pojasa: • C pojas = 3.70 – 4.20 GHz • K pojas = 10.70 – 18.00 GHz • Za prijem signala potrebni : satelitska antena(offset ili parabola), niskošumni konverter(LNB) i satelitski prijemnik (analogni ili digitalni)

21. Satelitska televizija • Prvi satelit 1962. Telstar – razmjena informacija između SAD-a i Europe • Do 150 W snage – veća snaga, manja antena za prijem • Uplink pogon- emitirajuća antena (u promjeru 9-12 m) Satelitski radio • Prednost: pokriva znatno veći pojas od zemaljskog radio signala i tri satelita dostatna su da pokriju cijelu Zemlju • U SAD-u koristi pojas 2.3 GHz, u ostalim zemljama 1.4GHz

22. Meteorološki sateliti • Postavljeni u polarnu orbitu (kut inklinacije 90° – velika preglednost) ili geostacionarnu orbitu • Prvenstveno za promatranje atmosfere i praćenje vremena i klimatskih promjena • Najšira primjena satelita • Do 2004. lansirano 164 satelita (Rusija, Europa, SAD, Kina, Japan i Indija) • Prvi satelit – Vanguard 2, u sklopu projekta Vanguard, 17.2.1959. – zadatak: informacije o gustoći Zemljine atmosfere

23. Vojni i špijunski sateliti • Početak : šezdesete godine za vrijeme hladnog rata, kada se pokazala potreba za nadziranjem sovjetskog teritorija i aktivnosti • 1983. poznati program Strateške obrambene aktivnosti (SDI) –projekt vrijedan 30 milijardi dolara poznat pod imenom Star Wars – cilj: uspostaviti prvu liniju obrane koja bi laserskim oružjem štitila SAD u slučaju napada nuklearnim oružjem • SAD su tijekom godina utrošile oko 130 milijardi dolara za razvoj vojnih satelita

24. Znanstveni sateliti • Sustavi razvijeni u cilju razmjena informativnih i edukativnih sadržaja, za lakše povezivanje akademskih zajednica i interaktivno učenje. • Najpoznatiji je EDUSAT (Educational Satellite), drugim imenom GSAT-3 lansiran 20.rujna 2004. iz centra u Shriharikoti (Indija) • Lansiran u geostacionarnu orbitu

25. Međunarodna svemirska stanica (ISS)

26. Povijest ISS-a • Početak izgradnje u orbiti 1998, završetak izgradnje očekuje se 2011. • Uzrok: hladni rat – nakon lansiranja Mira, SAD su željele uzvratiti istom mjerom, lansiranjem satelita Freedom • Do spomenutog nikada nije došlo, već se iz te ideje rodio međunarodni projekt pod imenom ISS • Na projektu sudjeluju NASA, RKA, JAXA, CSA i ESA • Najskuplji projekt svih vremena – troškovi EAS-e u prvih 30 godina predviđaju se na 100 milijardi eura, dok se američke procjene kreću od 35 – 160 milijardi američkih dolara • Prva ljudska posada stigla je 2.studenog 2000. i od tog trenutka stanica je u svakom trenutku naseljena • Trenutačno na stanici boravi 21. ekspedicija lansirana 11. listopada 2009.

27. Moduli

28. Zarya • Lansiran 20. studenog 1998., raketa Proton, centar u Kazahstanu • Suradnja Rusa i Amerikanaca – SAD financira izgradnju i ruske znanstvenike • Funkcija: proizvodnja i pohranjivanje električne energije, pogon stanice • U sadašnjem sklopu modula primarno kao skladište • 3 pristaništa – na jednom trajno povezana Zvezda, drugi služi za povezivanje s drugim modulima, a treći za pristanak letjelica • Dva krila solarnih ćelija (10.67x3.35), 16 spremišta za gorivo, 36 mlažnjaka i dva velika motora

29. Unity • Drugi modul po redu, lansiran dva tjedna nakon Zarye • Drugo ime: Node 1 (jedan od tri čvora koji povezuju module) • 6. prosinca 1998. pripojen Zaryji • Zajedno sa Zaryom sačinjava okosnicu cijelog projekta • Prvi američki modul na stanici dimenzija: 5.47x4.57 sa šest pristaništa za američke letjelice • Na modulu: sustavi za održavanje života, električni sustavi i vodovi koji povezuju prostorije za život

30. Zvezda • Treći modul, lansiran u srpnju 2000.godine • Nadogradila sustave za održavanje života i prostoriju za dva člana posade – mogućnost dolaska ljudske posade • 26. listopada 2000. pripojen Zaryji • Sastoji se od dva predjela – za životni i radni prostor članova posade • Odjel za spavanje (za dva kozmonauta), vježbanje, higijenske prostorije, primarni ruski navigacijski sustav, sustave Elektron i Vozdukh • Na vanjskom dijelu modula – 16 potisnika + osam baterija

31. Tokom iduće dvije godine stanica je dobila dupla krila solarnih ćelija (početak proizvodnje i pohranjivanja električne energije i komunikacijskog povezivanja modula), mehaničku ruku Canadarm2, Pirs i Quest Airlock, Destiny- američki modula sa laboratorijima, Harmony modul, Columbus i Kibô – europske i japanske istraživačke laboratorije

32. Harmony • Poznat kao Node 2 • U.S. Core Complete • Od 14. studenog 2007. trajno povezan s laboratorijem Destiny • Prvo trajno i značajno proširenje životnog prostora, Canadarm 2 trajno pripojena upravo ovom modulu • Dimenzije: 7.2 x 4.4 m • Povezan s modulima Columbus i Kibô

33. Columbus • Istraživački modul, najveći doprinos ESA-e • Lansiran 7. veljače 2008. , a 11. veljače pomoću mehaničke ruke pripojen Harmonyju Kibô • Prvi japanski i ujedno najveći modul na stanici • Sastoji se od dva modula: • Exposed Facility – 12 stanica za proučavanje pokusa u svemirskom okruženju • Eksperimentalni logistički modul –vanjski i unutarnji dio • JEMRMS –mehanička ruka za rad na “Terasi”

34. ISS s tehničke strane • Izvor el. energije – Sunce • 4 krila solarnih ćelija dnevno proizvedu 32.8 kW • Udaljenost stanice od Zemlje u perigeju iznosi 278 km, a u apologeju 460 km • Orbitalna brzina = 27 724 km/h (obiđe Zemlju 15.7 puta na dan) • Mnogobrojni sustavi za održavanje uvjeta za život na stanici – atmosferski pritisak, kisik, čista voda, detektori požara, recikliranje otpada, vode i zraka • Nedostatak: konstantna izloženost astronauta kozmičkom zračenju – 1 mSv (sustav za zaštitu od zračenja postoji, ali učinak je neznatan)

35. Stranica za praćenje satelitawww.n2yo.com • Omogućava pregled svih registriranih i lansiranih satelita po različitim kriterijima- serijskom broju, internacionalnoj oznaci, imenu ili datumu lansiranja • Stranica omogućava pregled različitih podataka o satelitu: trenutačnu poziciju, putanju za idućih 4-5 dana, područje vidljivosti satelita, visinu, trenutačnu geo. Širinu i dužinu, brzinu, perigej i apologej, nagib, period, datum lansiranja, matičnu svemirsku agenciju ... • Izvori karata: Google Maps, TerraMetrics, NASA, Tele Atlas, INEGI

36. Stranica www.ip2location.com • Nudi uslugu povezivanja ip adrese sa geografskim položajem treće osobe • Osim toga nudi informacije o državi, predbroju države, gradu, poštanskom broju mjesta i vremenskoj zoni u kojoj se zadana IP adresa nalazi • Usluga se odvija u stvarnom vremenu (99.9% točnost podataka) preko XML aplikacije • Financiran od strane mnogih tvrtki i instituta, podržava C++, Java, ASP... • Koristi se u zdravstvenim uslugama, gospodarstvu, ekonomiji, surfanju na Internetu

37. Stranica www.ip2location.com • Princip rada: ulazni podatak je IP adresa. Nakon unosa iste, izlaz daje prethodno navedene podatke • Primjer:

38. www.itouchmap.com • Usluga vrlo slična prethodno opisanoj, samo što ova usluga nudi pozicioniranje putem karte, a ne tablični zapis podataka • Karte koje se koriste za uslugu su visokokvalitetne satelitske snimke Zemljine površine koje se koriste za Google Earth i Google Maps aplikacije • Ovisno o satelitu kojim su snimljene, rezolucije se kreću od 15 m do čak 15 cm (snimljene satelitom Landsat) • Osim vektorskih koriste se i rasterske snimke visoke razlučivosti za sva područja veće naseljenosti i važne geografske lokacije

39. Primjer prikaza itouchmap za FER:

40. U izradi prezentacije sudjelovali: Željko BalagovićGoran BanjeglavHrvoje BrlekKrešimir MladičekLorena RačićMartin SoldićAna ŠeronjaTomislav Tolić Zavljajujemo na pažnji  The End