從理論上講,靜止衛星的位置與地球來說是相對靜止不動的,但是實際上它並不是經常能夠保持這種相對靜止的狀態。這是因為地球並不是一個真正的圓球,使衛星對地球的相對速度受到影響。同時當太陽、月亮的輻射壓力發生強烈變化時,由於他們所產生的對衛星的幹擾,也經常會破壞衛星對地球的相對位置。這些都會使衛星漂移出軌道,使通信無法進行。負責保持和控製自己在軌道上的位置就是軌道控製係統的任務之一。僅僅使衛星保持在軌道上的指定位置還遠遠不夠,還必須使它在這個位置上有一個正確的姿態。因為星上定向天線的波束必須永遠指向地球中心或覆蓋區的中心。由於定向波束隻有十幾度或更窄,波束指向受衛星姿態變化的影響相當大,再加上衛星距離地球表麵有36000km,姿態差之毫厘,將導致天線的指向謬之千裏。再者,太陽電池的表麵必須經常朝向太陽,所有這些都要求對衛星姿態進行控製。
2.天線係統
通信衛星的天線係統由通信天線和遙測指令天線組成。要求兩種天線體積小、重量輕、可靠性高、壽命長、增益高、波束永遠指向地球,分別采用消旋天線和全向天線。
3.轉發器係統
空間轉發器係統作為通信衛星的主體,實際上是一部高靈敏度的寬帶收發信機。其智能就是以最小的附加噪聲和失真以及盡可能高的放大量來轉發無線信號。
4.遙測指令係統
遙測指令係統的主要任務是把衛星上的設備工作情況原原本本地告訴地麵上的衛星測控站,同時忠實地接收並執行地麵測控站發來的指令信號。
5.電源係統
現代通信衛星的電源同時采用太陽能電池和化學電池。要求電源係統體積小、重量輕、效率高、壽命長。
6.溫控係統
溫控係統能使衛星內部和表麵溫度保持在允許的範圍內,否則將影響星上的電子設備的性能和壽命,甚至會發生故障。另外,在衛星殼體或天線上溫差過大的時候,往往產生變形,對天線的指向以及傳感器精度以及噴嘴的方向性等都會帶來不良影響。
7.入軌和推進係統
靜止衛星的軌道控製係統主要是由軸向和橫向兩個噴射推進係統構成。軸向噴嘴是用來控製衛星在緯度方向的漂移,橫向噴嘴是用來控製衛星因環繞速度發生變化造成衛星的在經度方向的漂移。噴嘴是由小的氣體(一種氣體燃料)火箭組成,它的點火時刻和燃氣的持續時間由地麵測控站發給衛星的控製信號加以控製。
推進係統的另一職能是采用自旋穩定、重力梯度穩定和磁力穩定等方法對衛星進行姿態控製。
這種衛星被送上天時,在與火箭分離之前由火箭中的一個旋轉裝置使它以每分鍾10~100轉的速度旋轉。旋轉的衛星好像陀螺一樣,旋轉軸始終指向一個方向,就不會隨意翻滾了。但是裝在衛星軸上的天線,卻不能隨著星體轉,所以要裝上一個消旋裝置,使天線穩穩地瞄準地球。
通信衛星的工作過程
利用通信衛星和廣播衛星傳輸廣播電視節目使衛星應用技術有了重大發展。那麼,通信衛星是怎樣工作的呢?
衛星通信係統是由空間部分和通信地麵站兩大部分構成的。空間部分是指通信衛星和地麵部分。在這一係統中,通信衛星實際上就是一個懸掛在空中的通信中繼站。它居高臨下,視野開闊,隻要在它的覆蓋照射區以內,不論距離遠近都可以通信,通過它轉發和反射電報、電視、廣播和數據等無線信號。