История спутникового телевизионного вещания Опции

[Frocus]

Cорок лет назад советские конструкторы изобрели первую телевизионную систему "Орбита"

Cорок лет назад советские конструкторы изобрели первую телевизионную систему "Орбита", которая позволяла через искусственный спутник Земли передавать одну программу Центрального телевидения. Сегодня его называют Первый канал. Тогда же и создали знаменитую студию "Останкино". Пытались решить этот вопрос инженеры и других стран, в том числе США.

Советское изобретение оказалось технически более совершенным, чем заокеанский аналог. Система "Орбита" базировалась на спутниковой системе "Молния – Один". Ретрансляторы советского спутника по мощности превосходили американские в восемь раз. Мировая общественность признала открытие советских конструкторов.

Оксана Аунина, начальник производственно – технического отдела ОРТПЦ: "На тот момент это было глобальное явление, прогрессивное и технологически и социально прогрессивное явление".

Телевизионная сеть Первого канала "Орбита" включала всего 20 городов по всему Советскому Союзу, в том числе и Читу. Здесь телевизионную систему "Орбита" установили в ноябре 1967 года.

Оксана Аунина, начальник производственно – технического отдела ОРТПЦ: "Это было большое сооружение, диаметр приемной антенны – 12 метров. Постоянно осуществлялась подстройка под спутник. Это было гигантское сооружение".

Алюминевая тарелка весила 30 тонн. Ее мощности хватало для того, чтобы транслировать одну программу центрального телевидения на территорию областного центра и близлежащих населенных пунктов. Через семь лет подобную конструкцию установили в Краснокаменске. Радиус действия точно такой же, как в Чите – сам город и немного Краснокаменского района. Чуть позже систему "Орбита" усовершенствовали. Появилась возможность транслировать еще и радиопрограммы. Спустя тридцать три года телевизионная система "Орбита" стала неактуальной, она морально и технически устарела.

Оксана Аунина, начальник производственно – технического отдела ОРТПЦ: "В начале 2000 года в связи с развитием телевещательной и телекоммуникационной техники эти станции были демонтированы за ненадобностью".

Сегодня с приходом эры цифрового телевидения передающие антенны диаметром всего 60 сантиметров позволяют принимать более 30 теле и радиопрограмм.

http://www.broadcasting.ru/newstext.php?news_id=36879

[Гость_aleksandr-zh_*]

Введение
7 сентября 1927 года в мастерской на чердаке своего дома на Грин-Стрит в Сан-Франциско молодой изобретатель по имени Фило Тэйлор Фернсуорт (Philo Taylor Farnsworth) продемонстрировал инвесторам свое изобретение. Ему удалось передать по радио изображение толстой белой линии, нанесенной на стеклянную пластину, в устройство с маленьким круглым экраном. Он поворачивал стекло, и принимаемое изображение линии одновременно меняло свое положение. Эта демонстрация и блестяще организованная подготовка к ней позволили Фернсуорту опередить всех, кто занимался той же проблемой.
Фернсуорт и его помощники изготовили несколько прототипов и первые коммерческие приемники. Эти первые устройства в деревянных корпусах выглядели как маленькие гардеробы с оконцем в волшебный мир. Изобретатель предполагал, что люди во всем мире смогут передавать и принимать видеосигналы, но он не мог вообразить размеры индустрии, которую породило его изобретение.
***

Часть 1. Теория
Почему спутниковое ТВ?
Идея вещания через спутники разработана задолго до первого запуска спутника-ретранслятора «Молния». В 1945 году геостационарную орбиту рассчитал и предложил для спутников связи английский инженер Артур Кларк, в последствии прославившийся как писатель-фантаст. Во многих странах геостационарную орбиту называют «Пояс Кларка». Артур Кларк Рис А00.
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. Но расстояние между этими ретрансляторами не может быть большим: сигналы затухают в атмосфере, на его распространение влияет погода, всевозможные преграды: деревья, высотные строения... Наша страна занимает огромную территорию. Соответственно, для покрытия большой территории нужно множество таких ретрансляторов, что требует огромных 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!

История спутникового телевизионного вещания.
Впервые вывести летательные аппараты в верхние слои атмосферы попытались инженеры фашистской Германии, создав управляемое ракетное «оружие возмездия». В 1944 г. немецкими ракетами Фау-1 был обстрелян Лондон с целью деморализации боевого духа и выведения Великобритании из войны. В сентябре того же года немцы применили усовершенствованные Фау-2, достигавшие таких высот, что система противовоздушной обороны Лондона оказалась бессильной. Своих целей гитлеровцы не добились, но привлекли внимание множества специалистов к разработкам ракетного оружия.

Один из офицеров британской армии, будущий писатель-фантаст Артур Кларк (род. в 1917 г, умер 19 марта 2008 г.), в 1945 г. опубликовал статью о возможности превращения подобных ракет в «неземные ретрансляторы». Причем А. Кларк 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, Джон Пирс (директор по исследованиям Лабораторий Белла) ничего не подозревая о проекте Кларка, предложил похожую концепцию в разговоре с группой инженеров Принстонского университета. Кстати, он также как и Кларк, был писателем-любителем, работавшим в области научной фантастики.

Интересно, что поднять ретранслятор на возможно высокую точку при помощи самолета предлагал еще П. В. Шмаков 1937 г.. Но только 20 лет спустя, в 1957 г., во время VI Всемирного фестиваля молодежи и студентов в Москве, идею осуществили. На высоту четыре километра 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. Им предписывалось создание 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 создан Государственный союзный научно-исследовательский институт (НИИ-88). Именно этот институт стал головной организацией по всему комплексу работ в этой 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. Korolev_S.jpg
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 её 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 СМ СССР от 3 сентября 1956 года на территории нашей страны вдоль трассы полета было предписано организовать семь наземных измерительных пунктов (НИП). Задача была возложена 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 г. 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. pervij_sputnik.jpg

По заводской документации спутник назывался «ПС-1», то есть простейший спутник. Он был устроен довольно просто. Рис. pervij_sputnik_sostav.jpg
На борту спутника была установлена система терморегулирования, источники энергопитания, 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 обеспечения необходимого теплового режима корпус выполнили из алюминиевого сплава. Энергопитание 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 четырехантенная 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 при помощи сигналов специальных датчиков температуры.
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».

Реакция мировой общественности на это событие была 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 различными 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 слово общекультурного лексикона.

3 ноября того же 1957 года был запущен второй ИСЗ весом 508,3 кг. Это была уже настоящая научная лаборатория. Впервые в космическое пространство отправилось высокоорганизованное живое существо — собака Лайка.

В ноябре 1957 г. 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.


Историческая справка.
В 1965 году в СССР эксплуатировался ИЗС «Молния-1» с орбитой в виде эллипса, со сложными земными системами поворотных антенн. Сам спутник имел две параболические антенны (1 резервная).
Первая трансляция ТВ-сигнала из Владивостока в Москву при помощи советского спутника связи «Молния» в СССР осуществилась 23 апреля 1965 г. В 1966г было несколько опытных передач «Москва – Париж». В 1967 году начала действовать система Российского спутникового ТВ «ОРБИТА» Для нее использовали параболические антенны диаметром 12 метров и фокусным расстоянием 3м, усилители работали в жидком азоте. В 1975 был запущен спутник «Радуга» с периодом 23ч 54м и наклоном орбиты 0,3 градуса для расширения возможности «ОРБИТЫ».

Техническое решение оказалось настолько эффективным, что перед учеными сразу же поставили задачу обеспечить прием видеосигнала на персональные телевизоры. Теоретически проблема была решаема, но для ее практической реализации было необходимо существенно повысить мощность бортового радиопередатчика (до десятков Квт) на спутнике, что невыполнимо по сей день, так как получить энергию в космосе можно только преобразовав свет в электричество при помощи солнечных батарей и буферов-аккумуляторов, КПД которых недостаточно высок.

Во избежание эфирной каши Международный союз электросвязи разработал план спутникового ТВ-вещания, распределив позиции спутников на геостационарной орбите, каналы, уровни сигналов и т.п. Для СССР было выделено пять позиций, так как страна разбита на пять вещательных зон (10 часовых поясов), что позволяет одновременно транслировать 70 ТВ-программ. Специалисты в области спутникового вещания приняли терминологию: «индивидуальный прием» — прием на небольшие домовые антенны, «коллективный прием» — прием излучения на сложные устройства с большими антеннами и распределительными сетями. Для увеличения пропускной способности канала связи спутники могут группироваться на небольшом участке орбиты, облучая определенный район Земли, или в различных орбитальных точках, направляя передающие антенны на обслуживаемую территорию.
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 г.) с алюминиевым покрытием для отражения радиосигнала.


В США запуск первого спутника произвел настоящий шок. Оказалось вдруг, что СССР, страна, не успевшая ещё 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 потрясением 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».



Американские ученые смогли осуществить запуск первого спутника лишь 1 февраля 1958 г.
Первым спутником, при помощи которого осуществили передачу телевизионного сигнала, был американский спутник «Telstar I», выведенный на эллиптическую орбиту 10 июля 1962 г.
Рис. telstar1.jpg
Но это была не геостационарная орбита. До «пояса Кларка» США удалось добраться лишь 26 июля 1963 г. со спутником связи «Syncom 2» (Synchronous Communications Satellite)

Строительство спутника «Telstar-1» обошлось в 6 млн. долларов. По тем временам это были довольно приличные деньги. Проектирование и производство спутника были выполнены по теперешним меркам 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 спутником: 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 спутник на орбиту, специалисты компании «AT&T» (American Telephone and Telegraph) провели экспериментальный сеанс спутниковой связи между США, Англией и Францией. Впервые был осуществлен первый трансатлантический видеоперегон при помощи спутника. Зрители американского кабельного телевидения увидели изображение американского 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.

Этот 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 I» 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 тогдашним 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 I» в том, что с его помощью удалось наглядно продемонстрировать возможность использования спутников для передачи голоса, данных и видео 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.

Добавлено спустя 4 минуты 7 секунд:

это кусочек из моей книжки (надеюсь доделать всё полностью в июне)