Telstar

Telstar — это серия американских телекоммуникационных спутников, запущенных в 1960-х годах, а также первый в мире активный ретрансляционный спутник связи, выведенный на орбиту 10 июля 1962 года. Разработанный компанией Bell Telephone Laboratories (Bell Labs) по заказу NASA, Telstar стал первым космическим аппаратом, способным передавать телевизионные сигналы, телефонные разговоры и факсимильные сообщения между континентами, что ознаменовало начало эры спутниковой связи.

История создания

Предпосылки

В конце 1950-х годов развитие ракетной техники и космических программ, особенно в СССР и США, создало предпосылки для использования искусственных спутников Земли в качестве ретрансляторов. Первый пассивный спутник связи, «Эхо-1» (запущен в 1960 году), представлял собой надувной отражатель, который не мог усиливать сигнал, что ограничивало его пропускную способность. Bell Labs, имевшая опыт в разработке радиорелейных линий и транзисторов, предложила концепцию активного спутника, который принимал бы сигнал с Земли, усиливал его и ретранслировал обратно.

Разработка и финансирование

Проект Telstar был инициирован в 1960 году. Основным подрядчиком выступила компания Bell Telephone Laboratories, а финансирование осуществлялось за счёт средств NASA (около 3 миллионов долларов) и частных инвестиций AT&T. Спутник был спроектирован под руководством инженера Джона Пирса. Разработка заняла около двух лет; ключевой задачей было создание надёжного усилителя, способного работать в условиях космического вакуума и радиации.

Запуск

Запуск Telstar-1 состоялся 10 июля 1962 года с мыса Канаверал (Флорида) с помощью ракеты-носителя «Дельта». Спутник был выведен на эллиптическую орбиту с высотой апогея около 5600 км и перигея около 950 км, наклонением 44,7 градуса. Период обращения составлял 2 часа 37 минут. Такая орбита позволяла спутнику находиться в зоне прямой видимости между наземными станциями в США и Европе в течение примерно 20 минут за один виток.

Конструкция и характеристики

Корпус и энергоснабжение

Telstar-1 имел форму сферы диаметром 0,87 метра и массой 77 килограммов. Внешняя поверхность была покрыта солнечными батареями, состоящими из 3600 кремниевых фотоэлементов, которые обеспечивали мощность до 15 ватт. Для защиты от солнечного излучения и перегрева корпус был покрыт специальной терморегулирующей краской. Внутри располагались никель-кадмиевые аккумуляторные батареи.

Коммуникационное оборудование

Основным элементом был ретранслятор, работающий в диапазоне 6 ГГц (линия «Земля — спутник») и 4 ГГц (линия «спутник — Земля»). Спутник использовал два типа антенн: всенаправленную антенну для приёма команд и телеметрии, а также рупорную антенну для передачи сигналов связи. Усилитель на борту был выполнен на основе лампы бегущей волны (ЛБВ), что позволяло увеличивать мощность принимаемого сигнала в десятки тысяч раз.

Система управления

Telstar-1 не имел двигателей для коррекции орбиты. Ориентация в пространстве осуществлялась пассивно — с помощью вращения спутника вокруг своей оси (стабилизация вращением). Для поддержания теплового режима использовались датчики температуры и система жалюзи, открывавшихся при перегреве.

Миссии и достижения

Первый сеанс связи

Уже 11 июля 1962 года, на следующий день после запуска, был проведён первый успешный сеанс передачи телевизионного сигнала. Наземная станция в Андовере (штат Мэн, США) передала изображение американского флага, которое было принято станцией в Племёр-Боду (Франция). Качество сигнала оказалось достаточно высоким, хотя из-за эллиптической орбиты сеансы длились не более 20 минут.

Историческая телевизионная трансляция

23 июля 1962 года состоялась первая в мире прямая телевизионная передача через спутник между США и Европой. В прямом эфире были показаны президент США Джон Кеннеди, который произнёс речь о значении космической связи, а также фрагменты матча по бейсболу между командами «Филадельфия Филлис» и «Чикаго Кабс». В Европе трансляцию приняли станции в Великобритании, Франции, Италии и других странах. Это событие широко освещалось в прессе и стало символом начала глобальной коммуникации.

Телефонная и факсимильная связь

Помимо телевидения, Telstar-1 использовался для передачи телефонных разговоров и факсимильных сообщений. За время работы спутника было проведено более 400 технических сеансов связи, включая тесты с передачей данных между компьютерами.

Авария и завершение работы

В ноябре 1962 года из-за воздействия радиации от ядерного взрыва в рамках операции «Starfish Prime» (высотный ядерный взрыв, проведённый США 9 июля 1962 года) произошёл сбой в работе транзисторов спутника. Повреждение полупроводниковых элементов привело к постепенному ухудшению характеристик. В феврале 1963 года связь с Telstar-1 была окончательно потеряна. Спутник продолжает находиться на орбите.

Telstar-2 и последующие аппараты

Telstar-2

Второй спутник серии, Telstar-2, был запущен 7 мая 1963 года. Он имел улучшенную защиту от радиации, более мощные солнечные батареи и модифицированную систему управления. Его масса составляла 79 килограммов, а орбита была более высокой (апогей около 10 800 км). Telstar-2 проработал до 1965 года, после чего также вышел из строя из-за радиационного воздействия.

Telstar-3 и Telstar-4

В 1980-х годах компания AT&T разработала серию спутников Telstar-3 (запуски с 1983 по 1985 год) и Telstar-4 (1990-е годы). Эти аппараты были значительно крупнее и тяжелее (до 1200 кг), использовали геостационарную орбиту и предназначались для коммерческой связи, в том числе для передачи телевизионных программ и данных. Последний спутник этой серии, Telstar-4, был выведен из эксплуатации в 2000-х годах.

Современные спутники Telstar

В XXI веке название «Telstar» используется для спутников связи, производимых компанией Loral Space & Communications (ныне — часть Maxar Technologies). Например, Telstar 18V (запущен в 2018 году) и Telstar 19V (2018 год) работают на геостационарной орбите и обеспечивают широкополосный доступ в интернет и телевещание для Северной и Южной Америки, Европы и Африки.

Научное и культурное значение

Влияние на развитие спутниковой связи

Telstar-1 доказал практическую возможность использования активных спутников для глобальной связи. Его успех стимулировал создание международных организаций, таких как Intelsat (основана в 1964 году), которая начала развёртывание глобальной системы спутниковой связи на геостационарной орбите. Технические решения, впервые применённые на Telstar (усилители на ЛБВ, солнечные батареи, системы терморегуляции), стали стандартом для последующих поколений спутников.

В культуре

Спутник Telstar дал название популярной инструментальной композиции «Telstar», записанной в 1962 году британской группой The Tornados. Песня, имитирующая звуки спутника, стала хитом №1 в США и Великобритании и считается одним из первых примеров электронной музыки в популярной культуре. Изображение спутника часто использовалось в рекламе и на почтовых марках разных стран.

Критика и ограничения

Несмотря на успех, программа Telstar имела недостатки. Эллиптическая орбита требовала множества наземных станций и не позволяла обеспечить непрерывную связь. Высокая стоимость (около 3 млн долларов за первый спутник) делала систему малодоступной для массового использования. Кроме того, уязвимость к радиации, выявленная после операции «Starfish Prime», привела к необходимости усиления защиты электроники в последующих спутниках.

Интересные факты

• Спутник Telstar-1 был построен всего за 14 месяцев.
• Наземная станция в Андовере (Мэн, США) была оснащена антенной диаметром 30 метров, которая весила 340 тонн.
• Первый телевизионный сигнал, переданный через Telstar, содержал изображение флага США и подпись «Это Telstar».
• В 1963 году спутник был задействован в экспериментах по передаче цветного телевидения, хотя массовое цветное вещание началось позже.

Источники

• NASA Historical Data Book: Volume III — Programs and Projects 1961–1965.
• «Telstar: Communication Breakthrough by Satellite» — Bell Labs Record, 1962.
• «The Telstar Satellite System» — IEEE Transactions on Communications, 1963.
• «Spacecraft and Rockets: The Telstar Story» — Smithsonian Institution Press, 1995.