Saját telekommunikációs műholdja lesz Magyarországnak

Bevezetés – műholdas szolgáltatások

A műholdas szolgáltatások általában a földi rendszereket kiegészítő, gyakran helyettesítő szolgáltatások, ahol az átjátszóállomás szerepét egy Föld körüli pályán keringő műhold tölti be. A műholdakon keresztül megvalósuló szolgáltatásokat három nagy csoportba soroljuk:

1. Kutató műholdrendszerek – LEO (Low Earth Orbit, pályamagasság 200–2000 km) és GEO (Geostationary Earth Orbit, pályamagasság 36 ezer km) pályás távérzékelő és kutató műholdak;
2. Globális navigációs rendszerek – GNSS (Global Navigation Satellite Systems): NAVSTAR, GPS, GLONASS, GALILEO, IRNSS, BEIDOU közepes magasságú MEO (Medium Earth Orbit) műholdakkal;
3. Távközlő rendszerek – műsorszóró műholdak rendszere (BSS, pl. EUTELSAT, ASTRA, HOTBIRD, SKY holdak), valamint a fix (EUTELSAT, INTELSAT, VSAT) és a mobil (IRIDIUM, INMARSAT-BGAN, THURAYA) telefon-, illetve az internet- (BusinessCom Networks, THURAYA) szolgáltatások.

A műholdas távközlés kezdete

Arthur C. Clarke 1945 októberben a Wireless World szaklapban publikálta „Extra-Terrestrial Relays – Can Rocket Stations Give Worldwide Radio Coverage?” címmel a geoszinkron pályán elhelyezett, három műholddal megvalósítható globális, vezeték nélküli telekommunikáció ötletét. A rakétatechnika fejlődésével 1958-ban bocsátották fel az első távközlési átjátszó funkciójú műholdat, 1964-ben pedig a Syncom–3 nevű, első geoszinkron kommunikációs műholdat.

Távközlési célokra passzív vagy aktív üzemmódú műholdak használhatóak. Az első passzív üzemmódú műholdak az 1960-ban és 1964-ben indított, fémezett ballon kialakítású ECHO műholdak voltak. A passzív működésű műholdakat néhány kezdeti kísérlet után a gyakorlatban nem alkalmazzák, mert a visszaszórt jel csak nagyméretű földi antennákkal és extrém kicsi zajú vevőberendezéssel vehető. Az aktív távközlési műholdak átjátszáshoz szükséges elemei az antennák (egy- vagy többnyalábú), vevőberendezések, erősítők, keverők, szűrők és adóberendezések. Az első kísérleti aktív műhold a SCORE (Signal Communications Orbiting Relay Experiment) projekt keretében 1958-ban fellőtt, 68 kg tömegű műhold volt, amit a 230 kg tömegű Courier–1B követett 1960-ban, amely 17 napig működött (2 GHz-es üzemi frekvencián 55 kbps adatsebességű beszéd-, távíró- és faxkommunikációt tett lehetővé).

A műholdas távközlés fontosabb rendszerei

A távközlési műholdrendszerek legfontosabb típusai az ITU rádiószolgálati felosztása szerint:

• Állandó helyű műholdas szolgálatok (Fixed Satellite Service, FSS);
• Mozgó műholdas rendszerek (Mobile Satellite Service, MSS);
• Műsorszóró műholdas rendszerek (Broadcast Satellie Service, BSS);
• Űrkutatási rendszerek (Space Research Service, SRS);
• Helymeghatározó műholdas rendszerek (Radiodetermination Satellite Service, RSS);
• Műholdak közti szolgáltató rendszerek (Inter Satellite Service, ISS);
• Amatőr műholdas rendszerek (Amateur Satellite Service, ASS).

Ma a legjelentősebb terület a mobiladat- és mobiltelefon-szolgáltatás. Az MSS rendszerek előnye a globális szolgáltatás (a földfelszíni rádiós és vezetékes hírközlés összeomlása esetén is). A műholdas telefonszolgáltatások két fő fajtáját különböztethetjük meg:

1. Az alacsony pályás (LEO) szolgáltatások közé tartoznak az IRIDIUM és GLOBALSTAR rendszerek. Általános jellemzőjük, hogy a bázisállomások szerepét betöltő műholdak LEO pályán keringenek. A LEO pályán 40–80 közötti műholdszám biztosítja a teljes lefedettséget. Mindkét rendszer keskeny sávú adatátvitelre alkalmas (tipikusan adat és beszéd). A GLOBALSTAR mindig egyetlen műholdas összeköttetést épít be az átviteli csatornába, így a műholdhoz legközelebbi földi vevőpontra sugározza az átvitt jelet, amely ezután a földi hálózaton jut el a hívott félhez. Az IRIDIUM rendszer mindig a hívott félhez legközelebbi földi állomásra juttatja el a jelet az IRIDIUM rendszer műholdjai közötti ISL-eken (Intersatellite Link) keresztül. A LEO pályán a legnagyobb kihívást a holdak közti hívásátadás (handover) adatvesztésének minimalizálása jelenti.
2. A GEO pályás műholdas telefonszolgáltatók szélesebb körű szolgáltatást nyújtanak: az általános telefonos és adatátvitel mellett nagy sávszélességű internet- és Data Streaming szolgáltatást is (Broadband Global Area Network, BGAN). A GEO pályás műholdakkal a teljes földi lefedettség elvileg 3 műholddal megvalósítható, és elmarad a holdak közti hívásátadás, tehát összességében olcsóbb a rendszer. A GEO rendszer hátrányai viszont a megnövekedett késleltetési idő (~ 250 ms), a sarki területek gyengébb jelszintű ellátottsága, a nagyobb távolság miatt megnövekedő terjedési csillapítás és egy-egy műhold pályára állításának nagyobb költsége.

1. táblázat: A mobiltelefon-szolgáltatást nyújtó műholdrendszerek jellemző adatai

Magyar részvétel a műholdas távközlési szolgáltatásban

Magyarország a műholdas rendszerek fejlesztésében fedélzeti kísérleti berendezések (Wigner Fizikai Kutatóközpont, ELTE Űrkutató Csoport, MTA Űrkutató Csoport), fedélzeti energiaellátó és kommunikációs alrendszerek (BME Villamosmérnöki és Informatikai Kar HVT Űrkutató Csoport) kialakításával vesz részt. Az űrtávközlő rendszerek elemeinek fejlesztése és gyártása területén nemzetközileg is jegyzik az űripari tevékenységet végző BHE Bonn Hungary Elektronikai Kft.-t. A Solymosi János és Kazi Károly villamosmérnökök által irányított hazai cég több évtizede fejleszt és gyárt egyedi igényeket kielégítő űrtávközlő rendszereket, illetve azok elemeit. Kiemelkedően sikeresek például a SATCOM termékek (special products for Satellite Ground Support and Space borne Applications).

Műholdas távközlési szolgáltatások hazai felhasználása

A földi állomások kialakítása meteorológiai holdak APT képeinek vételére szolgáló állomás kiépítésével kezdődött (Ferencz Csaba villamosmérnök, BME, 1966). Magyarországon jelenleg 2 Intelsat, 1 Inmarsat és 1 VSAT földi állomás működik, valamint speciális, illetve kísérleti jellegű műholdfigyelő ernyők és állomások.