Obrotnica do śledzenia satelitów to precyzyjna platforma obrotowa zdolna do automatycznego wyrównywania się i ciągłego śledzenia sztucznych satelitów poruszających się w przestrzeni kosmicznej. Zazwyczaj składa się z dwóch głównych części: konstrukcji mechanicznej obrotnicy i systemu kontroli śledzenia.

Główne komponenty

1. Mechaniczna obrotnica

Forma strukturalna: Zazwyczaj typu azymut-kąt elewacji, co oznacza, że może swobodnie obracać się w kierunku poziomym (kąt azymutu) i pionowym (kąt elewacji). Niektóre specjalne konstrukcje wykorzystują również osie XY lub inne formy.

System napędowy: Precyzyjne silniki (takie jak serwomotory lub silniki krokowe) i reduktory są używane do płynnego i precyzyjnego napędzania obrotnicy.

Sprzęt pomocniczy: Na obrotnicy montowane są różne urządzenia, z których najczęstszym jest antena komunikacji satelitarnej (antena paraboliczna), ale może to być również teleskop optyczny, dalmierz laserowy, radar lub sprzęt do zbierania danych wywiadowczych.

2. System kontroli śledzenia

Kontroler główny: Komputer lub dedykowany procesor, który jest "mózgiem" obrotnicy.

Algorytm śledzenia:

Śledzenie programowe: Jest to najczęściej stosowana metoda. Na podstawie znanych parametrów orbitalnych satelity (danych TLE), w połączeniu z precyzyjną lokalizacją geograficzną i czasem obrotnicy, kontroler oblicza w czasie rzeczywistym kąty azymutu i elewacji satelity, a następnie napędza obrotnicę, aby wskazywała na tę pozycję.

Śledzenie automatyczne: Stosowane głównie w komunikacji satelitarnej. Antena wykrywa siłę odbieranego sygnału satelitarnego (takiego jak sygnał radiolatarni). Jeśli sygnał słabnie, system napędza obrotnicę, aby wykonała skanowanie w małym zakresie w celu znalezienia punktu o najsilniejszym sygnale, utrzymując w ten sposób optymalne wyrównanie przez cały czas. Typowe techniki obejmują śledzenie krokowe i skanowanie stożkowe.

Czujniki: Obejmują one precyzyjne enkodery, które dostarczają informacji zwrotnych o rzeczywistej pozycji kątowej obrotnicy, tworząc pętlę zamkniętą, aby zapewnić dokładność wskazywania. Zintegrowany zostanie również odbiornik GPS w celu uzyskania precyzyjnych informacji o czasie i lokalizacji.

Główne scenariusze zastosowań

Obrotnice do śledzenia satelitów są kluczowym wyposażeniem w naziemnych systemach satelitarnych i są szeroko stosowane w:

1. Komunikacja satelitarna

Komunikacja mobilna: Zainstalowana na pojazdach, statkach i samolotach, utrzymuje stałe połączenie z satelitami komunikacyjnymi podczas ruchu, umożliwiając nieprzerwany internet, telefon i transmisję wideo.

Komunikacja stacjonarna: Używana do komunikacji alarmowej, pojazdów nadawczych wiadomości itp., wymagających szybkiego rozmieszczenia i wyrównania z satelitami.

Stacja VSAT: Niektóre terminale VSAT, które muszą śledzić wiele satelitów lub satelity na niskiej orbicie, również używają obrotnic śledzących.

2. Nauka i eksploracja kosmosu

Laserowe pomiary odległości do satelitów: Obejmuje to emitowanie impulsów laserowych w kierunku satelity i odbieranie odbitego światła w celu dokładnego pomiaru odległości między Ziemią a satelitą. Służy do określania pola grawitacyjnego Ziemi i monitorowania ruchów skorupy ziemskiej. Wymaga to, aby obrotnica miała bardzo wysoką dokładność wskazywania i prędkość śledzenia.

Obserwacja optyczna: używana do obserwacji i fotografowania przelatujących satelitów w celu katalogowania, identyfikacji morfologicznej lub badań naukowych.

3. Wojsko i obrona narodowa

Rozpoznanie elektroniczne: przechwytywanie i analizowanie sygnałów z wrogich satelitów w celu uzyskania informacji wywiadowczych.

Śledzenie radarowe: Używanie radaru do monitorowania i obrazowania określonych satelitów.

4. Telemetria i kontrola kosmiczna

We wczesnych etapach startu rakiety i wprowadzania satelity na orbitę, duże anteny naziemnej stacji kontroli muszą precyzyjnie śledzić rakietę i satelitę, aby zmierzyć orbitę, wysyłać polecenia i odbierać dane telemetryczne.

5. Przekazywanie danych

Służy to do śledzenia satelitów przekaźnikowych (takich jak chińska seria "Tianlian"). Te satelity również są w ruchu, a stacje naziemne muszą je śledzić, aby odbierać dane przesyłane z innych statków kosmicznych (takich jak statki kosmiczne, stacje kosmiczne i satelity na niskiej orbicie).