Od
samog početka letenje u svemir, širenje komunikacija
preko državnih granica jedan je od glavnih ciljeva istraživanja,
a razvoj satelita namijenjenih ovim zadacima pokazuje
koliko se daleko otišlo na tom području. Danas, u vrijeme
kad oružje postaje sve složenije, komunikacije su osnovni
preduvjet uspjeha na vojnom planu, bez obzira radilo
se o sprečavanju agresije ili o najefikasnijem načinu
uništenja neprijatelja. Komunikacijski sateliti djeluju
kao relejne postaje za prijenos komunikacija između
dvije ili više točaka na Zemlji. Oružane snage većinom
koriste satelitske komunikacije za prijenos glasovnih
i podatkovnih poruka, ali se mogućnosti upotrebe satelitskih
komunikacija za vojne namjene brzo šire i uključuju
područja kao što su prijenos fotografija, telekonferencije,
vođenje oružanih sistema te prijenos najrazličitijih
informacija u realnom vremenu. Vojne komunikacijske
satelite možemo podijeliti u dvije veće skupine: satelite
u kružnim i eliptičnim ne-geostacionarnim orbitama i
satelite u geostacionarnoj orbiti.
Ideja
komunikacijskih satelita pripisuje se Britancu Arthuru
Clarku, jednom od najznačajnijih pisaca znanstvene
fantastike. U Clarkeovim djelima na sjajan se način
spajaju znanstvene ideje s duhovnim optimizmom. Djela
poput Kraj djetinjstva ili
2001: Odiseja u svemiru, po
kojoj je snimljen i Oskarom nagrađen film (1968) postali
su klasici. Uspjehom Svemirske odiseje postalo je popularno
i zločesto računalo HAL 9000,
koje se prema filmu rodio 1997. godine. Dakle, godine
1945. Clarke je objavio zamisao da se emisijama s tri
satelita na putanji razmaknutoj za 120 može pokriti
cijelo naseljeno područje Zemlje. Na toj putanji, koja
se nalazi u ravnini ekvatora Zemlje, satelit bi se kretao
od zapada prema istoku na visini oko 35900 km iznad
površine Zemlje, pri čemu bi kutna brzina satelita bila
jednaka kutnoj brzini točke na ekvatoru ispod satelita.
Stoga, satelit za promatrača sa Zemlje miruje. I baš
ta "nepomičnost" omogućuje da antene zemaljskih
stanica koje šalju i primaju signale mogu biti usmjerene
na određenu točku neba. To pak znači da prijemnici mogu
biti jednostavni za rukovanje i - jeftini. Kod umjetnih
satelita gravitacija se iskorištava kao centripetalna
sila, te uz potrebnu kružnu brzinu može prisiliti satelit
na kruženje npr. oko Zemlje. No, jednostavnom formulom
koja nakon izjednačavanja centrifugalne sile (koja nastoji
satelit izbaciti u svemir) i sile Zemljine gravitacije
(uz uvjet da je ophodno vrijeme jednako jedan dan),
daje polumjer kružne staze geostacionarnog satelita,
poigrao se 1929. godine, još petnaestak godina prije
Clarka Hermann Noordung alias Herman
Potočnik, što mu priznaje i sama NASA. Ono
što je nama interesantno jest da je Potočnik Slovenac,
ali rođen u našoj Puli, tadašnjoj austrougarskoj ratnoj
luci. Potočnikov rad na svemirskoj problematici je kamen
temeljac sličnih istraživanja u Njemačkoj, te je vodio
i Wernhera von Brauna, kasnije tehničkog
direktora njemačkog postrojenja u Peenemünde-u u kojem
su se proizvodile rakete V-2, posebice
mrske Britancima. Von Braun je poslije II. svjetskog
rata postao značajna američka akvizicija, te je postavljen
za direktora NASA Marshall Space Flight Center dok su
se razvijale rakete Saturn V.
Prvi
pokušaji uspostavljanja veze preko satelita služili
su u čisto propagandne svrhe. Koncem 1958. lansirana
je Atlas raketa s opremom za emitiranje
božićne poruke predsjednika Eisenhowera,
bez sumnje namijenjene onima koji su vjerovali da su
Sjedinjene Američke Države na začelju tehnološkog razvitka.
No vrlo brzo potom NASA i Ministarstvo obrane započinju
vlastita istraživanja, često i ponavljana, za najbolje
iskorištavanje svemira u interkontinentalnim komunikacijama.
No,
prava je komunikacijska revolucija počela satelitima
Echo (Jeka) i Telstar.
Dok je Echo, zapravo veliki balon s aluminijskom oplatom
koja je reflektirala radio signale, bio prvi pravi (i
jedan od najvećih ikada sagrađenih komunikacijskih satelita),
Telstar je imao ugrađene uređaje za pojačavanje signala.
Počela je svemirska utrka koja je samo intenzivirala
hladni rat. Sputnjik je izazvao i mnoge druge promjene
u Americi. Naime, američki su stratezi procijenili da
će naglasak na matematici i općenito znanosti u sovjetskom
obrazovnom sustavu pružiti neprijatelju stratešku prednost
od 10 godina. Američki Kongres je prepoznavši stratešku
vrijednost obrazovanja, usprkos proračunskom manjku,
izglasovao zakon da se iz budžeta odvoji tada ogromna
suma od milijardu dolara za poboljšanje obrazovnog sustava,
nabavku znanstvene opreme te stipendije nadarenim učenicima
i studentima. Sputnjik je također inicirao i rasprave
o korjenitoj i sustavnoj reformi američkog obrazovnog
sustava, te rasprave o novim nastavnim planovima. Počele
su se primjenjivati i nove nastavne metode glede unapređivanja
samog procesa učenja. Naglasak je stavljen na eksperimentalnu
nastavu, a ne samo učenje činjenica napamet.
Satelit
Echo NASA je lansirala 1960. godine i odbijanjem radio-valova
vježba prijem emisija iz svemira. Ured za napredne istraživačke
projekte (Advanced Research Projects Agency,
ARPA), armijski ogranak za znanstvena istraživanja,
šalje letjelicu Courier 1 u putanju
visoku 1.600 km. Postalo je jasno da želje dvije vrlo
različite grupe korisnika neće tako lako biti usklađene,
pa dok NASA započinje projekte Rebound,
Relay, Syncom i Telstar,
namijenjene znanstvenoj provjeri projekta koji bi se
mogao pretvoriti u unosan posao, Ministarstvo obrane
formulira svoje programe.
Samo
četiri mjeseca nakon lansiranja prve američke svemirske
letjelice, Ured za napredne istraživačke projekte osniva
savjetničko tijelo za svemirske komunikacije, i to dovodi
do niza novih prijedloga. To rezultira specificiranjem
svojstava potrebnih ratnom zrakoplovstvu i jedinicama
veze (Army Signal Corps). Predložena su tri projekta:
projekti Steer i Tackle,
za patrolne i posebne zadatke u polarnoj putanji, te
projekt Decree, za letjelicu u stacionarnoj
putanji iznad ekvatora, za prenošenje informacija. Ova
su tri programa ujedinjena u pothvatu nazvanom Advent,
i to baš u vrijeme pripreme Echo leta, sjedinjujući
istraživanja započeta projektom Courier s operativnim
potrebama stvaranja mreže stacionarnih komunikacijskih
satelita. Projekt Advent živi jedva dvije godine, a
već je zamijenjen nizom manjih letjelica lansiranih
uz druge satelite, namijenjene drugim zadacima. Zajedničke
operativne potrebe konačno su dovele do stvaranja Početnog
obrambenog satelitskog komunikacijskog sistema (Initial
Defense Satellite Communications System, IDSCS)
s nekoliko letjelica u stacionarnoj putanji oko Zemlje.
Pokusne je komunikacijske orbitalne letjelice lansirane
zajedno s drugima razvijao laboratorij Lincoln,
i to pod nazivom Lincoln Experimental Satellites,
ili skraćeno LES.
IDSCS,
DSCS
Nekoliko
je putanja pogodno za komunikacijske svrhe. Vrlo niske
orbite s priličnim nagibom prema ekvatoru imaju dosta
ograničenu vrijednost, za razliku od visokih kad je
satelit dugo nad korisnikovim radio-horizontom. Stacionarna
putanja je u svakom slučaju idealna jer se letjelica
ne miče u odnosu na zemaljsku opremu. Tu je vrstu orbite,
s upravo tom ulogom, odmah po drugom svjetskom ratu
predlagao i Arthur C. Clarke. S druge strane, satelit
je prilično udaljen od Zemlje pa uređaji za prijem signala
moraju biti vrlo osjetljivi. Uređaji u orbiti ne mogu
emitirati snagom zemaljske opreme, pa će uhvaćeni i
preneseni signali biti slabi u usporedbi s konvencionalnim
vezama. Točka u svemiru može se iskoristiti i za postavljanje
jednostavnog reflektora, no to nije od naročite koristi
kad se radi o tajnim vojnim podacima i informacijama
jer bi ih bilo lako ometati. U svakom slučaju, jačina
primljenog signala bila bi još mnogo slabija.
Stoga
se ratno zrakoplovstvo SAD odlučuje za male satelite
mase 45 kg, s prijemnikom koji je signale sa Zemlje
primao na frekvenciji 8 GHz, i odašiljačem koji ih je
slao natrag na frekvenciji 7,2 GHz. IDSCS
letjelice su imale oblik poliedra s 24 stranice obložene
fotovoltaičnim ćelijama, promjera 91, a visine 81 cm.
Lansirane su nosačem Titan 3C-Transtage
sposobnim da u stacionarnu putanju donose teret od 1,6
tone, a prema planu ih je trebalo biti ukupno 26. Bile
bi postavljene u nešto nižu putanju, na visini od 34
tisuće kilometara, tako da bi se u odnosu na promatrača
na Zemlji ipak polako pomicale - od horizonta do horizonta
prelazile bi za oko 4 i pol dana. Snažna raketa-nosač
najednom nosi sedam ili osam IDSCS satelita, a posljednji
stupanj, Transtage, služi za točno postavljanje u orbitu.
Prva
grupa od sedam letjelica uzlijeće 16. lipnja 1966, no
drugi pokušaj, dva mjeseca kasnije, propada jer je prilikom
lansiranja eksplodirao nosač. Osam novih satelita ipak
polijeće u siječnju 1967, tri se pridružuju u srpnju,
a posljednjih osam u lipnju 1968. Tako je u putanju
postavljeno svih 26 letjelica, razdvojenih za prosječno
14 stupnjeva geografske duljine, koje se polako okreću
oko planeta. Za to se vrijeme nastavlja rad na pokusnim
LES satelitima, ispitujući nove komunikacijske mogućnosti
primjenjive u drugoj fazi, koja će pod imenom Obrambenog
satelitskog komunikacijskog sistema (Defense
Satellite Communication System - DSCS) koristiti
stacionarnu putanju i mnogo veće letjelice.
Početnu
seriju od 26 IDSCS satelita izgradila je tvrtka Ford
Aerospace, s predviđenim životnim vijekom od
18 mjeseci. Imali su ograničene komunikacijske mogućnosti,
sa samo jednom toroidalnom antenom. Faza 2
s DSCS mrežom početak rada koje je planiran koncem 1971,
trebala je ispuniti sve zadatke za čitavo desetljeće,
što će reći ostvariti globalnu teleks vezu, te prijenos
podataka i razgovora između jedinica armije, mornarice,
zrakoplovstva i pomorske pješadije.
DSCS-2
satelite izradila je prema specificiranim zahtjevima
tvrtka TRW iz Redondo Beacha u Kaliforniji,
pod kontrolom Uprave za obrambene komunikacije (Defense
Communications Agency). U prvo je vrijeme naručeno šest
letjelica, s dvije pokretne tanjuraste antene uskog
snopa i dvije širokog, od kojih je jedna služila za
prijem, a druga za odašiljanje. Tanjuraste antene će
se usmjeravati prema relativno malim područjima na površini
Zemlje, omogućujući korištenje malih stacionarnih ili
pokretnih stanica. Druge će dvije pokrivati čitavu stranu
planeta pod satelitom. Antene uskog snopa usmjeravat
će emisije na područje promjera 1600 km.
Komunikacijska
oprema i antene postavljene su na platformu odvojenu
od trupa valjkaste letjelice koja je rotacijom oko uzdužne
osi stabilizirana u prostoru. Dio koji se ne okreće
omogućavao je točno usmjeravanje antena, a fotovoltaične
ćelije stvarale su dovoljno električne energije za pravilan
rad. U početku je to bilo oko 500 vata, no zbog smanjivanja
efikasnosti ćelija na koncu trogodišnjeg razdoblja to
je iznosilo oko 390 vata, ipak dovoljno da namiri potrebnih
245 vata koliko je trošila oprema satelita.
Kako su DSCS-2 sateliti trebali biti postavljeni 36.000
km nad ekvatorom, s nagibom putanje od 3 stupnja, nisu
bili potpuno stacionarni već su na nebu opisivali osmicu,
gibajući se 3 stupnja na sjever, i isto toliko na jug.
Antene uskog snopa imale su uređaj za poništavanje tog
gibanja, pa su uvijek bile usmjerene točno kamo je trebalo.
U usporedbi s IDSCS satelitima, letjelica Faze 2 bila
je velika i masivna. Duljina je iznosila gotovo 4 metra,
promjer skoro 3 metra, a svaki je DSCS-2 satelit imao
masu od 570 kg. Odašiljači letjelice šalju posebne šifrirane
signale potrebne za usmjeravanje prijemnih antena na
Zemlji. Radio-emisija s planeta odašiljala je na frekvenciji
između 7,2 i 7,4 GHz ako se radi o širokom snopu, odnosno
7,5 do 7,7 GHz za uski. Primljene informacije satelit
šalje do druge zemaljske stanice, recimo na drugoj strani
Tihog oceana, na frekvenciji između 7,9 i 8,1 GHz, odnosno
8,1 i 8,4 GHz.
Stacionarne
zemaljske stanice ovog sistema opremljene su antenama
promjera 18,3 m, dok su pokretni prijemnici, pa i oni
na brodovima, imali tanjure promjera 1,8 m. Od samog
je početka sistem DSCS-2 bio namijenjen strateškim i
taktičkim komunikacijama između stacionarnih i pokretnih
stanica, podržavajući obrambene interese širom svijeta
u opsegu sasvim nedostižnom prijašnjom tehnologijom.
Broj
DSCS-2 satelita neće biti tolik kao kod prethodnih prototipskih
sistema, pa će svaki nositi i mali motor za pomicanje
iz jedne putanje u drugu. Dogodi li se da zakaže jedan
među njima, recimo onaj nad Indijskim oceanom, jedan
iz atlantske regije premjestit će se oko planeta na
novo mjesto i preuzeti dužnosti pokvarenog. Tako će
se prvi put zaista čitava Zemlja opasati komunikacijskom
mrežom, a informacije će od zemaljskih stanica preko
satelita stizati do odredišta.
Radom
DSCS sistema upravljat će se iz Zrakoplovnog centra
za kontrolu satelita (Air Force Satellite Control Facility),
jedinicom Sistemske komande ratnog zrakoplovstva (Air
Force Systems Command) smještenoj u Sunnyvale stanici
u Kaliforniji. One u New Hampshireu, Kaliforniji, te
na Havajima, Guamu, Grenlandu i otoku Diego Garcia u
Indijskom oceanu, prate, komuniciraju, šalju naredbe
i obrađuju podatke dobivene iz DSCS mreže. Svaka od
dviju tanjurastih antena pomiče se prema naredbama iz
bilo koje od spomenutih zemaljskih stanica.
Zrakoplovstvo
je prilično promjenjive sreće u ostvarivanju globalne
komunikacijske mreže. Prva su dva satelita uspješno
lansirana 2. studenog 1971. jednim nosačem Titan
3C, a i drugi je par uspješno stigao u putanje
13. prosinca 1973. No, uskoro po polijetanju s lansirnog
tornja u Cape Canaveralu 20. svibnja 1975. otkazuje
sistem navođenja Titana pa treći par ne dolazi u odgovarajuću
orbitu. Do tada je od tvrtke TRW naručeno još šest satelita,
a prva dva iz te serije polijeću 12. svibnja 1978. Slijedeći
par je poslan u orbitu 25. ožujka 1978, ali je zbog
otkazivanja motora drugog stupnja rakete-nosača izgubljen.
Uspješnim lansiranjem u prosincu iste godine završava
se prva proizvodna serija satelita.
Ministarstvo
obrane naručuje 1977. još četiri letjelice tipa DSCS-2,
što povećava broj na ukupno 16. U ovu seriju TRW ugrađuje
poboljšanja namijenjena pojačavanju emisijske snage
odašiljača. Prvi par treće, modificirane, grupe uzlijeće
u studenom 1979, nadopunjujući postojeći sistem u kojem
su neki od već lansiranih satelita prestali s radom.
Uprava za obrambene komunikacije planira četiri ispravne
DSCS letjelice u putanji, po jednu nad Atlantskim i
Indijskim oceanom, jednu nad istočnim, i jednu nad zapadnim
dijelom Pacifika. Dvije ťrezerveŤ spremne su da odu
do željene geografske duljine, ili da zamijene neku
od prije spomenutih.
Nedostatak
odgovarajuće pokrivenosti, teoretski nedostignute čak
ni letom u studenom 1979, jer jedna od ťrezerviŤ nije
radila, a ostale su letjelice došle do kraja radnog
vijeka, tjera Ministarstvo obrane da zadatke DSCS serije
prebaci na druge NATO satelite, o kojima ćemo govoriti
kasnije. Zakočena na početku nedostatnim sredstvima
Pentagona, Faza 2 DSCS sistema vukla se od jednog tehnološkog
ili proizvodnog problema do drugog, nikad ne ispunjavajući
planirane ciljeve.
Nekoliko
nepredvidljivih teškoća odužilo je Fazu 2 do razdoblja
priprema Faze 3, za sasvim drukčiju generaciju komunikacijskih
satelita. Oni su trebali zamijeniti DSCS-2 seriju s
konca sedamdesetih godina. Poteškoće svih vrsta, a posebice
manjak financijskih sredstava, pomiču prvo lansiranje
na 1981, a zakočena je i narudžba za operativnu seriju.
Tek nakon uspjeha pokusne faze, po dokazivanju svojstava
Pentagon će odlučiti hoće li prihvatiti seriju satelita
tako potrebnih Upravi za obrambene komunikacije.
Za
razliku od modela Faze l i 2, koji su vrtnjom od 150
i 60 okretaja u minuti stabilizirani u orbiti, sateliti
Faze 3 su položajne stabilizirani poput
meteoroloških letjelica Block 5D, što
se općenito govoreći pokazalo mnogo uspješnijim rješenjem.
Proizvodi ih General Electric koji
je potrebno iskustvo u izradi stabilnih orbitalnih platformi
dobio izradom Nimbusa, meteoroloških
istraživačkih satelita, i Landsat letjelica
za proučavanje geoloških bogatstava našeg planeta, tako
da je na natječaju uspio dobiti posao s DSCS-3.
Svaki je satelit kutija dugačka 2,8 m široka 1,9 m i
visoka 1,9 m, a na sebi nosi dva sklopiva solarna ťkrilaŤ
s fotovoltaičnim ćelijama. Prilikom lansiranja letjelica
ima masu od 885 kg; nakon što se utroši manevarske gorivo
preostaje oko 748 kg, oko 220 kg više od modela DSCS-2
koji zamjenjuje. Raspon ťkrilaŤ u orbiti iznosi 11,6
m. Kao što smo rekli, satelit je stabiliziran u sve
tri osi, što znači da se može trajno usmjeriti prema
Suncu pa velika površina fotovoltaičnih ćelija omogućuje
stvaranje 1100 vata električne energije potrebne za
rad upravljačke i komunikacijske opreme.
DSCS-3 koristi šest radio-kanala, dva više od prethodne
serije. Osim toga, pouzdanost sistema mnogo je veća,
s predviđenim vijekom trajanja duljim od deset godina;
dakle, dvostruko većim od DSCS-2. Dvije složene, elektronički
upravljane antene nose po 19 elemenata, što drugim riječima
znači da rade kao višestruki prijemnici i predajnici;
jedina prijemna antena ima kapacitet od 61 elementa,
odnosno 61 prijemnika, fazno i/ili amplitudno moduliranih
za rad s odgovarajućom zemaljskom stanicom, a može se
usmjeriti i prema neprijateljskim uređajima za ometanje
radio-emisija. Sateliti nose i antenu promjera 91 cm
za rad s manjim pokretnim prijemnicima i odašiljačima.
Dodatnu sistemsku podršku pružaju dvije antene širokog
snopa za pokrivanje čitave zemljine hemisfere. Uređaji
za prebacivanje frekvencijskog područja omogućuju prijem
signala na UKV (ultrakratkovalnom) području i slanje
na istoj frekvenciji, odnosno prijem na SKV (superkratkovalnom)
i odašiljanje na UKV području. Četiri primarna pojačala
s valovodom stvaraju 10 vata emisijske snage, s dva
dodatna od po 40 vata daju ukupno 120 vata, ili tri
puta više od opreme na DSCS-2 letjelicama.
Uređaji
za prebacivanje frekvencije omogućuju povezivanje bilo
koje kombinacije valovoda ili antena između prijemnika
i odašiljača. Na primjer, signal uhvaćen na prijemnoj
anteni može se poslati do 40-vatnog odašiljačkog pojačala
preko pomoćnih antena, upravljivog paraboličkog tanjura
ili neke njihove kombinacije. Radne frekvencije satelita
su jednake onima iz serije DSCS-2, uz dodatne kanale
za telemetriju i slanje naredbe na SKV području.
U
dvije godine koliko je program zakasnio od predviđenog
prvog datuma lansiranja u 1979, manje preinake i ostali
zastoji pružaju priliku za značajnu izmjenu zaštitnog
sistema satelita za obranu od smetnji i jakih elektromagnetskih
impulsa upravljenih prema njemu s namjerom uništavanja
komunikacijske ili upravljačke elektroničke opreme.
Ovo ťutvrđivanjeŤ je tim potrebnije znaju li se sovjetska
dostignuća na području uništavanja letjelica u svemiru.
Dođe li do ratnog sukoba između supersila, komunikacijski
i obavještajni sateliti bit će prvi na udaru jer o njima
bitno ovisi razvoj događaja. Programska satnica modela
DSCS-3 znatno je izmijenjena nakon odluke Ministarstva
obrane o proizvodnji svega dva prototipa. Prvi DSCS-3
poletjet će s Canaveralskog lansirnog tornja na Titanu
3C, i to zajedno s trećim poboljšanim satelitom DSCS-2.
Taj nosač ima pojačani treći stupanj za podizanje veće
mase letjelice DSCS-3. Slijedeći ťpaketŤ, sastavljen
od drugog prototipa DSCS-3 i posljednjeg prepravljenog
DSCS-2, polijeće 1982. godine, godinu dana nakon prvog
leta. Raketa-nosač je novi model Titana,
nazvan 34D, razvijen kao rezerva za
prve letove raketoplana koji će s vremenom zamijeniti
sve dosadašnje tipove letjelica za jednokratnu upotrebu.
DSCS oprema podržava sistem strateške obrane Sjedinjenih
Država, te globalnu komunikacijsku mrežu vojnih snaga,
čuvajući infrastrukturu Nacionalne komandne uprave (National
Command Authority), živčanog sustava koji bi upravljao
zbivanjima u slučaju svjetskog rata. Donekle specifične
potrebe američke ratne mornarice nastoje razviti dodatne
mogućnosti komunikacijskih satelita u modelu Fltsatcom,
ime koje je izvedeno prema funkciji koju ispunjava:
satelitske komunikacije flote (Fleet Satelitte
Communications).
FLTSATCOM,
AFSATCOM, MARISAT, LEASAT, TACSAT
Spoznaja
o značajnosti uloge američke ratne mornarice u uvjetima
sve brojnije sovjetske flote potiče koncem šezdesetih
godina specifikaciju osobina novog satelita, a uspješnim
manevrima u Pentagonu, mornarici je 1972. dozvoljeno
da od tvrtke TRW naruči izradu Fltsatcom
sistema. Planovi su govorili o prvom lansiranju 1975,
a mrežu je trebalo sačinjavati pet letjelica u putanji
oko Zemlje.
Zastoji,
međutim, usporavaju realizaciju i ovog programa, pa
je mornarica prisiljena izraditi novi plan, nazvan Gapfiller
(Zakrpa), samo ime kojeg govori o čemu se radi. Na civilnim
pomorskim satelitima Marisat iznajmljuje
se prostor za opremu; Ministarstvo obrane mora učiniti
sličan korak pa plaća velike svote za komunikacijske
kanale na civilnim letjelicama. Na ovim se primjerima
vidi dokle je dovela nebriga i smanjivanje budžeta prijašnjih
administracija.
Fltsatcom
sistem je namijenjen svjetskoj mreži UKV i SKV komunikacija
za podršku najhitnijih zadataka američke mornarice i
zrakoplovstva, ovog posljednjeg roda vojske preko Afsatcom
veza koje ne traže posebne letjelice već se prijemnici
i odašiljači ugrađuju u druge, uključujući i Fltsatcom.
Mornarička komanda elektroničkih sistema (Naval
Electronics Systems Command) upravlja programom,
a NASA lansira satelite iz Cape Canaverala na Atlas-Centaur
nosačima. Osnovna ideja projekta govori o postavljanju
barem tri satelita u stacionarnu putanju nad Zemljom
za vezu između brodova, zrakoplova i ogranaka Uprave
nacionalne komande. Letjelica se sastoji od šesterostranog
kućišta za opremu, odnosno komunikacijske uređaje, te
raketnog motora koji je dovodi u stacionarnu putanju
36 tisuća kilometara iznad Zemlje. Titan 3C
s Transtage trećim stupnjem
mogao bi ubaciti satelit u željenu orbitu bez dodatne
opreme, no Atlas-Centaur je ubacuje u putanju kojoj
je stacionarna orbita tek najviša točka elipse.
Kad
satelit stigne u apogej pali se raketni motor koji perigej
(najnižu točku putanje) podiže na istu visinu, tj. orbita
postaje kružna. Fltsatcom letjelica ima prilikom lansiranja
zajedno s raketnim motorom na kruto gorivo masu od oko
1860 kg; poslije dolaska u stacionarnu putanju, odnosno
potrošnje goriva, masa se smanjuje na samo 840 kg.
Na suprotnoj strani satelita nalazi se sklopiva parabolična
antena od nehrđajuće čelične mreže koja se u putanji
rasklapa na promjer od 4,9 m. Spiralna UKV prijemna
antena izvlači se aktiviranjem šarki s oprugama postavljenim
na jednoj strani parabolične antene. ťKrilaŤ s fotovoltaičnim
ćelijama također su sklopljena prilikom lansiranja,
a u putanji 2940 pojedinih elemenata daje prosječno
1260 vata električne energije koja se odmah troši ili
sprema u akumulatore.
Svaki
je Fltsatcom satelit hidrazinskim raketnim motorima
stabiliziran u sve tri osi, a oni omogućuju i mijenjanje
položaja u stacionarnoj putanji. Planirani životni vijek
letjelica iznosi oko pet godina. Tokom normalnog rada
satelit se naredbama iz Satelitske kontrole ratnog zrakoplovstva
(Air Force Satellite Control Facility) održava unutar
l stupnja geografske duljine od nominalnog položaja.
Svaki od njih ima 23 komunikacijska kanala na UKV i
SKV području, od kojih mornarica koristi deset, a ostali
se iznajmljuju zrakoplovstvu za Afstacom sistem komunikacija
između nuklearnih udarnih snaga. Jedan kanal služi Upravi
nacionalne komande; kroz njega bi u slučaju potrebe
prošla naredba za početak atomskog napada.
Prvi
je Fltsatcom uspješno lansiran u veljači 1978, a drugi,
treći i četvrti polijeću u svibnju 1979, siječnju 1980,
te listopadu 1980. Peta je letjelica iz serije pošla
prema putanji u kolovozu 1981. no jaki je potres prilikom
uzdizanja djelomično oštećuje. Fltsatcom oprema postavljena
je na sve brodove i podmornice flote, što znači na više
od 450 plovnih jedinica. Brodski komunikacijski terminali
koriste se i civilnim Marisat letjelicama
čiji se kanali iznajmljuju.
Izrađeni uglavnom
za potrebe ratne mornarice SAD, Fltsatcom sateliti prenose
većinu UKV i SKV veza za brodove i podmornice. No jedan
je komunikacijski kanal ťposuđenŤ zrakoplovstvu, za
njegov Afsatcom program. Neslužbeni
ugovor odudara od uobičajene prakse iznajmljivanja slobodnih
kapaciteta drugih vojnih ili civilnih letjelica. Upravo
zato će se u nasljednicima Fltsatcom serije ozakoniti
posudba kanala za vezu, a putem jedinstvenog projekta
koji će Hughes Communication Services (HCS)
ostvariti izradom Leasat satelita,
američka će vlada doći u situaciju da plaća korištenje!
HCS se financira iz privatnih izvora, a prva će sredstva
izvana dobiti tek po postavljanju satelita u putanju.
Na odabrana mjesta stacionarne orbite (iznad Antlantika,
Indijskog oceana, te Pacifika), za koju će godinu stići
četiri Leasat letjelice, a preko njih će se obavljati
sav UKV promet Ministarstva obrane SAD. Premda prvenstveno
namijenjen korisnicima iz ratne mornarice, Leasat će
upotrebljavati i kopnena vojska, zrakoplovstvo i jedinice
pomorske pješadije. Zemaljske stanice će biti izgrađene
na otoku Guam, Havajima, u Kaliforniji i Virdžiniji,
a komandni centar pod upravom Pomorskog telekomunikacijskog
operativnog centra (Naval Telecommunications Command
Operations Center) bit će smješten u Los Angelesu.
Leasat je veliki
satelit koji u potpunosti iskorištava teretni prostor
raketo-plana, još jednu prednost za konstruktore letjelica.
Fltsatcom serija je lansirana nosačima Atlas-Centaur
koji dopuštaju maksimalni promjer od 2,7 m, dok najjača
raketa na raspolaganju Ministarstvu obrane, Titan
3C, ima prostor za teret širine 3 m. Mnogo
veći spremnik raketoplana promjera 4,6 m omogućuje optimalnu
konstrukciju, i Hughes je to sasvim iskoristio.
Leasat je valjkastog oblika, promjera 4,2 a visine 4,3
m; nakon rasklapanja antena na vrhu, duljina se povećava
na gotovo 6,2 m. Fotovoltaične ćelije na trupu osiguravaju
1260 vata električne energije čak i nakon pet godina
upotrebe u svemiru. Nekoliko pogonskih sistema služi
za dolazak u stacionarnu putanju, pretvaranje izdužene
putanje u kružnu, te manje promjene položaja. Space
Shuttle će ponijeti satelit do visine od 296
km. Nakon što ga dvije opruge izbace iz teretnog prostora,
Leasat će se aktiviranjem malih raketnih mlaznica zavrtjeti
oko uzdužne osi. Paljenjem glavnog motora u trajanju
od jedne minute letjelica polazi prema geostacionarnoj
putanji. Ta je pogonska jedinica, ugrađena u tijelo
satelita, nešto prerađeni motor trećeg stupnja Minuteman
projektila. Kad se potroši kruto gorivo na scenu stupa
sistem s tekućim, zadužen za ulazak u geostacionarnu
putanju. Njegovi su motori slični onima na Apollo
letjelicama. Kad Leasat stigne do visine od 36 tisuća
kilometara, motori se ponovno pale, podižu perigej,
odnosno pretvaraju eliptičnu orbitu u kružnu. Jedan
unutrašnji dio satelita okreće se u suprotnom smjeru
od satelita, što drugim riječima znači da miruje prema
Zemlji. Na njega je učvršćena oprema za upravljanje,
telemetriju i komunikacije. Prilikom izbacivanja iz
raketoplana, Leasat ima masu od gotovo 7 tona, ali se
utroškom goriva ona smanjuje na 1,3 tone. Komunikacijska
oprema ima kapacitet od 13 UKV kanala na frekvencijama
od 244 do 317 MHz. Poput NATO-4 satelita, životni mu
je vijek dulji od deset godina, što se kod suvremenih
svemirskih letjelica može gotovo smatrati standardom.
Leasat je prvi satelit koji se naprosto mora lansirati
raketoplanom jer veliki promjer ne dopušta korištenje
drugih postojećih nosača.
SKYNET
Ministarstva
obrane i tehnologije Ujedinjenog Kraljevstva financiraju
razvoj sistema Skynet, koji se već 1969. pojavljuje
kao veza između domovinskih i prekomorskih snaga na
moru i kopnu. Još 1966. engleska vlada potpisuje sporazum
sa Sjedinjenim Američkim Državama o satelitskom sistemu
kojeg će izraditi tvrtke Ford Aerospace.
Britanske je interese u tom sporazumu zastupalo ratno
zrakoplovstvo SAD. Skynet 1, s radnim
frekvencijama između 7 i 8 GHz, postavljen je u stacionarnu
orbitu nad Indijski ocean u studenom 1969, a služio
je za veze između Bliskog i Dalekog istoka.
Skynet
2, lansiran devet mjeseci kasnije, nije uspio
stići u stacionarnu orbitu jer je zakazao raketni motor
za manevriranje. Ovaj drugi satelit je zajedno s prvim
trebao zadovoljiti britanske potrebe za komunikacijama
u razdoblju od pet godina, no gubitak Skyneta 2 mijenja
planove. Tek u veljači 1974. polijeće Skynet
2A, no lansiranje ne uspijeva pa satelit ponovno
ostaje u krivoj putanji; deset mjeseci kasnije, u studenom
iste godine, u ispravnu orbitu konačno stiže Skynet
2B. Letjelica je postavljena iznad Sejšelskog
otočja, i služi za komunikacije u područjima između
srednjeg Atlantika i Australije. Za to su korištena
dva kanala, jedan na 20, a drugi na 2 MHz, s posebnim
signalom za praćenje položaja satelita.
Velika
Britanija trenutno koristi geostacionarne komunikacijske
satelite tipa Skynet 4, zadnji satelit
Skynet 4F bio je lansiran u veljači
2001. godine.
NATO
sateliti
Slijedeći
element komunikacijske mreže Zapada su NATO
sateliti financirani sredstvima zemalja članica
pakta. Sistemske specifikacije nastaju na temelju istraživačkog
rada u tadašnjem Istraživačkom i razvojnom institutu
Ministarstva zrakoplovnih veza (Ministry of
Aviation's Signal Research and Development Establishment),
smještenom u Christchurchu, Engleska. Prvi rezultat
rada bio je sistem Skynet, a iz njega se rodila misao
o satelitskom sistemu koji će povezivati sjevernoameričke
i evropske zemlje. Tokom 1967. u Bonnu je postignut
sporazum predstavnika sedam zemalja; Belgije, Kanade,
Njemačke, Italije, Nizozemske, Velike Britanije i Sjedinjenih
Država. Dogovoreno je da će sateliti biti izrađeni u
američkim tvornicama jer nitko drugi nije tada imao
toliko iskustva. Oprema je iskušana na dva leta LES
satelita, godina 1967. i 1968; izradu i ispitivanje
NATO satelita preuzima Ford Aerospace.
Namijenjen vezi glavnih gradova NATO zemalja, prvi je
satelit lansiran iz Cape Canaverala Thor-Delta nosačem
u ožujku 1970. Postavljen je iznad istočnog Atlantika,
a kontrola nad njim je u prvo vrijeme bila u rukama
ratnog zrakoplovstva SAD-a.
NATO-2
polijeće u veljači 1971, pa se taj par koristi za testiranje
novih zemaljskih stanica, odnosno komunikacijskih veza,
i to u prvom redu preko NATO sjedišta u Bruxellesu.
Drugi je satelit korišten za vezu NATO jedinica smještenih
od Turske do Sjedinjenih Američkih Država, a oba su
trebala raditi sve do 1976. kad nastupa nova programska
faza. Tada se na Delta raketi uzdiže prvi od tri NATO-3
satelita, dosta veći od prva dva, masa kojeg iznosi
705 kg pri lansiranju, odnosno 385 kg u stacionarnoj
putanji nad Atlantikom, što ga čini tri puta masivnijim
od prethodnog. Letjelica je vrtnjom od 90 okretaja u
minuti stabilizirana oko uzdužne osi, a troroga antena
i dva prijemno-odašiljačka uređaja s radnim frekvencijama
između 7 i 8 GHz smješteni su na nepokretnoj platformi.
Fotovoltaične ćelije stvaraju 425 vata električne energije,
a satelit je u cijelosti dug 3, a širok 2,2 m. NATO-3B
lansiran je u siječnju 1977, a u studenom 1978. u putanju
stiže NATO-3C, posljednji iz serije.
Sporazumom sklopljenom 1977. godine Sjedinjene Američke
Države dobivaju ekskluzivno pravo korištenja letjelice
NATO-2B, a za uzvrat se NATO jedinice mogu
služiti odgovarajućim kapacitetom DSCS-2 satelita nad
Atlantikom. NATO-3C je smatran rezervnim.
Trenutno su u potrebi dva satelita 4. generacije NATO
4 , od čega je NATO 4A operativni
satelit, NATO 4B je primarna pričuva
u orbiti, a satelit prijašnje generacije NATO
3D se koristi kao zadnja pričuva. Osnovne osobine
četvrte generacija
komunikacijskih satelita su životni vijek od preko deset
godina, dodatne količine goriva za prelazak iz putanje
u putanju, veći akumulatori električne energije, te
više komunikacijskih kanala za veze sa Zemljom.
SDS
Kako
svi sateliti DSCS, Skynet i NATO serije rade u stacionarnoj
putanji visoko nad ekvatorom, polarni krajevi nisu dobro
pokriveni, a maleni broj zemaljskih stanica na velikih
geografskim širinama sjeverne hemisfere potiče razvoj
posebne letjelice za ispunjavanje strateških potreba
američkih bombarderskih snaga. I tako je u ožujku 1975.
lansiran prvi SDS (Satellite
Data Systems, satelitski podatkovni sistem)
satelit koji nadopunjuje Afsatcom mrežu. Svi zrakoplovi
Strateške zračne komande i centri za kontrolu lansiranja
interkontinentalnih balističkih projektila povezani
su na terminale koji omogućuju brzu komunikaciju u najtežim
uvjetima.
Zbog
potrebe pokrivanja polarnih područja, SDS-1
leti eliptičnom putanjom nagiba 64 stupnjeva, 295 do
39337 km nad Zemljom. U slučaju većeg sukoba pouzdana
sredstva komuniciranja svakako će biti odlučujući faktor
u odvijanju rata, a mogućnost neprekidnog kontakta zrakoplova
s Upravom nacionalne komande osigurava odgovarajući
odgovor i preživljavanje udarnih snaga, bez obzira radilo
se o projektilima Minuteman i Titan,
ili o floti B-52, bombardera.
Problem
komuniciranja s područja iznad 70. stupnja geografske
širine preko stacionarne orbite ukazuje na teškoće sovjetskih
vezista. Sistem kojeg su oni odabrali osniva se na eliptičnoj
12-satnoj putanji s nagibom od 63 ili 74 stupnja prema
ekvatoru. Nedostatak nestacionarnih orbita, praćenje
satelita dok putuje od horizonta do horizonta, u velikoj
je mjeri izbjegnuto jer su letjelice postavljene toliko
visoko da u vidokrugu prijemne stanice ostaju oko osam
sati.
Kao
i SDS-1, SDS-2 i Capricorn
(jarac) su sateliti također u visoko-eliptičnoj orbiti,
a TDRSS (Tracking and Data
Realy Satellite System, satelitski sistem za
praćenje i prijenos podataka) su u geostacionarnoj orbiti,
gdje se koriste kao relejni komunikacijski sateliti
za povezivanje izvidničkih satelita u niskim orbitama
sa kopnenim nadzornim i prijemnim postajama. Sateliti
SDS-2 i Capricorn u visoko-eliptičnoj orbiti opremljeni
su i sa infracrvenim senzorima za otkrivanje ispaljenja
raketa, kojima nadziru polarna područja, od kuda bi
protivničke nuklearne podmornice mogle ispaljivati svoje
balističke rakete, a gdje ih sateliti programa DSP
u geostacionarnoj orbiti ne mogu otkriti.