Космічний зв'язок, передача інформації: між земними пунктами і космічним летательним апаратами (КЛА); між двома або декількома земними пунктами через розташованих в космосі КЛА або штучні засоби (пояс голок, хмара іонізованих часток і т. п.); між двома або декількома КЛА. У космосі широко використовуються системи зв'язку самого різного призначення: для передачі телеметричної, телефонної, телеграфної, телевізійної і іншої інформації; для передачі сигналів команд і управління КЛА; для проведення траєкторних вимірів. Найширше в системах До. с. використовується радіозв'язок. Основні особливості систем До. с., що відрізняють їх від наземних: безперервна (часто вельми швидке) зміна положення КЛА; необхідність знання поточних координат КЛА і наведення приймальних і передавальних антен земного пункту зв'язку на заданий КЛА; безперервна зміна частоти сигналів, що приймаються, із-за Доплера ефекту ; обмежені зони взаємної видимості земного пункту і КЛА, що змінюються в часі; обмежена потужність бортових радіопередавачів КЛА; велика дальність зв'язку і як наслідок робота з дуже малими рівнями радіосигналів, що приймаються. Все це обумовлює створення для До. с. спеціальних комплексів складної апаратури, що включають антени великих розмірів, що наводяться, приймальні пристрої з малим рівнем шумів, високоефективні системи виявлення, виділення і реєстрації радіосигналів. Необхідність знання поточного положення КЛА вимагає періодичного виміру його координат і обчислення параметрів його траєкторії. Т. о., система До. с. існує, як правило, при спільній дії вимірювальних засобів (система траєкторних вимірів), обчислювального центру і комплексу управління КЛА. Для радіоканалів До. с. залежно від їх напряму і призначення застосовуються різні діапазони частот. Їх розподіл і порядок використання визначаються регламентом радіозв'язку .
Зв'язок Земля — КЛА. Зв'язок між земним пунктом і КЛА призначається для забезпечення двосторонньої передачі всіх видів необхідної інформації. Для зв'язку з далекими КЛА (автоматичними міжпланетними станціями — АМС) характерні украй малі рівні радіосигналів, що приймаються, і великий час взаємної видимості, оскільки зміна напряму земний пункт — КЛА визначається в основному швидкістю добового обертання Землі. Для зв'язку з близькими КЛА (штучними супутниками Землі — ІСЗ(штучний супутник Землі), космічними кораблями — КК, орбітальними космічними станціями і ін.) характерні велика швидкість зміни напряму зв'язку, малий час взаємної видимості, відносно невеликі дальності і відповідно чималі рівні радіосигналів.
Лінія Земля — борт КЛА (З — Би) і борт КЛА — Земля (Б — З) несуть різне інформаційне навантаження і мають різний енергетичний потенціал. Лінія З — Би забезпечує передачу на КЛА сигналів управління, траєкторних вимірів, телефонну, телеграфну, зв'язок з космонавтами на населених КК. Лінія Б — З, як правило, має значно нижчий енергетичний потенціал, т. до. мощность передавача КЛА нижче за потужність передавача земної станції в лінії З — Би (звичайні потужності на КЛА — одиниці-десятки Вт, на земній станції — одиниці-десятки квт ) . Проте основний потік інформації йде саме по лінії Б — З. Ето вимушує застосовувати на земних пунктах для прийому інформації з КЛА антени з вельми великою ефективною площею (десятки м 2 ) , а в разі прийому інформації з міжпланетних КЛА (оскільки потужність сигналу, що приймається, зменшується пропорційно квадрату відстані) необхідні ефективні площі в сотні і тисячі м 2 . Ефективні площі 2—5 тис. м 2 досягаються лише в унікальних дорогих антенних системах. За допомогою таких антенних систем може бути забезпечена телефонний зв'язок на міжпланетних відстанях.
Початок радіозв'язку з людиною в космосі був покладений 12 квітня 1961, коли льотчик-космонавт Ю. А. Гагарін вперше в історії людства облетів Землю на КК «Схід» і під час польоту підтримував стійкий двосторонній телефонно-телеграфний зв'язок із Землею на метрових і декаметрових хвилях. У подальших польотах КК «Схід» і «Схід» радіозв'язок із Землею удосконалювався і був з успіхом випробувана між КК в групових польотах. Під час польоту КК «Схід-2» в серпні 1961 вперше з космосу на Землю передавалося телевізійне зображення льотчика-космонавта Р. С. Тітова. При передачі телевізійного зображення для звуження спектру частот число кадрів було зменшене до 10 в сек. Надалі стали застосовуватися телевізійні системи із звичайним стандартом (див. Космобачення ) . Найбільша дальність двостороннього радіозв'язку досягнута при польотах АМС до планет. Наприклад, при польотах до Марсу дальність зв'язку між земним пунктом і АМС досягала 350 млн. км., до Юпітера — 800—900 млн. км. З метою забезпечення таких телекомунікацій на АМС зазвичай використовується направлена на Землю антена.
Зв'язок через ІСЗ(штучний супутник Землі). Зазвичай зв'язок на великих відстані забезпечується по радіорелейних лініях прямої видимості, що складаються з двох крайових і ряду проміжних пунктів-ретрансляторів, віддалених один від одного на відстань прямої видимості (50—70 км. ) . При установці одного проміжного ретранслятора на борту ІСЗ(штучний супутник Землі) з високою орбітою можна здійснити зв'язок між двома пунктами, видаленими один від одного на тисячі км. Максимальна дальність безпосередньої зв'язку при цьому визначається можливістю бачення ІСЗ(штучний супутник Землі) одночасно з кожного пункту. Зв'язкові ІСЗ(штучний супутник Землі) можуть застосовуватися як в окремих лініях зв'язку, так і в мережах радіорелейних ліній для передачі телепередач, багатоканальної телефонії і телеграфії і ін. видів інформації. Прикладом мережі, що має велике число земних станцій, може служити система що діє в Радянському Союзі з 1967. Для зв'язку можуть використовуватися ІСЗ(штучний супутник Землі), що звертаються по різних орбітах і на різних висотах. Основні варіанти орбіт для зв'язкових ІСЗ(штучний супутник Землі): круговий стаціонарний, сильно витягнутий еліптичний синхронний, середньовисокий круговий, низький круг. ІСЗ(штучний супутник Землі) на стаціонарній орбіті (стаціонарний ІСЗ(штучний супутник Землі)) постійно знаходиться («висить») над вибраною точкою екватора і забезпечує цілодобовий зв'язок між земними станціями на широтах менше 75° в радіусі до 8000 км. від крапки, над якою розташований супутник, наприклад ІСЗ(штучний супутник Землі) «Інтелсат». Три таких ІСЗ(штучний супутник Землі), що знаходяться на рівному видаленні уздовж екватора, здійснюють зв'язок будь-яких земних станцій в межах вказаних широт. Для районів, розташованих на широтах вище 70—75°, найбільш вигідні сильно витягнуті еліптичні синхронні орбіти з апогеєм над центром обслуговуваної лінії зв'язку і з періодом звернення ІСЗ(штучний супутник Землі) в половину або цілу добу (див. ІСЗ(штучний супутник Землі) «Блискавка» ). При належному виборі кута нахилу і місця розташування апогею орбіти супутник буде значну частину доби знаходитися в межах видимості із заданого району. Для роботи з ІСЗ(штучний супутник Землі) на стаціонарній або еліптичній синхронній орбіті застосовуються на земних пунктах зв'язку антени великого розміру, т. до. расстояние ІСЗ(штучний супутник Землі) — земний пункт перевищує 30000 км. і потужність сигналів, що приймаються, мала. ІСЗ(штучний супутник Землі) на середньовисоких і низьких кругових орбітах, наприклад ІСЗ(штучний супутник Землі) «Кур'єр», «Реле», забезпечують значно великі потужності сигналів, що приймаються. Проте зменшення висоти польоту скорочує час взаємної видимості супутника і земного пункту зв'язку і приводить кінець кінцем до значного збільшення кількості супутників, потрібних для безперервного зв'язку. Крім того, ускладнюється система стеження і наведення антен земних станцій. При малій висоті польоту безпосередній зв'язок між значно видаленими пунктами неможливий і доводиться застосовувати систему радіоліній із затриманою ретрансляцією. Проте в цьому випадку рівні сигналів, що приймаються, досить великі і не потрібні великі і дорогі антенні системи, завдяки чому зв'язок з низькими ІСЗ(штучний супутник Землі) може проводитися навіть невеликими рухливими пунктами. Зв'язковий ІСЗ(штучний супутник Землі) для транзитної передачі сигналів може бути оснащений активним ретранслятором, що забезпечує також посилення сигналів, або бути пасивним ретранслятором, тобто відбивач. Окрім ІСЗ(штучний супутник Землі) у вигляді відбивача були запропоновані і випробувані лінії зв'язку з розсіяними відбивачами в вигляді поясу голок, хмари іонізованих часток. Пасивний ретранслятор може обслуговувати радіомережу, що складається з великого числа ліній з різними частотами радіосигналів, т. до. он відображає або розсіює енергію багатьох радіосигналів, що одночасно приходять, без взаємних перешкод, наприклад ІСЗ(штучний супутник Землі) «Ехо-камера». На відміну від нього, активний ретранслятор може обслуговувати мережу зв'язку лише з обмеженим числом ліній, причому для усунення взаємних перешкод необхідно застосовувати частотне, тимчасове або кодове розділення сигналів, підтримувати необхідний їх рівень і не допускати перевантажень ретранслятора. Не дивлячись на це, найбільше поширення мають системи з активними ретрансляторами, які забезпечують одночасну передачу повідомлень по декількох (до десятка) телевізійним або декільком тисячам телефонних каналів, наприклад ІСЗ(штучний супутник Землі) «Блискавка», «Інтелсат», «Синком».
Для економічності зв'язки застосовують багатоканальні лінії радіозв'язку, що приводить до необхідності збільшення смуги пропускання частот в лінії (див. Багатоканальний зв'язок ) . Широка смуга потрібна також для ретрансляції телевізійних сигналів. З розширенням смуги пропускання зростає небезпека спотворення повідомлень перешкодами радіоприйому . Тому прийом повідомлень з допустимими спотвореннями — найважливіше завдання, що вирішується збільшенням потужності радіосигналів, вибором частот зв'язку, зменшенням рівня шумів радіоприймачів, вживанням ефективного кодування, вибором типа модуляції, способу прийому і обробки радіосигналів при малому відношенні сигнал/перешкода і ін. Наприклад, частоти радіосигналів вибирають в межах від 1 до 10 Ггц т. до. на менших частотах різко зростають перешкоди від шумів космосу, а на великих — від шумів атмосфери ; у перших каскадах підсилювачів радіоприймачів земних станцій використовують малошумливі квантові підсилювачі і параметричні підсилювачі, що охолоджуються рідким гелієм.
В лінії зв'язку з пасивним ретранслятором для забезпечення необхідного рівня сигналу, що приймається, збільшують потужність передавача і розміри антени земної станції, розміри відбивача ретранслятора або переходять до ретрансляторів з направленим розсіянням енергії на земну станцію, а також звужують смугу пропускання частот в лінії і знижують швидкість передачі повідомлень. Перераховані заходи мають свої межі, т. до. увеличивают вартість устаткування лінії зв'язку і її експлуатації.
Зв'язок між КЛА. Зв'язок між КЛА може здійснюватися для обміну інформацією між екіпажами два або декілька КК, що одночасно знаходяться в космосі, і між екіпажами КК і космонавтами, що знаходяться у відкритому космічному просторі. Крім того, може здійснюватися зв'язок між двома автоматичними КЛА з метою ретрансляції сигналів, виміру положення, навігації, управління рухом і зближення. Особливості зв'язки між КЛА наступні. Як правило, зв'язок забезпечується між взаємодіючими КЛА, тобто між ІСЗ(штучний супутник Землі), на порівняно невеликих відстанях, наприклад між КК «Схід-3» і «Схід-4» або між «Схід-5» і «Схід-6». Із-за трудності взаємної орієнтації антен КЛА переважний ненапрямлений зв'язок. Відсутність дії атмосфери, а при високих орбітах і іоносферу забезпечує вільніший вибір діапазону радіочастот і використання оптичних засобів зв'язку. При виборі діапазону частот і організації зв'язку між ІСЗ(штучний супутник Землі) необхідно враховувати можливість перешкод від потужних наземних станцій. Системи До. с. ускладнюються при висадці космічних експедицій на Луну, наприклад КК «Аполлон», або інші небесні тіла, т. до. требуется підтримувати зв'язок експедиції з КК, що залишається на планетоцентричній орбіті, і (через КК або безпосередньо) із Землею. В цьому випадку об'єднуються всі особливості зв'язку між ІСЗ(штучний супутник Землі) і земним пунктом, а також між далекими КЛА і земними пунктами.
В перспективі будуть створені системи передачі телепередач через стаціонарних ІСЗ(штучний супутник Землі) безпосередньо на телевізори; при цьому відкриваються можливості повної телефікациі і забезпечення передачі центральних програм в будь-яке місце на Землі. З вдосконаленням квантових оптичних генераторів (лазерів ) стає перспективним оптичний зв'язок, т. до. на оптичних хвилях можна передати повідомлення на наддалекі відстані (до десятків світлових років) завдяки дуже високій спрямованості світивши (розбіжність світивши не більш за долі сік ) при відносно малих розмірах випромінювачів і прийнятної споживаної потужності. Але вузьконаправлене випромінювання і прийом оптичних хвиль вимагають ретельної стабілізації пристроїв, орієнтації оптичних систем на КЛА, складного входження в зв'язок і підтримку її. Найбільш вигідні оптичні лінії зв'язку між КЛА, що знаходяться за межами земної атмосфери, т. до. атмосфера сильно поглинає і розсіює енергію оптичних хвиль.
Літ.: Системи зв'язку з використанням штучних супутників Землі, Сб. ст., пер.(переведення) з англ.(англійський), М., 1964; Петрович Н. Т., Камнев Е. Ф., Питання космічного радіозв'язку, М., 1965; Супутники зв'язку, пер.(переведення) з англ.(англійський), М., 1966; Кресснер Г.-И. і Міхаєлс Дж.-В., Введення в системи космічного зв'язку, пер.(переведення) з англ.(англійський), М., 1967; Космічні радіотехнічні комплекси, М., 1968; Космічні траєкторні виміри, М., 1969.
