Можливості, які в наші дні має ледь не кожен мешканець більш-менш розвиненої країни, видалися би повною фантастикою якихось 70 років тому. Зараз ми можемо надіслати миттєве повідомлення, фотографію, зателефонувати кому завгодно у будь-якій точці земної кулі. Можемо дивитися телеканали та слухати радіопередачі з усього світу. Отримуємо довгострокові прогнози погоди, нас завчасно інформують про небезпечні метеоявища.
І все це — завдяки телекомунікаційним супутникам, що стали справжнім фундаментом сучасної цивілізації. У цьому матеріалі ми розповімо історію їхньої появи та розвитку.
Від теорії до практики
Вважається, що ідею використання супутників на геостаціонарній орбіті для ретрансляції радіосигналів було вперше висловлено у статті «Позаземні реле», написаній Артуром Кларком у жовтні 1945 року. Через це сьогодні письменника часто величають батьком усіх геостаціонарних супутників, а відповідна орбіта називається поясом Кларка.
Перші проєкти космічного зв’язку побачили світ ще до запуску першого штучного супутника. Цікаво, що не всі вони передбачали використання космічних апаратів. Наприклад, автори проєкту Moon Relay хотіли задіяти Місяць як природний ретранслятор радіосигналів — планувалося, що вони відбиватимуться від місячної поверхні й далі надходитимуть потрібним адресатам на іншому континенті. Ба більше, науковцям навіть вдалося досягти успіху, наочно показавши можливість надсилання повідомлень подібним чином. Утім, незабаром після початку космічної ери екзотичний проєкт все-таки закрили, адже стало зрозуміло, що супутниковий зв’язок має безліч очевидних переваг.
Першим супутником для передачі повідомлень став SCORE (Signal Communications by Orbiting Relay Equipment). Запущений наприкінці 1958 року, він успішно продемонстрував можливість ретрансляції сигналів за допомогою космічного апарата. Крім того, він ще й увійшов в історію як перший супутник, що передав людський голос із космосу. Це було різдвяне привітання президента Ейзенхауера.
Успіх SCORE сприяв новим експериментам. В одному з них NASA запустила в космос 30-метрову надувну сферу Echo, що потім використовувалася як пасивний ретранслятор для радіосигналів.
Магазин від Universe Space Tech
Журнал Астероїди і Комети №1 2026 (194) – Тверда Палітурка
До товару
Але справжня революція сталася 10 липня 1962 року. Того дня ракета Thor-Delta відправила на орбіту перший активний супутник зв’язку — Telstar 1. Він забезпечував телефонний зв’язок і телетрансляції між Європою й Америкою. Попри те, що Telstar 1 пропрацював лише сім місяців, цього виявилося достатньо, аби назавжди змінити наш світ. Апарат, що нагадував футбольний м’яч, наочно показав усі ключові переваги використання телекомунікаційних супутників.
За іронією долі, Telstar 1 вийшов із ладу не через якісь внутрішні проблеми, а внаслідок ядерного випробування Starfish Prime. Але попри те, що з моменту запуску супутника минуло вже 60 років, він усе ще перебуває на навколоземній орбіті. Отже, не виключено, що в майбутньому Telstar 1 «підберуть» якісь космоархеологи та передадуть у музей.
Становлення супутникового зв’язку
Наступну знаменну віху було пройдено 1964 року, коли до космосу вирушив Syncom 3, що став першим в історії геостаціонарним супутником зв’язку. Він розмістився на позиції поблизу міжнародної лінії зміни дат у Тихому океані та використовувався для організації прямої телевізійної трансляції у США церемонії відкриття літніх Олімпійських ігор у Токіо. Вже наступного року геостаціонарну позицію над Атлантичним океаном зайняв супутник Intelsat I, який став першим у світі комерційним космічним апаратом. Таким чином пророцтво Артура Кларка остаточно втілилося в життя.
У наступні роки становлення та зміцнення нової галузі у космос вирушали дедалі складніші апарати, що мали все більш високу пропускну здатність. Іншим важливим напрямом стала метеорологія. Ще 1960 року супутник TIROS-1 успішно передав перше зображення Землі з космосу, наочно продемонструвавши можливості космічних апаратів з моніторингу погоди. Вдалий експеримент спонукав до створення спеціалізованих супутників для збирання метеоданих і відстеження небезпечних природних явищ. Їхнє активне розгортання почалося наприкінці 1960-х — на початку 1970-х. Тоді ж почали реалізовуватися програми безперервного дистанційного зондування Землі з космосу, багато з яких тривають і донині.
Розпочалося й активне освоєння нових орбіт. Річ у тім, що, попри всі свої очевидні переваги, геостаціонарні супутники невидимі з високих широт і не підходять для забезпечення зв’язку та організації теле- і радіотрансляцій у районах Крайньої Півночі, в Арктиці й Антарктиді. Ця проблема була особливо актуальною для СРСР. Її рішенням стало розгортання апаратів «Молния». Вони виводилися на високоеліптичні орбіти з великими нахилами та висотою апогею до 40 тис. км. Оскільки внаслідок законів орбітальної механіки більшу частину часу космічний апарат перебуває саме поблизу точки апогею, ці супутники були чудово видно у високих широтах Північної півкулі, що дозволило вирішити проблему зв’язку. Не дивно, що на Заході траєкторії подібного типу відтоді називають «Molniya orbit».
Іншою популярною орбітою стала полярна. Вона особливо добре підходила для розміщення супутників, призначених для спостереження за Землею, та деяких метеорологічних апаратів.
Зрозуміло, військові також активно використовували можливості, надані супутниками. Крім зйомки Землі з космосу та зв’язку, їх цікавила й інша перспективна концепція — застосування космічних апаратів для навігаційних потреб.
«Першопрохідником» стала супутникова система Transit, розгортання якої розпочалося ще наприкінці 1950-х. Спершу вона призначалася виключно для потреб американського флоту, та за кілька років її вже застосовували для вирішення деяких цивільних завдань. Похибка у визначенні положення стаціонарного об’єкта за допомогою цієї системи становила всього 60 м (близько двох кутових секунд), що на ті часи було вельми непоганим показником.
Подальшим кроком був проведений 1967 року експеримент із використання атомного годинника на супутнику Timation-1. Його успіх відкрив шлях до розробки навігаційних апаратів наступного покоління, які дозволяли забезпечити набагато вищу точність визначення координат порівняно зі своїми попередниками. 1973 року Пентагон схвалив створення більш досконалої супутникової навігаційної системи, що пізніше отримала назву GPS. Її перший супутник було запущено 1978-го. Вона служила виключно для військових задач, аж поки радянські ВПС не збили південнокорейський Boeing. Відтоді систему використовують і для цивільних потреб, аби запобігти повторенню таких трагедій.
У ті роки розпочалося функціонування іншої важливої супутникової системи — Inmarsat. Спочатку вона застосовувалася для комунікації та передачі аварійних сигналів від морських суден, а пізніше почала ще й забезпечувати зв’язок у важкодоступних районах.
Глобальний супутниковий зв’язок і глобальний інтернет
1990-ті роки ознаменували новий виток у розвитку телекомунікаційної промисловості. Кінець Холодної війни, поява на ринку пускових послуг дешевих російських і китайських носіїв сприяли справжньому буму різних супутникових проєктів. Найцікавіший із них отримав назву Iridium. Його метою було створення всесвітнього супутникового оператора телефонного зв’язку зі стовідсотковим покриттям земної поверхні. Свою назву система отримала, оскільки спочатку мала налічувати 77 апаратів — це число є атомним номером хімічного елемента іридія.
Розгортання Iridium почалося 1997 року, але вже за два роки компанія подала на банкрутство через надзвичайно низькі продажі, які не забезпечували виходу на поріг окупності. Основною причиною комерційного провалу стали необґрунтовано високі тарифи, поганий прийом сигналу всередині приміщень і великий розмір супутникових телефонів порівняно зі «звичайними» мобільними, що стрімко набирали популярність.
Незабаром після заяви щодо банкрутства керівництво оператора попередило про намір звести з орбіти всі запущені ним апарати. Однак у справу втрутився американський уряд, який зацікавився можливостями системи. Його фінансові вливання допомогли врятували Iridium. Після реорганізації компанія продовжила свою діяльність і функціонує донині. Зараз її послугами користується близько 1,6 млн абонентів.
Утім, попри чудовий порятунок, Iridium так і не став системою, що здійснила революцію у сфері космічних комунікацій. Ця честь випала супутникам Starlink від компанії SpaceX. Всупереч поширеній помилці, вона зовсім не є першою системою супутникового інтернету. До неї подібні послуги надавали, зокрема, Eutelsat, Viasat і той же Iridium. Проте їхній супутниковий інтернет не міг похвалитись ані високою швидкістю з’єднання, ані глобальним покриттям, ані доступними для пересічних споживачів тарифами.
Проєкт Starlink докорінно відрізнявся від усіх своїх попередників. Замість геостаціонарних супутників SpaceX вирішила зробити ставку на низькоорбітальні апарати, розміщені на великій кількості ешелонів із різними нахилами орбіт. Це забезпечувало набагато вищу швидкість передачі даних і глобальне покриття всієї земної кулі. Зворотний бік медалі полягав у справді величезній кількості супутників, необхідних для роботи системи. На момент анонсу проєкту найбільші супутникові сузір’я вимірювалися двозначними числами, тоді як створення угруповання Starlink вимагало запуску багатьох тисяч апаратів. Тож, звісно, більшість спочатку сприйняла ідею просто як рекламний трюк.
Проте SpaceX осоромила всіх скептиків. Комбінація з дешевої надійної ракети-носія та першого в історії по-справжньому конвеєрного виробництва супутників наочно продемонструвала реалістичність подібних планів. Зараз на орбіті — вже понад вісім тисяч супутників системи. Вона активно використовується у багатьох регіонах земної кулі, зокрема і в Україні, допомагаючи нашій армії знищувати російських загарбників. І це лише початок. Протягом найближчих кількох років SpaceX має намір довести кількість апаратів до п’ятизначного числа.
Успіхи SpaceX неабияк «підбадьорили» її конкурентів із аналогічними проєктами. Так, компанія OneWebb вивела на орбіту 654 супутника своєї системи. Вже розпочалося розгортання системи супутникового інтернету Kuiper від Amazon, а також китайського аналога Starlink. За ними цілком можуть послідувати й інші компанії та країни.
Майбутнє індустрії
Подальша доля телекомунікаційних супутників визначатиметься кількома основними трендами. Першим є їхня інтеграція з системами, метою яких є продовження терміну служби космічних апаратів. Йдеться про орбітальні буксири, заправники, ремонтники й іншу подібну техніку. Останнім часом цей сегмент ринку переживає стрімке зростання. Вже зараз на геостаціонарній орбіті діють кілька буксирів, і найближчими роками їхня кількість лише збільшуватиметься. Це вплине на всю індустрію. Ще зовсім нещодавно супутниковим операторам доводилося відправляти на орбіту поховання справно функціонуючі апарати тільки тому, що у них закінчилося паливо. Космічні буксири й танкери дозволяють подолати це обмеження та продовжити термін служби багатьох супутників.
Другим трендом є мініатюризація та здешевлення. Безумовно, через свою велику масу і дорожнечу геостаціонарні апарати ще довго залишатимуться фактично штучним товаром. Однак, якщо говорити про нижчі орбіти, є підстави очікувати, що супутникові виробники наслідуватимуть приклад SpaceX, прагнучи спрощення конструкції та конвеєрного виробництва. Не варто забувати й про успіхи платформи CubeSat. Вироблені на її основі супутники вже зараз становлять серйозну конкуренцію традиційним апаратам. Подальші успіхи у справі мініатюризації електроніки та інструментів дозволять їм ще більше зміцнити своє становище на ринку.
Зрештою, третім трендом буде утворення телекомунікаційних угруповань, призначених для забезпечення потреб місячних експедицій і баз, які будуть споруджені на поверхні природного супутника нашої планети. Просто зараз провідні космічні агенції активно працюють над проєктами космічних апаратів, які забезпечать зв’язком, навігацією та інтернетом майбутніх підкорювачів Місяця. Отриманий досвід надалі знадобиться при створенні нових супутників, що будуть використані вже для супроводу експедицій, метою яких стане Червона планета.
Ця стаття була опублікована у №1 (188) 2022 року журналу Universe Space Tech. Придбати цей номер в електронній або паперовій версії можна у нашому магазині.
