通信衛星
衛星電話用のイリジウム衛星

通信衛星は、トランスポンダを介して無線通信信号を中継および増幅する人工衛星であり、地球上の異なる場所にある送信元と受信機の間に通信チャネルを作成します。通信衛星は、テレビ、電話、ラジオ、インターネット、軍事用途に使用されます。[ 1 ]一部の通信衛星は赤道上空22,236マイル（35,785 km）の静止軌道にあり、衛星が空の同じ場所に静止しているように見えます。そのため、地上局の衛星パラボラアンテナはその場所に永久に向けることができ、衛星を追尾するために移動する必要がありません。ただし、ほとんどの通信衛星は低軌道で衛星群を形成し、地上アンテナは衛星を追尾して頻繁に切り替える必要があります。

通信リンクに使用される電波は見通し線を通過するため、地球の曲面によって遮られます。通信衛星の目的は、地球の曲面を迂回して信号を中継し、地理的に離れた地点間の通信を可能にすることです。[ 2 ]通信衛星は、広範囲の無線周波数およびマイクロ波周波数で動作します。信号干渉を避けるため、国際機関は特定の機関が使用できる周波数範囲、つまり「バンド」について規制を設けています。このバンドの割り当てにより、信号干渉のリスクが最小限に抑えられます。[ 3 ]

歴史

起源

1945年10月、アーサー・C・クラークは英国の雑誌『ワイヤレス・ワールド』に「地球外中継」と題する論文を発表しました。[ 4 ]この記事は、無線信号を中継するために静止軌道上に人工衛星を配置する基礎について解説したものです。そのため、アーサー・C・クラークは通信衛星の概念の発明者としてしばしば引用され、「クラーク・ベルト」という用語がその軌道の説明として用いられています。[ 5 ]

スプートニク1号のレプリカ

最初の人工地球衛星は、ソ連によって1957年10月4日に軌道に乗せられたスプートニク1号である。これは、コンスタンチン・ツィオルコフスキーの研究を基に、ミハイル・ティコンラヴォフとセルゲイ・コロリョフによって開発された。[ 6 ]スプートニク1号には、20.005 MHzと40.002 MHz、つまり波長7メートルと15メートルの2つの周波数で動作するオンボード無線送信機が搭載されていた。この衛星は、地球上のある地点から別の地点にデータを送信するために軌道に乗せられたのではなく、無線送信機は電離層全体の電波分布の特性を調査することを目的としていた。スプートニク1号の打ち上げは、宇宙探査とロケット開発における大きな一歩であり、宇宙時代の幕開けを告げるものである。[ 7 ]

初期の能動型および受動型衛星実験

通信衛星には、パッシブ衛星とアクティブ衛星の2つの主要な種類があります。パッシブ衛星は、送信元から来た信号を受信機の方向へ反射するだけです。パッシブ衛星では、反射信号は衛星で増幅されず、送信されたエネルギーのごく一部だけが実際に受信機に届きます。衛星は地球から非常に離れているため、無線信号は自由空間経路損失により減衰し、地球で受信される信号は非常に弱くなります。一方、アクティブ衛星は、受信した信号を増幅してから地上の受信機に再送信します。[ 3 ]パッシブ衛星は最初の通信衛星でしたが、現在ではほとんど使用されていません。

1951年にアメリカ海軍研究所で電気情報収集の分野で開始された研究は、「通信月面中継」と呼ばれるプロジェクトにつながった。軍事計画立案者は、戦術上の必要性から安全で信頼性の高い通信回線に長年強い関心を示しており、このプロジェクトの最終目標は、地球の天然衛星である月を受動中継器として利用し、人類史上最長の通信回線を構築することだった。 1956年1月23日にワシントンD.C.とハワイ間で初の大洋横断通信に成功した後、このシステムは1960年1月に正式に運用開始された。[ 8 ]

発射台に SCORE を搭載した Atlas-B。ロケット (ブースター エンジンなし) が衛星を構成します。

通信中継を目的とした最初の衛星は、高等研究計画局（ARPA）が主導し、1958年12月18日に打ち上げられたSCORE計画である。この計画では、テープレコーダーを用いて音声メッセージの伝送に加え、メッセージの受信、保存、再送信も行っていた。この衛星は、ドワイト・D・アイゼンハワー大統領からのクリスマスの挨拶を世界に伝えるために使用された。この衛星は、1958年12月30日に8時間の運用後、充電不可能なバッテリーが切れるまで、複数のリアルタイム送信を実行した。[ 9 ] [ 10 ]

SCOREの直接の後継は、ARPA主導の別のプロジェクトであるCourierでした。Courier 1Bは1960年10月4日に打ち上げられ、「遅延中継」衛星を用いて世界規模の軍事通信ネットワークを構築できるかどうかを探るものでした。遅延中継衛星は、情報を受信・保存し、再送信の指示があるまで通信を続けます。17日後、指令システムの障害により、衛星からの通信は途絶えました。[ 11 ] [ 12 ]

NASAの衛星応用プログラムは、1960年8月12日に、受動中継通信に使用された最初の人工衛星であるエコー1号を打ち上げました。エコー1号は、マイクロ波信号の受動反射器として機能するアルミニウム製の気球衛星でした。通信信号は、地球上の一地点から別の地点へと衛星から反射されました。この実験は、電話、ラジオ、テレビ信号の世界規模の放送の実現可能性を確立することを目指していました。[ 12 ] [ 13 ]

さらなる初物とさらなる実験

テルスターは、最初の商用直接中継通信衛星であり、大西洋横断テレビ信号伝送の成功を記念するものでした。AT &T、ベル電話研究所、NASA、英国郵政公社（ GGA ）、フランス郵政公社（PTT ）による衛星通信開発のための多国間協定の一環としてAT&Tが所有していたテルスターは、1962年7月10日にケープカナベラルからNASAによって打ち上げられました。これは民間による初の宇宙打ち上げでした。[ 14 ] [ 15 ]

もう一つの受動中継実験は、主に軍事通信を目的としたプロジェクト・ウェストフォードで、マサチューセッツ工科大学リンカーン研究所が主導しました。[ 16 ] 1961年の最初の失敗の後、1963年5月9日の打ち上げで3億5000万本の銅針ダイポールが分散され、受動反射帯が形成されました。ダイポールの約半分しか互いに適切に分離されていなかったにもかかわらず、[ 17 ]プロジェクトはSHF Xバンドスペクトルの周波数を使用して実験と通信を成功させました。[ 18 ]

静止衛星の直接の前身は、ヒューズ・エアクラフト社が1963年7月26日に打ち上げたシンコム2号である。シンコム2号は静止軌道を周回した最初の通信衛星であった。一定速度で地球を1日に1周したが、南北運動があったため、追跡には特別な装置が必要だった。[ 19 ]後継機であるシンコム3号は1964年7月19日に打ち上げられ、最初の静止通信衛星となった。シンコム3号は南北運動のない静止軌道を周回したため、地上からは上空の静止物体のように見える。[ 20 ]

ウェストフォード計画の受動実験の直接的な延長として、リンカーン実験衛星計画が挙げられます。この計画もリンカーン研究所が米国国防総省の委託を受けて実施しました。[ 16 ] LES -1能動通信衛星は、能動固体Xバンド長距離軍事通信の実現可能性を探るために、1965年2月11日に打ち上げられました。この計画の一環として、1965年から1976年の間に合計9機の衛星が打ち上げられました。[ 21 ] [ 22 ]

国際商業衛星プロジェクト

パラパD衛星を描いた切手。パラパD衛星はインドネシアの商用衛星です。

アメリカ合衆国では1962年に通信衛星公社（COMSAT）という民間企業が設立され、国家政策に関しては米国政府の指示に従うことになった。[ 23 ]その後2年間の国際交渉でインテルサット協定が締結され、その結果1965年4月6日にアーリーバードとしても知られるインテルサット1号が打ち上げられた。これは静止軌道に投入された初の商用通信衛星となった。[ 24 ] [ 25 ]その後1960年代に打ち上げられたインテルサットは、海上の船舶に複数目的地サービスやビデオ、オーディオ、データサービスを提供し（インテルサット2号は1966～67年）、1969～70年にはインテルサット3号で完全な地球規模のネットワークが完成した。 1980年代には商業衛星容量が大幅に拡大し、インテルサットは競争の激しい民間通信産業に参入する道を歩み始め、アメリカのパンアムサットのような企業との競争も始まりました。皮肉なことに、パンアムサットは2005年にライバル企業に買収されました。 [ 23 ]

インテルサットが打ち上げられた当時、ソ連以外では米国がインテルサット協定に参加していなかった唯一の打ち上げ元であった。[ 23 ]ソ連は1965年4月23日、モルニア計画の一環として初の通信衛星を打ち上げた。[ 26 ]この計画は当時としては他に例を見ない、当時モルニア軌道として知られるようになった軌道を使用した。この軌道は北半球上空で毎日2つの高遠地点を通過する、非常に楕円形の軌道である。この軌道は、赤道上の静止軌道よりも高緯度にあるカナダ上空だけでなく、ロシア領土上でも長時間の滞留時間を提供する。[ 27 ]

2020年代には、比較的低コストのインターネットサービスを提供する低軌道衛星インターネットコンステレーションの人気により、新しい静止軌道通信衛星の需要が減少しました。[ 28 ]

衛星軌道

クリック可能な画像。地球を周回する中高度軌道を強調表示。[ a ]低高度地球から最低の高高度地球軌道（静止軌道とその墓場軌道、月の軌道距離の9分の1 ）まで、[ b ]ヴァン・アレン放射線帯と地球のスケールを表示

通信衛星は通常、3つの主要な軌道タイプのいずれかを持ちますが、軌道の詳細をさらに指定するために他の軌道分類が使用されます。MEOとLEOは非静止軌道（NGSO）です。

  • 静止衛星は、地球表面から22,236マイル（35,785 km）離れた静止軌道（GEO）を周回します。この軌道の特徴は、地上から見た衛星の見かけの位置が変化せず、衛星が空に「静止」しているように見えることです。これは、衛星の軌道周期が地球の自転速度と同じであるためです。この軌道の利点は、地上アンテナが空を横切って衛星を追跡する必要がなく、衛星が現れる空の位置に固定して設置できることです。
  • 中軌道衛星（MEO）は地球に近い軌道を周回します。軌道高度は地球から2,000～36,000キロメートル（1,200～22,400マイル）の範囲です。
  • 中軌道より下の領域は低軌道(LEO)と呼ばれ、地球から約 160 ～ 2,000 キロメートル (99 ～ 1,243 マイル) 上にあります。

MEO（中軌道）およびLEO（低軌道）の衛星は地球の周りをより速く周回するため、静止衛星のように地球上の一定の地点から常に見えるわけではなく、地上の観測者からは空を横切って地球の背後に隠れた時に「沈む」ように見える。したがって、これらの低軌道で継続的な通信機能を提供するには、より多くの衛星が必要となり、そのうちの1つが常に空で観測され、通信信号を送信できる状態になる。しかし、地球からの距離が近いため、LEOまたはMEO衛星は静止軌道よりも低遅延で低消費電力で地上と通信することができる。[ 29 ]

低軌道（LEO）

  低軌道

低地球軌道（LEO）は、典型的には地球表面から約160～2,000キロメートル（99～1,243マイル）上空の円軌道であり、周期（地球の周りを一周する時間）は約90分です。[ 30 ]

これらの衛星は高度が低いため、サブ衛星の地点から半径約1,000キロメートル（620マイル）以内からしか観測できません。さらに、低軌道を周回する衛星は地上位置に対する相対的な位置が急速に変化します。そのため、たとえローカルアプリケーションであっても、途切れることのない接続が求められるミッションでは、多数の衛星が必要になります。

低軌道衛星は静止衛星よりも軌道投入コストが低く、地表に近いため、それほど高い信号強度を必要としません（信号強度は発信源からの距離の2乗に比例して低下するため、その影響は大きくなります）。したがって、衛星の数とコストの間にはトレードオフの関係があります。

さらに、2 種類のミッションをサポートするために必要な機内機器と地上機器にも重要な違いがあります。

衛星群

協調して動作する衛星群は、衛星コンステレーションと呼ばれます。このような衛星コンステレーションには、主に遠隔地への衛星電話および低速データサービスの提供を目的としたイリジウムシステムとグローバルスターシステムがあります。イリジウムシステムは66基の衛星で構成され、軌道傾斜角86.4°と衛星間リンクにより、地球全土でサービスを提供しています。スターリンクは、 SpaceXが運営する衛星インターネットコンステレーションで、地球規模の衛星インターネットアクセスの実現を目指しています。

地球のある場所を通過する際に受信したデータを保存し、別の場所を通過する際に送信できる低軌道衛星を使用することで、断続的なカバレッジを提供することも可能です。これは、カナダのCASSIOPE通信衛星のCASCADEシステムがその例です。この保存・転送方式を採用した別のシステムとしては、Orbcommがあります。

中軌道（MEO）

中軌道衛星は、地球の表面から 2,000 ～ 35,786 キロメートル (1,243 ～ 22,236 マイル) 上空の軌道上にある衛星です。MEO 衛星は、LEO 衛星と機能的に似ています。MEO 衛星は、LEO 衛星よりもはるかに長い時間 (通常 2 ～ 8 時間) 観測可能です。MEO 衛星は、LEO 衛星よりも広いカバーエリアを持っています。MEO 衛星は観測期間が長く、フットプリントも広いため、MEO ネットワークでは LEO ネットワークよりも必要な衛星の数が少なくなります。欠点としては、MEO 衛星は距離が遠いため、LEO 衛星よりも遅延時間が長く、信号が弱いことが挙げられますが、これらの制限は GEO 衛星ほど厳しくはありません。

LEO衛星と同様に、これらの衛星は地球から一定の距離を維持しません。これは、衛星が常に地球から35,786キロメートル（22,236マイル）離れた静止軌道にあるのとは対照的です。

通常、中軌道衛星の軌道は地球から約16,000キロメートル（10,000マイル）上空にあります。[ 31 ]さまざまなパターンで、これらの衛星は2時間から8時間かけて地球を一周します。

MEOの例

  • 1962年、通信衛星テルスターが打ち上げられました。これは高速電話信号の伝送を容易にするために設計された中軌道衛星でした。地平線を越​​えて信号を送信する初めての実用的な手段でしたが、すぐに大きな欠点が明らかになりました。テルスターの軌道周期は約2.5時間で、地球の自転周期である24時間と一致しなかったため、継続的なカバレッジは不可能でした。継続的なカバレッジを提供するには、複数の中軌道衛星（MEO）を使用する必要があることは明らかでした。
  • 2013年には、20機のMEO衛星群の最初の4機が打ち上げられました。O3b衛星は、特に遠隔地、海上、機内でのブロードバンドインターネットサービスを提供しており、高度8,063キロメートル（5,010マイル）の軌道を周回しています。[ 32 ]

静止軌道（GEO）

静止軌道

地球上の観測者にとって、静止軌道上の衛星は空の定位置に静止しているように見えます。これは、衛星が地球の角速度（赤道軌道では恒星日で1回転）で地球の周りを公転しているためです。

静止軌道は、地上アンテナを衛星の軌道を追うことなく衛星に向けることができるため、通信に便利です。これは比較的低コストです。

DirecTV配信などの多数の地上アンテナを必要とするアプリケーションでは、地上設備の節約が、衛星を軌道に乗せるコストと複雑さを上回る可能性があります。

GEOの例

2000年までに、ヒューズ・スペース・アンド・コミュニケーションズ（現ボーイング・サテライト・デベロップメント・センター）は、世界中で運用されている100機以上の衛星の約40%を製造していました。その他の主要な衛星メーカーには、スペース・システムズ／ローラル、スターバスシリーズを製造するオービタル・サイエンシズ・コーポレーション、インド宇宙研究機関、ロッキード・マーティン（旧RCAアストロ・エレクトロニクス／GEアストロ・スペース事業を所有）、ノースロップ・グラマン、スペースバスシリーズを製造するアルカテル・スペース（現タレス・アレニア・スペース） 、そしてアストリウムなどがあります。

モルニヤ軌道

静止衛星は赤道上空で運用する必要があるため、受信機が赤道から離れるにつれて、地平線上の衛星の位置が低くなります。これは極北緯では問題となり、接続性に影響を及ぼし、マルチパス干渉（地上で反射した信号が地上アンテナに入射することで発生する）を引き起こします。

そのため、北極（および南極）に近い地域では、静止衛星が地平線の下に隠れてしまうことがあります。そこで、この問題を軽減するために、主にロシアでモルニヤ軌道衛星が打ち上げられています。

このような場合、モルニヤ軌道は魅力的な代替手段となり得ます。モルニヤ軌道は傾斜角が大きく、軌道の北側部分では特定の地点で良好な仰角が確保されます。（仰角とは、衛星が地平線からどれだけ離れているかを示す値です。したがって、地平線上にある衛星の仰角は0度、真上にある衛星の仰角は90度となります。）

モルニヤ軌道は、衛星が極北の緯度上空を周回する時間の大部分を占めるように設計されており、その間、地上フットプリントはわずかにしか移動しません。周回周期は半日であるため、衛星は毎周回ごとに6～9時間、対象地域上空で運用できます。このように、3機のモルニヤ衛星（および軌道上の予備衛星）からなるコンステレーションは、途切れることのないカバレッジを提供します。

モルニヤシリーズの最初の衛星は1965年4月23日に打ち上げられ、モスクワのアップリンク局からシベリアおよびロシア極東のノリリスク、ハバロフスク、マガダン、ウラジオストクにあるダウンリンク局へのテレビ信号の実験的伝送に使用されました。1967年11月、ソビエトの技術者たちはモルニヤ衛星をベースとした 、独自の国営衛星テレビネットワークシステム「オービタ」を開発しました。

極軌道

アメリカ合衆国では、NASA（アメリカ航空宇宙局）とNOAA（アメリカ海洋大気庁）の極軌道衛星運用を統合するため、1994年に国家極軌道運用環境衛星システム（NPOESS）が設立されました。NPOESSは、気象衛星METSAT、同プログラムの欧州支部EUMETSAT、気象運用METOPなど、様々な目的で多数の衛星を管理しています。

これらの軌道は太陽同期軌道であり、毎日同じ現地時間に赤道を通過します。例えば、NPOESS（民間）軌道上の衛星は、午後1時30分、午後5時30分、午後9時30分に南から北へ赤道を通過（太陽同期軌道）します。

静止軌道を超えて

専用通信衛星を静止軌道外に打ち上げる計画や取り組みが存在します。NASAは、地球周回軌道上の宇宙船や施設に「月面インターネット」を提供することを目的としたデータネットワークとして、ルナネットを提案しました。ムーンライト・イニシアチブは、ESAの同等のプロジェクトであり[ 33 ] [ 34 ]、互換性があり、月面の航法サービスを提供するとされています。どちらのプログラムも、月を周回する複数の衛星からなる衛星群です。

他の軌道の利用も計画されている。地球をカバーする静止軌道通信衛星と同様に、月をカバーする通信衛星についても、地球-月-秤動点の位置が提案されている。 [ 35 ] [ 36 ]また、火星周回軌道上に設置され、火星表面やその他の軌道における様々なミッションをサポートする専用通信衛星、例えば火星通信軌道衛星（Mars Telecommunications Orbiter）も検討されている。

構造

通信衛星は通常、次のサブシステムで構成されます。

衛星から利用できる帯域幅は、衛星が提供するトランスポンダーの数によって決まります。各サービス（テレビ、音声、インターネット、ラジオ）は、伝送に必要な帯域幅が異なります。これは一般的にリンクバジェットと呼ばれ、ネットワークシミュレータを使用して正確な値を算出することができます。

衛星システムの周波数割り当て

衛星サービスへの周波数割り当ては、国際的な調整と計画を必要とする複雑なプロセスです。これは国際電気通信連合（ITU）の管轄下で行われています。周波数計画を容易にするため、世界は以下の3つの地域に分割されています。

  • 地域1: ヨーロッパ、アフリカ、中東、旧ソ連、モンゴル
  • 地域2: 北米、南米、グリーンランド
  • 地域3: アジア（地域1を除く）、オーストラリア、南西太平洋

これらの地域内では、様々な衛星サービスに周波数帯が割り当てられていますが、同じサービスでも地域によって異なる周波数帯が割り当てられる場合があります。衛星が提供するサービスには、以下のようなものがあります。

アプリケーション

電話

2005年4月のニアス・シムルエ地震後、インドネシアのニアス島で使用されていた衛星電話（インマルサット）

通信衛星の最初の、そして歴史的に最も重要な用途は、大陸間長距離電話でした。固定公衆交換電話網（PSTN）は、固定電話からの通話を地球局に中継し、そこから静止衛星に伝送します。ダウンリンクも同様の経路を辿ります。光ファイバーの活用による海底通信ケーブルの改良により、20世紀後半には固定電話における衛星の利用は減少しました。

衛星通信は今日でも多くの用途で利用されている。アセンション島、セントヘレナ島、ディエゴガルシア島、イースター島など海底ケーブルが敷設されていない離島では衛星電話が不可欠である。また、南米、アフリカ、カナダ、中国、ロシア、オーストラリアなど一部の大陸や国では、地上通信回線がほとんどまたは全く存在しない地域もある。衛星通信は南極大陸やグリーンランドの端への接続も提供する。衛星電話は陸上では他に、海上の掘削装置、病院、軍事、レクリエーションのバックアップとして利用されている。海上の船舶や航空機でも衛星電話はよく利用されている。[ 37 ]

衛星電話システムは様々な方法で実現できます。大規模なシステムでは、多くの場合、孤立した地域に市内電話システムが設置され、本土の電話システムとリンクしています。また、無線信号を電話システムにパッチ接続するサービスもあります。この例では、ほぼあらゆる種類の衛星を使用できます。衛星電話は、静止衛星または低軌道衛星のコンステレーションに直接接続します。通話はその後、公衆交換電話網に接続された 衛星テレポートに転送されます。

テレビ

テレビが主要市場となるにつれ、比較的少数の信号を広い帯域幅で多数の受信機に同時に配信するという要求が、静止通信衛星の能力にまさに合致するようになりました。北米のテレビとラジオには、直接放送衛星（DBS）と固定サービス衛星（FSS）の2種類の衛星が使用されています。

北米以外、特にヨーロッパでは、FSS衛星とDBS衛星の定義はやや曖昧です。ヨーロッパで家庭向けテレビ放送に使用されている衛星のほとんどは、北米のDBS級衛星と同等の高出力を備えていますが、FSS級衛星と同じ直線偏波を使用しています。こうした衛星の例としては、ヨーロッパ大陸上空を周回するアストラ、ユーテルサット、ホットバードといった宇宙船が挙げられます。そのため、FSSとDBSという用語は北米大陸全体で広く使用されており、ヨーロッパではあまり一般的ではありません。

固定サービス衛星はCバンドとKuバンドの低周波数帯域を使用します。通常、テレビネットワークや地方系列局との間の放送フィード（ネットワーク番組やシンジケート番組の番組フィード、ライブショット、バックホールなど）に使用されるほか、学校や大学による遠隔教育、ビジネステレビ（BTV）、ビデオ会議、一般的な商用通信にも使用されます。FSS衛星は、全国のケーブルチャンネルをケーブルテレビのヘッドエンドに配信するためにも使用されます。

無料衛星テレビチャンネルも、通常、KuバンドのFSS衛星で配信されています。北米上空を飛ぶIntelsat Americas 5、Galaxy 10R、AMC 3衛星は、 Kuバンドトランスポンダーを介して、非常に多くのFTAチャンネルを提供しています。

アメリカのディッシュ ネットワークDBSサービスも最近、スーパーディッシュアンテナを必要とする番組パッケージに FSS 技術を採用しました。これは、ディッシュ ネットワークが、 FCCの「必須放送」規制に従って地元のテレビ局を放送するためにより多くの容量を必要とし、またHDTVチャンネルを放送するためにより多くの帯域幅を必要としているためです。

直接放送衛星（DBS）は、小型DBS衛星アンテナ（通常、直径18～24インチ、または45～60cm）に信号を送信する通信衛星です。直接放送衛星は通常、マイクロ波Kuバンドの高周波数帯域で運用されます。DBS技術は、米国のDirecTV 、DISH Network、Orby TV [ 38 ] 、カナダのBell Satellite TV、Shaw Direct 、英国、アイルランド、ニュージーランドのFreesat、Sky 、南アフリカのDSTVなど、 DTH（ Direct-To -Home）指向の衛星テレビサービスに使用されています。

FSS衛星はDBSよりも低い周波数と低電力で動作するため、受信にははるかに大きなアンテナが必要となる（ Kuバンドでは直径3〜8フィート（1〜2.5メートル）、Cバンドでは12フィート（3.6メートル）以上）。トランスポンダーのRF入出力にはそれぞれ直線偏波を使用する（DBS衛星が使用する円偏波とは対照的）が、これはユーザーが気付かない小さな技術的違いである。FSS衛星技術は、もともと1970年代後半から1990年代前半にかけて米国でDTH衛星テレビにTVRO （テレビ受信専用）受信機とアンテナの形で使用されていた。また、 Kuバンド形式では、現在は廃止されたPrimestar衛星テレビサービス でも使用されていた。

ディレクTVのSPACEWAY-1衛星やアニクF2など、Kaバンドのトランスポンダーを搭載した衛星がいくつか打ち上げられている。NASAとISRO [ 39 ] [ 40 ]も最近、Kaバンドビーコンを搭載した実験衛星を打ち上げた。[ 41 ]

一部のメーカーは、DBSテレビのモバイル受信用に特別なアンテナも導入しています。これらのアンテナは、 GPS（全地球測位システム）技術を基準として、車両（アンテナを搭載）の位置や状況に関わらず、自動的に衛星に向け直します。これらのモバイル衛星アンテナは、一部のRVオーナーに人気です。ジェットブルー航空は、このモバイルDBSアンテナをDirecTV（ジェットブルーの子会社であるLiveTVが提供）にも使用しており、乗客は機内で座席に設置された液晶画面でDirecTVを視聴できます。

ラジオ放送

衛星ラジオは、特に米国をはじめとする一部の国で 音声放送サービスを提供しています。モバイルサービスでは、リスナーは大陸を移動しながら、どこでも同じ音声番組を聴くことができます。

衛星ラジオまたは加入ラジオ (SR) は、通信衛星によって放送されるデジタル無線信号であり、地上無線信号よりもはるかに広い地理的範囲をカバーします。

アマチュア無線

アマチュア無線家は、アマチュア無線の通信を目的として特別に設計されたアマチュア衛星を利用できます。これらの衛星のほとんどは宇宙中継局として運用され、UHFまたはVHFの無線機器と、八木アンテナやパラボラアンテナなどの指向性の高いアンテナを備えたアマチュア無線家が利用します。打ち上げコストの関係で、現在のアマチュア衛星のほとんどは比較的低い地球軌道に打ち上げられ、一度に限られた数の短時間の交信のみに対応するように設計されています。一部の衛星は、X.25などのプロトコルを用いたデータ転送サービスも提供しています。

インターネットアクセス

1990年代以降、衛星通信技術はブロードバンドデータ接続を介してインターネットに接続する手段として利用されてきました。これは、遠隔地にいてブロードバンド接続にアクセスできないユーザーや、サービスの高可用性を必要とするユーザーにとって非常に便利です。

軍隊

通信衛星は、グローバル指揮統制システムなどの軍事通信用途に使用されています。通信衛星を使用する軍事システムの例としては、米国のMILSTAR、DSCS、FLTSATCOM 、 NATOの衛星、英国の衛星（Skynetなど）、旧ソ連の衛星などがあります。インドは初の軍事通信衛星GSAT-7を打ち上げており、そのトランスポンダーはUHF、F、C、Kuバンドで動作します。[ 42 ]通常、軍事衛星はUHF、SHF （ Xバンドとも呼ばれる）、またはEHF （ K aバンドとも呼ばれる）の周波数帯域で動作します。

データ収集

地表近傍に設置される環境モニタリング機器（潮位計、気象観測所、気象ブイ、ラジオゾンデなど）は、片方向のデータ伝送、または双方向のテレメトリとテレコントロールのために衛星を利用することがある。[ 43 ] [ 44 ] [ 45 ]これは、気象衛星の二次ペイロード（アルゴスシステムのGOESやMETEOSATなど）または専用衛星（ SCDなど）に基づいて行われる。データレートは通常、衛星インターネットアクセスよりもはるかに低い。

参照

参考文献

注記

  1. ^軌道周期と速度は、4π 2 R 3  =  T 2 GMとV 2 R  =  GMの関係式を用いて計算される。ここで、 Rはメートル単位の軌道半径、 Tは秒単位の軌道周期、 Vはm/s単位の軌道速度、 Gは重力定数であり、およそ6.673 × 10 −11  Nm 2 /kg 2 ; Mは地球の質量で、およそ 5.98 × 10 24  kg (1.318 × 10 25  lb) です。
  2. ^月が最も近いとき（つまり、⁠363,104 km/42,164キロ⁠）から、月が最も遠いとき（つまり、⁠405,696 km/42,164キロ⁠ )

引用

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さらに読む

  • スロッテン、ヒュー・R.『スプートニクと宇宙開発競争を超えて：グローバル衛星通信の起源』（ジョンズ・ホプキンス大学出版、2022年）オンラインレビュー
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