Конспект Пятого космического урока
Тема: Электромагнитная среда обитания: Космическая связь
Место проведения: музей РКК «Энергия» г. Королёв
Дата проведения:22 декабря 2017г., пятница
Время Московское: 11-00
Ведущий ГТРК: Татьяна Клименко
Учитель: Рустам Кононенко
Демонстратор: Алексей Аржаник
Эксперты: , ,
Космонавты на МКС: Александр Мисуркин, Антон Шкаплеров
Учитель: На втором космическом уроке мы познакомились с подробностями изобретения беспроводной связи. В каком году Александр Степанович Попов продемонстрировал прибор для обнаружения радиосигнала?
- 1895
Правильно, тогда передатчик и приемник находились на расстоянии около 60 метров. [изображение 1, см. презентацию] Усовершенствование приборов позволило увеличить дальность связи: до 250 метров [изображение 2], потом перейти 20-километровый рубеж и достичь 150 км [изображение 4] в начале прошлого века. Давайте вместе подумаем, что может ограничивать дальность радиосвязи?
- мощность передающего устройства (передатчика)
- отношение сигнал-шум принимающего устройства (приемника)
- затухание сигнала в атмосфере
- форма антенны (у параболической рассеяние меньше, чем у штыревой)
- длина волны (чем больше длина волны, тем больше дифракция и волна огибает Землю)
- препятствия
- метеоусловия (грозовые помехи, например)
- геоид (форма Земли)
- высоты антенн (приемной и передающей)
Хорошо, чем выше будет передающая антенна, тем дальше будет область приема сигнала. [изображение 5]. Останкинская башня имеет высоту 540 метров. Высота ее основания 160 метров над уровнем моря. Антенна телеканала Россия-1, расположенная на высоте почти 500 метров, что позволяет передавать сигнал на 130 км вокруг. Город Королев, конечно, попадает в эту зону.
Область прямой видимости с высоты 660 метров около 90 км. Рефракция и дифракция волн в атмосфере увеличивает дальность прохождения радиоволн. Например, для УКВ диапазона радиовидимость больше прямой видимости на 15%.
Россия – самая большая страна в мире. Проблема связи регионов – одна из важнейших. [изображение 6] Как вы думаете, на какую высоту необходимо поднять антенны в Королеве и Томске, чтобы они находились в зоне прямой видимости? Напомню, расстояние между нашими городами 2870 км. Варианты? (см. файл в экселе)
[изображение 7] Оказывается, антенны необходимо расположить на высоте 160 км. Можно ли обойтись меньшим количеством антенн? [изображение 8] Расположим ретранслятор между Королевым и Томском, действительно осталась лишь одна антенна. Но, возможно ли построить башню такой высоты?
Действительно, нет.
Как же выйти из положения?
Учитель: Создание сети антенн-ретрансляторов позволяет увеличить дальность радиосвязи. Активный ретранслятор называют транспОндером (приёмопередающее устройство, посылающее сигнал в ответ на принятый сигнал).
[1 спутник] Запуск в Советском Союзе первого в мире искусственного спутника Земли 60 лет назад открыл космическую эру: появилась возможность установить ретранслятор очень высоко – на околоземной орбите.
Демонстрация передатчика и приемника СВЧ волн, возможности направленной пассивной ретрансляции э/м волны
[2 спутник] 50 лет назад был запущен первый спутник связи «Молния-1» для трансляции телевизионных передач центрального телевидения на территорию Дальнего востока и Сибири, а также организации телефонной связи. Оказывается, спутниковое телевидение используется в России с 1967 года! На Земле была построена сеть ретрансляторов «Орбита», которая позволяла жителям Советского союза смотреть каналы центрального телевидения.
О поставленных проблемах и их решении при разработке спутников связи нам может рассказать Александр Григорьевич Чернявский.
Пожалуйста, расскажите как создавался первый спутник связи.
.
Учитель: В музее представлены макеты спутников связи Ямал, который используется для организации современного телевещания на территории России. Группировка таких спутников находится на геостационарной орбите. Виктор Дмитриевич, какие этапы в развитии спутникостроения Вы бы отметили?
Учитель: давайте подытожим, что мы понимаем под «космической связью»?
- соединение двух или более точек на Земле через спутниковые ретрансляторы.
Какие технологии реализуются через радиосвязь?
- радиосвязь как таковая (последовательная передача и прием сигнала)
- телефония (одновременные приме и передача голосовых сообщений)
- телевидение и радио (односторонняя передача видеоизображения и/или звука)
- интернет (одновременная, двухсторонняя передача сигналов)
Учитель: Где используется космическая связь?
- там, где ее дешевле использовать, чем наземную (в труднодоступных и / или малонаселенных местах, для коллективного пользования, в специальных случаях, например, при выходе из строя оборудования наземной связи в ЧС)
Учитель: Виктор Дмитриевич, каким Вы видите спутник будущего? Для каких задач их можно будет использовать?
Учитель: Реализация этой и других идей – дело ближайших десятилетий. РКК Энергия готовит будущих специалистов космической отрасли со школьной скамьи. Принцип гимназии «Познавая творим» реализован в виде проектов гимназистов.
Видео о Гимназии № 11 г. Королев
Представление проектов, вопросы задают школьники Томска и Сириуса.
[1 марс, 2 марс] Короткова Алиса, Семенов Павел
Планетоход с шагающей системой передвижения для Луны и Марса. [картинка на экране пока идет обсуждение проектов]
Буквально несколько дней назад вернулись участники международных соревнований ROBOCUP в Тайланде, г. Бангкок ученики гимназии № 11. Для них эти соревнования были первыми, в команде со студентами ТУСУРа. Сборная команда школьников Королева и студентов из Томска опередили немало команд, в составе которых были исключительно студенты. Победили команды, в числе которых были студенты. Что может ваш робот? [обсуждение]
[1 луна, 2 луна]. Андрей Дмитриев
Разработка летающей исследовательской станции для изучения Южного полюса Луны [картинка на экране пока идет обсуждение проектов]
Сеанс связи с МКС,
вопрос – ответ: Королёв – Томск – Сочи – МКС (20-30 мин)
напомнить о задержке по звуку
ведущий ГТРК «Томск»: сейчас я хочу презентовать новый проект, и это совместный проект наших коллег с телекомпании Russia Today и космонавта Александра Мисуркина.
Видео 360
ведущий ГТРК «Томск»:Конечно сегодня будет домашнее задание
