Bài tập lớn Vật lý đại cương - Đề tài 7: Vệ tinh địa tĩnh - Đinh Phương Nhi

 hay ăng ten chảo. Vì chi phí phóng, hầu hết những vệ tinh không chuyên được phóng ở những quỹ đạo trái đất thấp, và được thiết kế để phân phối một số lượng có hạn các liên lạc trong một thời gian cho trước nào đó. Một số vệ tinh còn cung cấp dịch vụ chuyển dữ liệu sử dụng AX.25 hay các giao thức tương tự.
Vệ tinh Internet
Sau những năm 1990, kỹ thuật thông tin vệ tinh đã được sử dụng như là tiềm lực để kết nối internet thông qua giải truyền kết nối dữ liệu. Điều này có thể rất hữu ích cho người dùng ở những nơi rất xa và không thể truy cập được đường truyền băng thông rộng.
Ứng dụng trong quân đội
Liên lạc vệ tinh được sử dụng trong các ứng dụng thông tin liên lạc quân đội, như “hệ thống chỉ huy và điều khiển toàn cầu” (Global command and control systems). Một số ví dụ về hệ thống sử dụng liên lạc vệ tinh trong quân đội như : MILSTAR, DSCS, FLTSATCOM của quân đội Mĩ, những vệ tinh NATO, những vệ tinh của Anh, những vệ tinh của liên bang Sô Viết. Rất nhiều các vệ tinh quân sự hoạt động ở giả tân X, và một số còn sử dụng sóng radio UHF, trong khi đó MILSTAR còn tận dụng giải Ka.
Dẫn đường
Một trong những ứng dụng lôi cuốn của vệ tinh là hệ thống định vị toàn cầu GPS (Global Positioning System). Nó là ứng dụng trực tiếp cho dẫn đường. Có một mạng lưới 24 đến 32 vệ tinh trong quỹ đạo trung bình trái đất quay đều vòng quanh trái đất trong những đường bay chồng chéo lên nhau cho mục đích này. Chúng sử dụng vi sóng tần số khoảng 1,57542 GHz và 1,2276GHz . Máy thu trên trái đất nhận lấy tín hiệu từ 4 vệ tinh đồng thời. Máy thu sử dụng bộ vi sử lý tính toán và hiển thị chính xác vị trí theo dạng kinh độ và vĩ độ.
¯ MỘT SỐ VỆ TINH
Đây là vệ tinh địa tĩnh đầu tiên của Trung Quốc FY-2
RISAT-1 (Vệ tinh mới nhất của Ấn Độ)
Các nước EU sử dụng vệ tinh để nâng cấp hệ thống GPS
5. Các vệ tinh địa tĩnh của Việt Nam
- Gồm 2 vệ tinh Vinasat 1, Vinasat 2
a. Vinasat 1:
Nguồn:[]
Các thông số kỹ thuật cơ bản
Cao 4 mét, trọng lượng khô khoảng hơn 2,7 tấn.
Dung lượng 20 bộ phát đáp (8 bộ băng C, 12 bộ băng Ku).
Vị trí quỹ đạo: quĩ đạo địa tĩnh 132°E (cách trái đất 35768Km)
Tuổi thọ theo thiết kế: tối thiểu 15 năm và có thể kéo dài thêm một vài năm tùy thuộc vào mức độ tiêu hao nhiên liệu.
Độ ổn định vị trí kinh độ và vĩ độ: +/-0,05 độ
Băng tần C mở rộng (C-Extended)
Số bộ phát đáp: 08 bộ (36 MHz/bộ)
Đường lên (Uplink):
Tần số phát Tx: 6.425-6.725 MHz
Phân cực: Vertical, Horizontal
Đường xuống (Downlink):
Tần số thu Rx: 3.400-3.700 MHz
Phân cực: Horizontal, Vertical
Mật độ dung lượng bão hòa (SFD): -85 dBW/m2
Vùng phủ sóng bao gồm: Việt Nam, lào , campuchia và 1 phần mianma .
Băng tần Ku
Số bộ phát đáp: 12 bộ (36 MHz/bộ)
Đường lên (Uplink):
Tần số phát Tx: 13.750-14.500 MHz
Phân cực: Vertical
Đường xuống (Downlink):
Tần số thu Rx: 10.950-11.700 MHz
Phân cực: Horizontal
Mật độ dung lượng bão hòa (SFD): -90 dBW/m2
Vùng phủ sóng bao gồm: Việt Nam, Lào, Campuchia, Thái Lan và một phần Mianma.
Các bộ phát đáp đang sử dụng:
VTC: 2 bộ + 2 bộ (có băng thông hẹp)
VSTV: 5 bộ ( trong đó có 1 bộ dành cho phát hd)
HTVC: 2 bộ ( trong đó có 1 bộ có băng thông hẹp)
Thailand: 1 bộ
Đã sử dụng tất cả các bộ phát đáp.
Quá trình phóng vệ tinh
Vinasat được phóng lên quỹ đạo bằng tên lửa đẩy Ariane 5 ECA tại điểm bãi phóng Kourou, Guyane, một tỉnh hải ngoại của Pháp tại bờ bắc của Nam Mỹ
 Vệ tinh Vinasat-1 của Việt Nam cùng phóng với vệ tinh Star one C2 của Brasil trên cùng một tên lửa. Việc lựa chọn phương án phóng kép như vậy có thể làm giảm chi phí cho các bên.
Theo kế hoạch ban đầu, việc phóng vệ tinh Vinasat-1 sẽ được tiến hành ngày 29/3/2008. Tuy nhiên sau đó nhà thầu đã 2 lần hoãn thời gian phóng (lần đầu là 12/4 và sau đó là 19/4 theo giờ Việt Nam) do các lý do kỹ thuật để đảm bảo an toàn tuyệt đối. Cuối cùng vệ tinh đã được phóng hồi 22 giờ 16 phút ngày 18 tháng 4 năm 2008 (giờ UTC) (tức 5 giờ 17 phút ngày 19 tháng 4 năm 2008 (giờ Việt Nam). 27 phút sau khi phóng, Star One C2 tách khỏi tên lửa. Tên lửa xoay hướng để tiếp tục mang Vinasat-1 đến đúng vị trí. 2 phút sau (phút thứ 29) Vinasat-1 đã tách khỏi tên lửa đẩy và cho tín hiệu gửi về trái đất. Sau 1 tháng đo thử tại không trung, Vinasat-1 được đưa vào khai thác vào tháng 6/2008.
Ý nghĩa:
Vinasat-1 phủ sóng toàn bộ lãnh thổ Việt Nam, ngoài ra Vinasat-1 còn phủ sóng ở Nhật Bản, miền đông Trung Quốc, bán đảo Triều Tiên, Ấn Độ, các nước Đông Nam Á, Úc, biển Đông và một phần Myanma. Vinasat-1 là một vệ tinh viễn thông địa tĩnh, sau khi phóng lên có thể cung cấp dịch vụ đường truyền vệ tinh để phát triển các dịch vụ ứng dụng như dịch vụ thoại, truyền hình, thông tin di động, truyền số liệu, Internet, các dịch vụ đào tạo và y tế từ xa, truyền tin cho ngư dân trên biển, dự báo thời tiết, đảm bảo an ninh quốc phòng... Đặc biệt cung cấp đường truyền thông tin cho các trường hợp khẩn cấp như thiên tai, bão lụt, đường truyền cho các vùng sâu, vùng xa, hải đảo mà các phương thức truyền dẫn khác khó vươn tới được.
Cung cấp dịch vụ đường truyền vệ tinh để phát triển các dịch vụ ứng dụng như dịch vụ thoại, truyền hình, thông tin di động, truyền số liệu, internet, các dịch vụ đào tạo và y tế từ xa, truyền tin cho ngư dân trên biển, dự báo thời tiết, đảm bảo an ninh quốc phòng.
Đặc biệt cung cấp đường truyền thông tin cho các trường hợp khẩn cấp như thiên tai, bão lụt, đường truyền cho các vùng sâu, vùng xa, hải đảo mà các phương thức truyền dẫn khác khó vươn tới được.
Chỉ một năm sau khi được phóng lên vệ tinh, tại đảo Phú Quốc, VNPT đã khánh thành trạm thu phát sóng Vinasat-1 của đài viễn thông Hàm Ninh, Kiên Giang. Đây là huyện đảo đầu tiên được lắp đặt trạm thu phát vệ tinh Vinasat-1.
Ngoài ý nghĩa kinh tế, việc phóng vệ tinh Vinasat-1 còn khẳng định chủ quyền của Việt Nam trong không gian vào nâng vị thế của Việt Nam trên trường quốc tế. Nhờ đó, Việt nam trở thành nước thứ 93 trên thế giới và nước thứ 6 trong khu vực đông nam Á có vệ tinh riêng bay vào quỹ đạo.
b. Vinasat 2
Nguồn:[]
Thông số cơ bản
Các thông số cơ bản của vệ tinh VINASAT-2 như sau:
Nền tảng khung: A2100
Tuổi thọ vệ tinh: 15 năm
Vị trí quỹ đạo: 131,8°E
Vùng phủ sóng cơ bản bao gồm: Việt Nam, khu vực Đông Nam Á, một số quốc gia lân cận.
Băng tần phát sóng
Băng tần hoạt động: Ku 
Số bộ phát đáp: 30 (36 MHz/bộ) gồm 24 bộ khai thác thương mại và 6 bộ dự phòng.[4]
Khả năng truyền dẫn: tương đương 13.000 kênh thoại/Internet/truyền số liệu hoặc khoảng 150 kênh truyền hình.
Thông tin dự án
Nhà thầu
Tập đoàn Lockheed Martin của Mỹ chịu trách nhiệm sản xuất và thực hiện công tác phóng vệ tinhVINASAT-2 
Kinh phí
Dự án VINASAT-2 có tổng kinh phí khoảng từ 260 - 280 triệu USD (tương đương 5300 đến 5800 tỷ đồng). Dự án được Thủ tướng thông qua và giao cho đơn vị VNPT làm chủ đầu tư vào tháng 12 năm 2009. Dự án bao gồm 80% vốn vay (trong đó 60% là vốn thương mại) và 20% vốn đối ứng củaVNPT. Theo cách tính của một số lãnh đạo VNPT, việc sử dụng và triển khai VINASAT-2 sau 10 năm mới có lãi.
Quá trình phóng vệ tinh
Lúc 5 giờ 5 phút, buổi sáng ngày 16/5/2012 (giờ Hà Nội), điều kiện thời tiết diễn ra thuận lợi tại bãi phóng Kourou (Guyana - Nam Mỹ). Các thông số kỹ thuật đều hiển thị màu xanh báo hiệu sự an toàn cho việc phóng tên lửa
Đến 5 giờ 10 phút (giờ Hà Nội), chế độ cấp nguồn mặt đất sắp sửa chuyển thành chế độ nguồn ắc quy trên tên lửa Ariane-5, các vị trí tại tên lửa đẩy dần rời khỏi tên lửa.
Đúng 5 giờ 13 phút (giờ Hà Nội), động cơ tên lửa sau khi được kích hoạt đã rời bệ phóng mang theo hai vệ tinh VINASAT-2 của Việt Namvà JCSAT-13 của Nhật Bản lên quỹ đạo. Vệ tinh JCSAT-13 nặng khoảng 4,5 tấn và sẽ được đặt phía trên VINASAT-2 trong khoang hàng của tên lửa.
Tại thời điểm 5 giờ 20 phút, hai tên lửa đẩy phụ đã tách khỏi tên lửa chính. Tên lửa chính tầng thứ nhất đã được kích hoạt. Tốc độ vệ tinh đạt 6,74 km/s. Vệ tinh sẽ tách khỏi tên lửa khi đạt vận tốc trên 9 km/s.
Theo quy trình, vệ tinh JCSAT-13 sẽ tách trước (khoảng 26 phút sau khi rời mặt đất) và hướng về tọa độ 124 độ Đông. VINASAT-2 sẽ tách khỏi tên lửa 10 phút sau đó. Sau khi phóng hơn 20 phút, độ cao tăng nhanh chóng: 1.270 km, tốc độ hơn 9 km/s. Tên lửa gần như vuông góc với trái đất. Khoảng 20 phút sau khi phóng, vị trí vệ tinh ở phần Tây của châu Âu. Tên lửa bay được 23 phút, động cơ đẩy tầng 2 tách ra. Vận tốc 9,32 km/s.
Tiếp theo, vệ tinh JCSAT-13 của Nhật Bản tách khỏi tên lửa. Tên lửa xoay hướng để tiếp tục mang VINASAT-2 đến đúng vị trí 131,8 độ Đông. Vỏ khoang chứa bảo vệ được tách ra, để lộ vệ tinh VINASAT-2.
VINASAT-2 được tách khỏi tên lửa đẩy. Vệ tinh sẽ nằm trên quỹ đạo địa tĩnh ở 131,8 độ Đông, với thời gian hoạt động 15 năm. VINASAT-2 có trọng lượng xấp xỉ 3 tấn, được phóng lên quỹ đạo địa tĩnh 131,8 độ Đông, chỉ cách 0,2 độ so với VINASAT-1.
Kết quả phóng
Vệ tinh VINASAT-2 đã được phóng thành công vào quỹ đạo vào lúc 5h 46 phút vào lúc 5 giờ 46 phút tại phòng điều khiển Trung tâm Vũ trụ châu Âu. Các chuyên gia kỹ thuật thông báo hai vệ tinh đã được phóng thành công, những người có mặt đồng loạt vỗ tay vui mừng việc phóng thành công hai vệ tinh VINASAT-2 của Việt Nam và JCSAT-13 của Nhật Bản lên quỹ đạo.
VINASAT-1 và VINASAT-2 tạo thành hệ thống vệ tinh, góp phần tăng cường độ an toàn cho mạng viễn thông quốc gia, cung cấp dịch vụ. Băng tần mà VINASAT-2 sử dụng có phần trùng với băng tần VINASAT-1 đang dùng (trên băng tần KU), vì vậy VINASAT-2 có 6 bộ phát đáp có thể làm dự phòng cho VINASAT-1. Chúng tôi đã cam kết với Chính phủ trong 10 năm sẽ thu hồi vốn VINASAT-1. Đây cũng là cơ sở để chúng tôi thuyết trình đầu tư cho dự án VINASAT-2. VNPT là tập đoàn của Nhà nước nên phải có trách nhiệm đầu tư cho hạ tầng thông tin của quốc gia. VINASAT-2 và VINASAT-1 sẽ tạo thành hệ thống vệ tinh của Việt Nam, góp phần hoàn thiện cơ sở hạ tầng thông tin quốc gia theo hướng hiện đại, nâng cao độ tin cậy an toàn cho mạng lưới viễn thông, thúc đẩy và phát triển các dịch vụ viễn thông, công nghệ thông tin, thương mại và các dịch vụ chuyên dùng khác để phát triển các ứng dựng và đáp ứng nhua cầu của Xã hội.