簡介
中低軌道衛星的高度通常在1000~20000km之間,比同步軌道衛星的高度要低得多,繞地一周所需時間也短,通常在2~12小時之間,從地面看,衛星在天是上移動的;此外,由於中低軌道衛星的高度低,衛星天線輻射的電波在地面的覆蓋範圍小,因此,通常由一個所謂“星座”構成衛星系統,以實現全球通信。星座有數條軌道組成,我們拿一個籃球作比方,籃球皮的接縫好比衛星軌道,接縫有好幾條,從這個頂端連線到那個頂端,再在每條接縫上平均粘上幾粒小豆,小豆代表衛星,於是籃球的多條接縫和小豆便構成了一個典型的星座,地球則處在籃球的球心位置,也就是說,整個地球被星座中的衛星所包圍,或者說整個地球被衛星群的天線所覆蓋。套用
中低軌道衛星主要用於移動通信,但衛星移動通信與地面移動通信在方式上不盡相同,在地面移動通信中,按蜂窩狀設定的基站是固定在一個地方的,而終端即汽車、火車及行人是移動的;在衛星移動通信中,按網狀或星狀結構組成的衛星群(即星座)是基站,基站在天上是移動的,移動的速度達每秒數公里。而地面的行人、汽車,甚至高速火車,雖然在行進中具有一定速度,但他(它)們的速度較之星座移動的速度要慢得多,可以這樣認為,地面的移動終端相對於星座來說是靜止的,因此,在衛星移動通信中,移動的是天上的基站,相對固定的倒是地面的移動終端。比較典型的中低軌道衛星通信系統有,曾在二十世紀末被認為可與世界任何一個角落進行通信的“銥”星系統。該系統原設計方案為6個軌道77顆衛星,因與銥原子的電子數相等,故命此名。後來,為了降低成本,每個軌道配置11顆衛星,變成總計66顆衛星,但仍用原名稱註冊。“銥”星系統的衛星高度僅有764km,運行周期為1小時40分7秒,傾角為86.4°,近似極軌道,基本圍繞南北兩極運行。
“銥”星通信系統特別適用於人煙稀少的山區、牧區和邊遠地區,其最大優點是,與同步軌道衛星通信相比,具有較小的時延。缺點是建設成本昂貴,需用數十顆衛星,而且衛星的壽命較短,只有數年時間,因此,運營成本很高,據有關資料報告,每話路月租費的世界平均水平達50美元,通話費每分鐘約需3美元。由於用戶數過少,運營商入不敷出,故該系統已停止運行。
橢圓軌道衛星一般用於特定地區的固定通信,例如,俄羅斯、加拿大等國家,由於國土遼闊,且偏離赤道,利用赤道上空的靜止衛星進行通信,從通信質量和通信效益看未必都是最佳選擇,如果採用橢圓軌道衛星通信則可收到事半功倍的效果。
作為橢圓軌道衛星,主要利用的是衛星的遠地點而非近地點,因為衛星近地點的距離通常在1000~25000km之間,而遠地點的距離則達到40000~50000km,在橢圓軌道上,遠地點衛星的運行速度比近地點衛星的運行速度要慢得多,遠地點衛星天線輻射的電波也比近地點衛星天線輻射的電波在地球上覆蓋的範圍要大得多,熟話講站得高看得遠,這對於幅員遼闊的國家來說是有利的。此外,在發射衛星時,可以把衛星軌道面的傾角控制在一個合適的角度上,使衛星遠地點的位置恰好在本國上空。所以,橢圓軌道衛星主要也是用於一些國家的國內通信,例如,著名的俄羅斯“閃電”系列衛星,採用一軌三星方案,即在同一個橢圓軌道上部署三顆衛星,衛星遠地點在北半球(39500 km),近地點在南半球(1000 km),傾角63.4°,運行周期12小時,單顆衛星幾乎可以在俄羅斯上空漂浮10小時,三顆衛星足以保證24小時不間斷通信。
由於橢圓軌道衛星在橢圓軌道上的運行速度不同,在一軌三星的情況下,對地球站的跟蹤系統應有很高的要求,一般至少需要兩副天線才能對軌道上的衛星作接力跟蹤。
橢圓軌道衛星也可用於移動通信,例如,由美國西屋等五家公司聯合研製的“愛麗莎”橢圓軌道衛星系統,設有三個橢圓軌道面作為全球移動通信的“星座”,其傾角分別為0°、63.4°、116.6°,這三個軌道面就像禮儀小姐的左肩和右肩分別斜挎一條緞帶,在腰間還圍著一條緞帶,共有15顆衛星分別在三個橢圓軌道上運行,63.4°和116.6°兩個傾角橢圓軌道衛星的遠地點都是7800km,由於北半球的陸地面積大於南半球的陸地面積,因此,遠地點都設在北半球上空,近地點只有520km,設在南半球上空;另一平行於地球赤道面的零傾角橢圓軌道衛星,遠地點為7800km,近地點差不了多少,是個近似於圓的軌道,主要為赤道附近的用戶服務。