Физический энциклопедический словарь - р. р. в косм. условиях

В косм. условиях источник радиоволн и их приёмник часто быстро движутся относительно друг друга. В результате Доплера эффекта это приводит к изменению  на = (kv), где v — относит. скорость. Понижение частоты при удалении корреспондентов (красное смещение) свойственно излучению удаляющихся от

620

нас далёких галактик. Радиоволны в косм. плазме подвержены рефракции, связанной с неоднородностью среды (рис. 15). Напр., вследствие рефракции в атмосфере Земли источник радиоволн виден выше над горизонтом, чем в действительности. Для определения расстояния до пульсаров и при интерпретации результатов радиолокации Солнца и планет необходимо учитывать, что в косм. плазме vфс.

Рис. 15. Траектории радиолучей с =5 м в солнечной короне.

Возможности радиосвязи с объектами, находящимися в косм. пространстве или на др. планетах, разнообразны и связаны с наличием и строением их атмосфер. Если косм. плазма находится в магн. поле (магнитосфера Юпитера, области солнечных пятен, магнитосферы пульсаров), то она явл. гиротропной средой, подобно Земной ионосфере. Для всех планет с атмосферами общая трудность радиосвязи состоит в том, что при входе косм. аппарата в плотные слои атмосферы вокруг него создаётся плотная плазменная оболочка, затрудняющая прохождение радиоволн. На планетах типа Меркурия и Луны, практически не имеющих атмосферы и ионосферы, на Р. р. оказывает влияние только поверхность планеты. Из-за отсутствия отражения от ионосферы дальность связи вдоль поверхности такой планеты невелика (рис. 16) и может быть увеличена только при помощи ретрансляции через спутник.

Рис. 16. Зависимость дальности r радиосвязи на поверхности Луны от частоты /2.

Распространение радиоволн разных диапазонов. Радиоволны очень низких (3-30 кГц) и. низких (30—300 кГц) частот огибают земную поверхность вследствие волноводного распространения и дифракции, сравнительно слабо проникают в ионосферу и мало поглощаются ею. Отличаются высокой фазовой стабильностью и способностью равномерно покрывать большие площади, включая полярные районы. Это обусловливает возможность их использования для устойчивой дальней и сверхдальней радиосвязи и радионавигации, несмотря на высокий уровень атм. помех. Полоса

частот от 150 кГц до 300 кГц используется для радиовещания. Большое число геофиз. исследований выполняется путём наблюдений за сигналами естеств. происхождения, к-рые генерируются, напр., молниевыми разрядами и ч-цами радиационных поясов Земли. Трудности применения этого частотного диапазона связаны с громоздкостью антенных систем с высоким уровнем атм. помех, с относит. ограниченностью скорости передачи информации.

С р е д н и е в о л н ы (300 кГц — 3000 кГц) днём распространяются вдоль поверхности Земли (земная или прямая волна). Отражённая от ионосферы волна практически отсутствует, т. к. волны сильно поглощаются в слое D ионосферы. Ночью из-за отсутствия солнечного излучения слой D исчезает, появляется ионосферная волна, отражённая от слоя Е и дальность приёма возрастает. Сложение прямой и отражённой волн влечёт за собой сильную изменчивость поля, поэтому ионосферная волна — источник помех для многих служб, использующих распространение земной волны. Ср. волны используются в радиовещании, радиотелеграфной и радиотелефонной связи, радионавигации.

Короткие волны (3 МГц — 30 МГц) слабо поглощаются D и Е-слоями и отражаются от слоя F, когда их частоты <мпч. В результате их отражения от ионосферы возможна связь как на малых, так и на больших расстояниях при значит. меньшем уровне мощности передатчика и гораздо более простых антеннах, чем в более низкочастотных диапазонах. Этот диапазон применяется для радиотелефонной и радиотелеграфной связи, радиовещания, а также для радиолюбит. связи. Особенность радиосвязи в этом диапазоне — наличие замираний (ф е д и н г а) сигнала из-за изменений условий отражения от ионосферы и интерференц. эффектов. Коротковолновые линии связи подвержены влиянию атм. помех. Ионосферные бури вызывают прерывание связи.

Для очень высоких частот и УКВ (30—1000 МГц) преобладают Р. р. внутри тропосферы и проникновение сквозь ионосферу. Роль земной волны падает. Поля помех в низкочастотной части этого диапазона всё ещё могут определяться отражениями от ионосферы, и до частоты 60 МГц ионосферное рассеяние продолжает играть значит. роль. Все виды Р. р., за исключением тропосферного рассеяния, позволяют передавать сигналы с шириной полосы частот в неск. МГц. В этой части спектра возможно очень высокое качество звукового радиовещания при дальности 50—100 км. Радиовещание с частотной модуляцией работает на частотах вблизи 100 МГц. В этом же диапазоне частот ведётся телевизионное вещание. Для радио-

астрономии выделено неск. узких спектральных полос, к-рые используются также для косм. связи, радиолокации, метеорологии, кроме того для любительской связи.

Волны УВЧ и СВЧ (1000 МГц  10000 МГц) распространяются в основном в пределах прямой видимости и характеризуются низким уровнем шумов. В этом диапазоне при Р. р. играют роль известные области макс. поглощения и частоты излучения хим. элементов (напр., линии водорода вблизи от 1420 МГц). В этом диапазоне размещены многоканальные системы широкополосной связи для передачи телефонных и телевизионных сигналов. Высокая направленность антенн позволяет использовать низкий уровень мощности в радиорелейных системах, а тропосферное рассеяние обеспечивает дальность радиосвязи ~800 км. Этот диапазон используется в радионавигац. и радиолокац. службах. Для радиоастрономии выделены полосы частот для наблюдения за атомарным водородом, радикалом ОН и континуальным излучением. Для косм. радиосвязи полоса частот ~1000—10 000 МГц — наиболее важная часть радиодиапазона.

Волны СВЧ (>10 ГГц) распространяются только в пределах прямой видимости. Потери в этом диапазоне неск. выше, чем на более низких частотах, причём на их величину сильно влияет кол-во осадков. Рост потерь на этих частотах частично компенсируется возрастанием эффективности антенных систем. СВЧ используются в радиолокации, радионавигации и метеорологии. На линиях связи между поверхностью Земли и космосом могут использоваться частоты <20 ГГц. Для связи в космосе могут применяться значительно более высокие частоты. При этом отсутствуют взаимные помехи между косм. и некосм. службами. Диапазон СВЧ важен также для радиоастрономии.

• Г и н з б у р г В. Л., Распространение электромагнитных волн в плазме, 2 изд., М., 1967; Ф о к В. А., Проблемы диффракции и распространения электромагнитных волн, М., 1970; Б р е х о в с к и х Л. М., Волны в слоистых средах, 2 изд., М., 1973; Татарский В. И,, Распространение волн в турбулентной атмосфере, М., 1967; Гуревич А. В., Шварцбург А. Б., Нелинейная теория распространения радиоволн в ионосфере, М., 1973; Железняков В. В., Электромагнитные волны в космической плазме, М., 1977; Долуханов М. П., Распространение радиоволн, 4 изд., М., 1972.

П. А. Беспалов, М. Б. Виноградова, Т. А. Гайлит.