Кіріспе
Радиосигналдарды тарататын жасанды спутник. Байланыс спутнигі – радиотелекоммуникациялық сигналдарды транспондер арқылы тарататын және күшейтетін жасанды спутник; ол Жердің әртүрлі жерлеріндегі трансляциялағыш пен қабылдағыш арасында байланыс арнасын құрайды. Байланыс спутниктері теледидар, телефон, радио, интернет және әскери мақсаттарда қолданылады. Көптеген байланыс спутниктері экватордан 35785 км (22236 миль) биіктіктегі геостационарлық орбитада орналасқан, сондықтан спутник аспандағы бір нүктеде тұрақты болып көрінеді; демек, жер станцияларының спутниктік тарелка антенналарын сол нүктеге тұрақты бағыттауға болады және спутникті іздеу үшін оларды жылжытудың қажеті жоқ. Басқалары төменгі жер серігі орбитасында спутниктік шоқжұлдыздар құрайды, онда жердегі антенналар спутниктердің орнын қадағалап, олардың арасында жиі ауысуы керек. Телекоммуникациялық байланыс үшін қолданылатын радио толқындары тікелей көру сызығы бойынша жүреді, сондықтан Жердің қисығы оларға кедергі келтіреді. Байланыс спутниктерінің мақсаты – сигналды Жердің қисығы бойымен тарату арқылы қашық географиялық нүктелер арасында байланыс жасау. Байланыс спутниктері радио және микротолқын жиіліктерінің кең ауқымын пайдаланады. Сигналдардың араласуын болдырмау үшін халықаралық ұйымдар белгілі бір ұйымдарға жиілік диапазондарын немесе «жолақтарды» пайдалануға рұқсат беретін ережелерді қабылдаған. Мұндай жолақтарды бөлу сигналдардың араласу қаупін азайтады. Мақалада радиосигналдарды тарату үшін жасанды спутниктерді геостационарлық орбитаға орналастырудың негізгі принциптері сипатталған. Осы себепті Артур Кларк көбінесе байланыс спутнигінің идеясын ойлап тапқан адам ретінде еске алынады және орбитаны сипаттау үшін «Кларк белдеуі» термині қолданылады. Алғашқы жасанды Жер серігі – 1957 жылғы 4 қазанда Кеңес Одағы орбитаға шығарған «Спутник-1» болды. Оны Михаил Тихонравов пен Сергей Королев Константин Циолковскийдің жұмыстарын негізге ала отырып жасады. «Спутник-1» 20,005 және 40,002 МГц жиіліктерінде (немесе 7 және 15 метр толқын ұзындығында) жұмыс істейтін бортындағы радио хабар таратушымен жабдықталған. Спутник Жердің бір нүктесінен екінші нүктесіне деректерді жіберу үшін орбитаға шығарылмаған, бірақ радио хабар таратушы ионосферадағы радио толқындардың таралу қасиеттерін зерттеуге арналған. «Спутник-1» ұшырылуы ғарыш кеңістігін зерттеу және ракета жасаудағы маңызды қадам болды және ғарыш дәуірінің басталуын білдірді.
A communications satellite is an artificial satellite that relays and amplifies radio telecommunication signals via a transponder; it creates a communication channel between a source transmitter and a receiver at different locations on Earth. Communications satellites are used for television, telephone, radio, internet, and military applications. Many communications satellites are in geostationary orbit 22236 mile (35785 km) above the equator, so that the satellite appears stationary at the same point in the sky; therefore the satellite dish antennas of ground stations can be aimed permanently at that spot and do not have to move to track the satellite. Others form satellite constellations in low Earth orbit, where antennas on the ground have to follow the position of the satellites and switch between satellites frequently. The radio waves used for telecommunications links travel by line of sight and so are obstructed by the curve of the Earth. The purpose of communications satellites is to relay the signal around the curve of the Earth allowing communication between widely separated geographical points. Communications satellites use a wide range of radio and microwave frequencies. To avoid signal interference, international organizations have regulations for which frequency ranges or "bands" certain organizations are allowed to use. This allocation of bands minimizes the risk of signal interference. The article described the fundamentals behind the deployment of artificial satellites in geostationary orbits to relay radio signals. Because of this, Arthur C. Clarke is often quoted as being the inventor of the concept of the communications satellite, and the term 'Clarke Belt' is employed as a description of the orbit. The first artificial Earth satellite was Sputnik 1, which was put into orbit by the Soviet Union on 4 October 1957. It was developed by Mikhail Tikhonravov and Sergey Korolev, building on work by Konstantin Tsiolkovsky. Sputnik 1 was equipped with an on board radio transmitter that worked on two frequencies of 20.005 and 40.002 MHz, or 7 and 15 meters wavelength. The satellite was not placed in orbit to send data from one point on Earth to another, but the radio transmitter was meant to study the properties of radio wave distribution throughout the ionosphere. The launch of Sputnik 1 was a major step in the exploration of space and rocket development, and marks the beginning of the Space Age.
Алғашқы белсенді және пассивті спутниктік тәжірибелер
Байланыс спутниктерінің екі негізгі класы бар: пассивті және белсенді. Пассивті спутниктер көзден келіп жатқан сигналды ғана қабылдағыш бағытына қарай шағылыстырады. Пассивті спутниктерде шағылған сигнал спутникте күшейтілмейді, сондықтан жіберілген энергияның аз ғана бөлігі қабылдағышқа жетеді. Спутник Жерден тым биік орналасқандықтан, радиосигнал бос кеңістікте таралу кезінде әлсірейді, нәтижесінде Жерде алынған сигнал өте әлсіз болады. Ал белсенді спутниктер, керісінше, сигналды жердегі қабылдағышқа қайта жібермес бұрын күшейтеді. Пассивті спутниктер байланыс спутниктерінің алғашқы түрлері болды, бірақ қазіргі уақытта олар сирек қолданылады. 1951 жылы АҚШ Әскери-теңіз зерттеу зертханасында электрлік барлау саласында басталған жұмыс "Айлық коммуникациялық реле" (Communication Moon Relay) жобасына әкелді. Әскери жоспарлаушылар қауіпті және сенімді байланыс желілеріне ұзақ уақыттан бері үлкен қызығушылық танытып келді, ал бұл жобаның басты мақсаты – Айды, Жердің табиғи серігін, пассивті реле ретінде пайдаланып, адамзат тарихындағы ең ұзын байланыс тізбегін құру еді. 1956 жылғы 23 қаңтарда Вашингтон мен Гавайи арасында алғашқы трансокеандық байланыс орнатылғаннан кейін, бұл жүйе 1960 жылғы қаңтарда ресми түрде іске қосылып, өндіріске енгізілді. Белсенді релелік байланыс үшін арнайы салынған алғашқы спутник – Advanced Research Projects Agency (ARPA) басқарған және 1958 жылғы 18 желтоқсанда ұшырылған SCORE жобасы болды. Ол сақталған дауыстық хабарламаны жеткізу үшін таспалық диктофонды пайдаланды, сондай-ақ хабарламаларды қабылдау, сақтау және қайта тарату мүмкіндігіне ие болды. Ол АҚШ президенті Дуайт Д. Эйзенхауэрдің әлемге жолдаған Рождестволық құттықтауын тарату үшін қолданылды. Спутник 1958 жылғы 30 желтоқсанда, сегіз сағаттық жұмыс істегеннен кейін қайта зарядталмайтын батареясы толыққандықтан, бірнеше реалды уақыттағы хабар таратуды жүзеге асырды. SCORE спутнигінің тікелей жалғасы ARPA басқарған Courier жобасы болды. Courier 1B спутнігі 1960 жылғы 4 қазанда "кешіктірілген қайталағыш" спутниктерін пайдалану арқылы жаһандық әскери байланыс желісін құру мүмкіндігін зерттеу үшін ұшырылды, бұл спутниктер ақпаратты қабылдап сақтайды және қайта тарату үшін команда күтеді. 17 күннен кейін, басқару жүйесіндегі ақаулық спутникпен байланысты үзіп тастады. NASA-ның спутниктік бағдарламасы 1960 жылғы 12 тамызда Echo 1 спутнігін ұшырды, ол пассивті релелік байланысқа арналған алғашқы жасанды спутник болды. Echo 1 – микротолқынды сигналдарды пассивті шағылыстырғыш ретінде қызмет ететін алюминийленген шар спутнігі еді. Байланыс сигналдары Жердің бір нүктесінен екінші нүктесіне спутник арқылы шағылыстырылды. Бұл эксперимент телефон, радио және теледидар сигналдарын бүкіл әлемге тарату мүмкіндігін анықтауға бағытталған еді.
Жаңа тәжірибелер мен жаңа жаңалықтар
Telstar – алғашқы белсенді, тікелей ретрансляциялық байланыс коммерциялық спутнигі және теледидар сигналдарын трансатлантикалық таратуды жүзеге асырды. AT&T, Bell Telephone Laboratories, NASA, Ұлыбританияның Бас почта мекемесі және Францияның Ұлттық PTT (Пошта) арасындағы спутниктік байланысты дамыту жөніндегі көпұлттық келісімнің бөлігі ретінде AT&T-ге тиесілі болды, ол NASA-мен 10 шілдеде 1962 жылы Канавералдан ұшырылды. Бұл жекеменшік демеушілікпен жасалған алғашқы ғарышқа ұшыру болды. Әсіресе әскери байланыс мақсатындағы тағы бір пассивті релелік эксперимент – Массачусетс технология институтының Линкольн зертханасы жүргізген West Ford жобасы. 1961 жылы алғашқы сәтсіздікке ұшырағаннан кейін, 1963 жылдың 9 мамырында 350 миллион мыс ине дипольдері пассивті шағылыстыратын белдеу құру үшін таратылды. Дипольдердің жартысы ғана бір-бірінен дұрыс бөлінгенмен, жоба SHF X диапазоны спектріндегі жиіліктерді пайдаланып, тәжірибе жүргізуге және байланыс орнатуға сәттілікке жетті. Геостационарлық спутниктердің тікелей алдындағы үлгісі – Hughes Aircraft Company-ның 1963 жылдың 26 шілдесінде ұшырылған Syncom 2 спутнигі. Syncom 2 – геосинхронды орбитадағы алғашқы байланыс спутнигі. Ол Жерді тәулігіне бір рет тұрақты жылдамдықпен айналдырды, бірақ солтүстік-оңтүстік бағыттағы қозғалысы болғандықтан, оны бақылау үшін арнайы құрал-жабдықтар қажет болды. Оның ізбасары – 1964 жылдың 19 шілдесінде ұшырылған Syncom 3 – алғашқы геостационарлық байланыс спутнигі. Syncom 3 солтүстік-оңтүстік қозғалысы жоқ геосинхронды орбитаға ие болды, бұл оны жерден аспандағы тұрақты нысан ретінде көруге мүмкіндік берді. West Ford жобасының пассивті эксперименттерінің тікелей жалғасы – Линкольн эксперименталды спутник бағдарламасы, ол да Линкольн зертханасы АҚШ Қорғаныс министрлігі тапсырмасы бойынша жүргізілді.
Халықаралық коммерциялық спутниктік жобалар
Америка Құрама Штаттарында 1962 жылы Коммуникациялық спутник корпорациясы (COMSAT) жеке компаниясы құрылды, ол ұлттық саясат мәселелері бойынша АҚШ үкіметінің нұсқауларына бағынды. Келесі екі жылда халықаралық келіссөздер Intelsat келісімдеріне әкелді, осының нәтижесінде 6 сәуірде 1965 жылы Intelsat 1 спутнигі, сондай-ақ Early Bird деп белгілі спутнигі ұшырылды, ол геосинхронды орбитаға шығарылған алғашқы коммерциялық байланыс спутнигі болды. 1960 жылдары Intelsat спутнигі бірнеше бағытқа қызмет көрсетумен қатар, теңіздегі кемелерге бейне, аудио және деректер қызметтерін ұсынды (1966–67 жылдары Intelsat 2), ал 1969–70 жылдары Intelsat 3 спутнигімен толыққандай жаһандық желі құрылды. 1980 жылдары коммерциялық спутниктік қуатты едәуір кеңейту арқылы Intelsat бәсекеге қабілетті жеке телекоммуникация индустриясының бір бөлігіне айналды және Америка Құрама Штаттарында PanAmSat сияқты компаниялармен бәсекелесе бастады, ол, иронияға қарай, 2005 жылы оның басты қарсыласы сатып алды. Бұл бағдарлама сол кездегі ерекшелігі – солтүстік жарты шарда тәулігіне екі рет жоғары апогейі бар, өте эллипстік орбитаны қолдануы болды, бұл орбита Молния орбитасы деп аталды. Бұл орбита Ресей аумағында және Канаданың жоғары ендіктерінде, экватордағы геостационарлық орбиталарға қарағанда ұзақ уақыт бойы тұрақтап тұру мүмкіндігін қамтамасыз етеді.
Спутниктер орбиталары
Байланыс спутниктерінің орбитасының негізгі үш түрінің бірі болады, ал орбиталық егжей-тегжейін нақтылау үшін басқа орбиталық жіктелімдер қолданылады. MEO және LEO – геостационарлық емес орбиталар (NGSO). Геостационарлық спутниктердің геостационарлық орбитасы (GEO) бар, ол Жер бетінен шамамен 35 786 километр қашықтықта орналасқан. Бұл орбитаның ерекшелігі – жерден бақылаушы көктегі спутниктің көрінетін орны өзгермейді, спутник көкте "қалқып тұрған" сияқты көрінеді. Себебі, жер серігінің орбиталық периоды Жердің айналу жылдамдығымен бірдей. Бұл орбитаның артықшылығы – жер антенналарының спутникті аспан арқылы қадағалап отыруы қажет емес, оларды спутник көрінетін жерге бағыттауға болады. Орташа Жер орбитасы (MEO) спутниктері Жерге жақын орналасқан. Орбиталық биіктіктер Жерден 2 000 км-ден 35 786 км-ге дейін. Орташа орбитадан төменгі аймақ – Жердің төменгі орбитасы (LEO), ол Жерден шамамен 160 км-ден 2 000 км-ге дейін орналасқан. MEO және LEO спутниктері Жерді жылдам айналып өтетіндіктен, олар геостационарлық спутник сияқты Жердегі тұрақты нүктеге үнемі көрінбейді, бірақ жерден бақылаушыға аспанды кесіп өтіп, көрінетін көкжиектен тысқары кеткенде "батып" көрінеді. Сондықтан, төменгі орбиталар арқылы үздіксіз байланыс қамтамасыз ету үшін көптеген спутниктер қажет, осылайша байланыс сигналдарын беру үшін аспанда әрқашан біреуі көрінетін болады. Алайда, Жерге жақын қашықтықта болғандықтан, LEO немесе MEO спутниктері геосинхронды орбитадан қажеттіге қарағанда төмен қуатпен және аз кешігумен Жермен байланыса алады.
Жердің төменгі орбитасы (LEO)
Жердің төменгі орбитасы (LEO) әдетте Жер бетінен шамамен жоғарыда орналасқан дөңгелек орбита болып табылады, ал оған сәйкес Жерді бір айналу кезеңі (уақыты) шамамен 90 минутты құрайды. Төменгі биіктікте орналасқандықтан, бұл спутниктер спутниктік нүктеден шамамен радиус арасында ғана көрінеді. Сонымен қатар, Жердің төменгі орбитасындағы спутниктердің жерге қатысты орналасуы тез өзгереді. Сондықтан, тіпті жергілікті қолданулар үшін де, егер миссия үздірілмейтін байланыс талап етсе, көптеген спутниктер қажет болады. Жердің төменгі орбитасына шығарылатын спутниктерді орбитаға шығару геостационарлық спутниктерге қарағанда арзан, және жерге жақын болғандықтан, сигналдың күші аз болуы жеткілікті (сигналдың күші көзден алысқатырған сайын төмендейді, сондықтан бұл әсер маңызды). Осылайша, спутниктердің саны мен олардың құны арасындағы қарым-қатынас есебінен таңдау жасалады. Бұған қоса, екі түрлі миссияны қолдау үшін қажетті борттағы және жердегі жабдықтарда маңызды айырмашылықтар бар.
Жерсерік шоқжұлдызы
Бірлесіп жұмыс істейтін спутниктер тобы спутник шоқжұлдызы деп аталады. Екі мұндай шоқжұлдыз, негізінен шалғай аймақтарға спутниктік телефон және төмен жылдамдықтағы деректер қызметтерін ұсынуға бағытталған, – Iridium және Globalstar жүйелері. Иридий жүйесінде 66 спутник бар, олардың орбиталық еңісі 86,4° және спутниктер арасындағы байланыс Жердің бүкіл бетінде қызмет көрсетуді қамтамасыз етеді. Starlink – SpaceX компаниясы басқаратын спутниктік интернет шоқжұлдызы, ол жаһандық спутниктік интернетке қол жеткізуді мақсат етеді. Сонымен қатар, Жердің бір бөлігінен өтіп бара жатқанда алынған деректерді сақтап, кейіннен басқа бөлігінен өтіп бара жатқанда оны жіберуге қабілетті төмен Жер орбитасындағы спутниктерді пайдаланып, үзіліссіз жабуды ұсынуға болады. Бұл Канаданың CASSIOPE байланыс спутнигінің CASCADE жүйесі үшін дұрыс. Осы сақтау және жіберу әдісін қолданатын тағы бір жүйе – Orbcomm.
Орташа Жер орбитасы (MEO)
Орташа Жер орбитасы – Жер бетінен жоғарыдағы орбитада орналасқан спутник. MEO спутниктері функционалдық тұрғыдан LEO спутниктеріне ұқсас. MEO спутниктері LEO спутниктеріне қарағанда әлдеқайда ұзақ уақыт бойы көрінеді, әдетте 2 мен 8 сағат аралығында. MEO спутниктері LEO спутниктеріне қарағанда үлкен қамту аймағына ие. MEO спутнигінің ұзақ көріну ұзақтығы және кеңірек жабу аймағы MEO желісіне LEO желісіне қарағанда аз спутниктер қажет екенін білдіреді. Бір кемшілігі – MEO спутнигінің қашықтығы оған LEO спутнигіне қарағанда ұзақ уақыт кешігу және әлсіз сигнал береді, бірақ бұл шектеулер GEO спутнигіне қарағанда осыншалықты ауыр емес. LEO спутниктері сияқты, бұл спутниктер де Жерден тұрақты қашықтықта орналаспайды. Бұл жердің геостационарлық орбитасына қарама-қайшы, онда спутниктер әрқашан Жерден бірдей қашықтықта болады. Әдетте орташа Жер орбитасындағы спутниктің орбитасы Жерден жоғары орналасқан. Әртүрлі схемалар бойынша, бұл спутниктер Жерді 2 сағаттан 8 сағатқа дейін айналып өтеді.
МЭО мысалдары
1962 жылы байланыс спутнигі "Телстар" ұшырылды. Ол жоғары жылдамдықты телефон сигналдарын таратуға көмектесу үшін Жердің орта орбитасындағы спутник ретінде жасалған. Көкжиектен тыс жерге сигналдарды жіберудің алғашқы практикалық жолы болғанымен, оның негізгі кемшілігі көп ұзамай байқалды. Оның орбиталық айналымы шамамен 2,5 сағатты құраса, Жердің 24 сағаттық айналыс периодымен сәйкес келмегендіктен, үздіксіз жабу мүмкін болмады. Ұдайы жабуды қамтамасыз ету үшін бірнеше Жер ортасындағы орбиталық спутниктер (MEO) қажет екені анық болды. 2013 жылы 20 MEO спутнигінен тұратын топтаманың алғашқы төртеуі ұшырылды. O3b спутниктері кеңжолақты интернет-қызметтерін ұсынады, әсіресе шалғай орналасқан аймақтарда, теңізде және ұшу кезінде пайдалануға арналған.
Геостационарлық орбита (GEO)
Жердегі бақылаушыға георбитадағы спутник қозғалмай, аспандағы белгілі бір тұрақты жерде көрінеді. Бұл, оның Жердің өзінің бұрыштық жылдамдығымен (экваторлық орбитада жұлдыздық тәулік ішінде бір айналыс) Жерді айналуының нәтижесі. Геостационарлық орбита байланыс саласында өте пайдалы, себебі жердегі антенналар спутниктің қозғалысын қадағаламай-ақ оған бағытталған болуы мүмкін. Бұл салыстырмалы түрде төмен қыналы. Көптеген жердегі антенналарды қажет ететін қолданыстарда, мысалы, DirecTV тарату жүйелерінде, жердегі жабдықтарды үнемдеу спутникті орбитаға шығаруға кеткен шығын мен күрделіліктен әлдеқайда артық болуы мүмкін.
GEO мысалдары
Бірінші геостационарлық спутник Syncom 3 1964 жылғы 19 тамызда ұшырылды және 1964 жылғы Жазғы Олимпиада ойындарын теледидар арқылы көрсетуден бастап Тынық мұхиты арқылы байланыс үшін қолданылды. Syncom 3 спутнигінен кейін көп ұзамай Intelsat I, әйгілі Early Bird, 1965 жылғы 6 сәуірде ұшырылды және 28° батыс бойлық орбитасына орналастырылды. Бұл Атлант мұхиты үстіндегі телекоммуникацияға арналған алғашқы геостационарлық спутник болды. 1972 жылғы 9 қарашада Канаданың континентті қамтамасыз ететін алғашқы геостационарлық спутнигі Anik A1, Telesat Canada компаниясымен ұшырылды, ал АҚШ 1974 жылғы 13 сәуірде Western Union компаниясының Westar 1 спутнигін ұшыру арқылы одан кейін іріс-қайыс жасады. 1974 жылғы 30 мамырда әлемдегі үш осьті тұрақтандырылған алғашқы геостационарлық байланыс спутнигі ұшырылды: NASA үшін салынған эксперименталды ATS 6 спутнигі. Telstar және Westar 1 спутниктерін ұшырғаннан кейін, RCA Americom (кейін GE Americom, қазір SES) 1975 жылы Satcom 1 спутнигін ұшырды. WTBS (қазір TBS), HBO, CBN (қазір Freeform) және The Weather Channel сияқты алғашқы кабельдік телеарналардың сәттілікке жетуіне Satcom 1 зор үлес қосты, себебі бұл арналар өз бағдарламаларын спутник арқылы барлық жергілікті кабельдік телеарналарға таратты. Бұдан өзге, бұл АҚШ-тағы ABC, NBC және CBS сияқты телеарналар бағдарламаларын жергілікті филиалдық станцияларға тарату үшін қолданған алғашқы спутник болды. Satcom 1 кеңінен қолданылды, өйткені оның байланыс сыйымдылығы Америкадағы бәсекелес Westar 1-ге қарағанда екі есе жоғары болды (24 транспондер, ал Westar 1-де 12 транспондер болды), нәтижесінде транспондерлерді пайдалану құны төмендеді. Кейінгі онжылдықтарда спутниктердегі транспондерлер саны одан да арта түсті. 2000 жылға қарай Hughes Space and Communications (қазір Boeing Satellite Development Center) компаниясы бүкіл әлемде пайдаланудағы жүзден астам спутниктердің шамамен 40 пайызын жасады. Басқа ірі спутник өндірушілерге Space Systems/Loral, Orbital Sciences Corporation (Star Bus сериясымен), Indian Space Research Organisation, Lockheed Martin (бұрынғы RCA Astro Electronics/GE Astro Space бизнесіне ие), Northrop Grumman, Alcatel Space (қазір Thales Alenia Space, Spacebus сериясымен) және Astrium кіреді.
Молния орбитасы
Геостационарлық спутниктер экватордың үстінде жұмыс істеуі тиіс, сондықтан қабылдағыш экватордан алшақтаған сайын, олар көкжиекте төмендеп көрінеді. Бұл ең қиын солтүстік ендіктерде мәселе тудырады, байланысқа әсер етеді және көп жолды кедергіге (сигналдар жер бетінен және жер антеннасына шағылысуынан туындайтын) себеп болады. Осылайша, Солтүстік (және Оңтүстік) полюске жақын аймақтарда геостационарлық спутник көкжиектің астында көрінуі мүмкін. Сондықтан, негізінен Ресейде, бұл мәселені шешу үшін «Молния» орбиталық спутниктері ұшырылды. Мұндай жағдайларда «Молния» орбиталары тартымды балама болуы мүмкін. «Молния» орбитасы жоғары бұрыштыққа ие, орбитаның солтүстік бөлігінде таңдалған нүктелерде жақсы көтерілуді қамтамасыз етеді. (Көтерілу – спутниктің көкжиектен жоғары орналасқан жерінің шамасы. Демек, көкжиектегі спутниктің көтерілуі 0 градусқа тең, ал тікелей үстіңгі спутниктің көтерілуі 90 градусқа жетеді.) «Молния» орбитасы спутниктің уақытының көп бөлігін шалқаяған солтүстік ендіктерде өткізуге арналған, осы кезде оның жердегі ізі аз ғана жылғалады. Оның периоды жарты күнге тең, сондықтан спутник мақсатты аймақта әр екінші айналымда алтыдан тоғыз сағатқа дейін жұмыс істей алады. Осылайша, үш «Молния» спутнигінен (және орбитадағы қосалқы спутниктерден) тұратын шоқжұлдыз үздіріссіз жабуды қамтамасыз етеді. «Молния» сериясының алғашқы спутнигі 1965 жылдың 23 сәуірінде ұшырылды және теледидар сигналдарын тәжірибелік түрде беруге қолданылды. 1967 жылдың қарашасында кеңес инженерлері «Молния» спутниктеріне негізделген «Орбита» атты ұлттық телеарналардың бірегей жүйесін құрды.
Геостационарлық орбитадан тыс
Бұған қоса, арнайы байланыс спутниктерін геостационарлық орбитадан тысқары шығару жоспарлары мен бастамалары бар. NASA LunaNet жобасын ай ғарыш кемелері мен құрылыстары үшін «Ай интернетін» қамтамасыз ететін деректер желісі ретінде ұсынды. Moonlight Initiative – бұл ЭКА-ның ұқсас жобасы, ол ай бетінде навигациялық қызметтер көрсетуге арналған. Екі бағдарлама да айдың әртүрлі орбиталарындағы бірнеше спутниктерден тұратын спутниктік топтамалар болып табылады. Басқа орбиталарды да пайдалану жоспарлануда. Жер-Ай либрациялық нүктелеріндегі орналасулар да айды, геосинхронды орбитадағы байланыс спутниктері Жерді қамтығандай, байланыс спутниктерімен қамту үшін ұсынылуда. Сондай-ақ, Марс орбитасындағы, беттегі және басқа орбиталардағы әртүрлі миссияларды қолдайтын арнайы байланыс спутниктері де қарастырылуда, мысалы, Марс телекоммуникациялық орбитасы.
Телефония
Алғашқы және тарихи тұрғыдан ең маңызды байланыс спутниктерінің қолданылуы – құрлықтар аралық қашықтықтағы телефон байланысы болды. Құрылған қоғамдық телефон желісі телефон қоңырауларын жер үсті станциясына жібереді, одан кейін олар геостационарлық спутникке таратылады. Қабылдау жолы да ұқсас схемамен жүзеге асырылады. 20 ғасырдың соңында талшықты оптиканы қолдану арқылы су асты байланыс кабельдерінің жақсаруы спутниктерді телефон байланысында пайдаланудың азаюына әкелді. Дегенмен, спутниктік байланыс бүгін де көптеген салаларда қолданылады. Ассенсион, Сент-Хелена, Диего Гарсия және Пасха аралдары сияқты су асты кабельдері жоқ алыс аралдарда спутниктік телефон қажеттілігі туындайды. Сонымен қатар, Оңтүстік Америка, Африка, Канада, Қытай, Ресей және Австралия сияқты кейбір континенттер мен елдердің үлкен аймақтарында телефон байланысының инфрақұрылымы жоқ немесе сирек кездеседі. Спутниктік байланыс Антарктида мен Гренландияның шеткі аймақтарына да қосылу мүмкіндігін береді. Спутниктік телефондарды пайдаланудың басқа да салалары – теңіздегі платформалар, ауруханалар, әскерилер және демалыс үшін резервтік байланыс құралы ретінде. Теңіздегі кемелер мен ұшақтар да жиі спутниктік телефондарды қолданады. Спутниктік телефон жүйелерін әртүрлі тәсілдермен іске асыруға болады. Көлемді жүйелерде, көбінесе оқшауланған аймақтағы жергілікті телефон желісі негізгі құрлықтағы телефон желісіне қосылады. Радио сигналын телефон желісіне қосып беретін қызметтер де бар. Мұндай жағдайда, спутниктердің кез келген түрін пайдалануға болады. Спутниктік телефондар тікелей геостационарлық немесе Жердің төмен орбитасындағы спутниктер шоқжылдызына қосылады. Содан кейін қоңыраулар Телефон желісіне қосылған спутниктік телепортқа жіберіледі.
Теледидар
Теледидар негізгі нарыққа айналған кезде, оның көптеген қабылдағыштарға үлкен өткізу қабілетіне ие, салыстырмалы түрде аз сигналдарды бір мезгілде жеткізу қажеттілігі геосинхронды спутниктік жүйелердің мүмкіндіктеріне одан да дәл сәйкес келді. Солтүстік Америкада теледидар мен радио үшін екі түрлі спутник қолданылады: тікелей хабар тарату спутнигі (DBS) және тұрақты қызмет спутнигі (FSS). Солтүстік Америкадан тыс, әсіресе Еуропада FSS және DBS спутниктерінің анықтамасы біршама екіұшты. Еуропада үйге тікелей теледидар үшін қолданылатын спутниктердің көпшілігі Солтүстік Америкадағы DBS класындағы спутниктер сияқты жоғары қуатты шығарады, бірақ FSS класындағы спутниктер сияқты сызықтық поляризацияны қолданады. Мысал ретінде Еуропа құрлығының үстіндегі орбитада орналасқан Astra, Eutelsat және Hotbird ғарыш кемелерін келтіруге болады. Осы себепті FSS және DBS терминдері Солтүстік Америкада жиірек қолданылады, ал Еуропада олар сирек кездеседі. Тұрақты қызмет спутниктері C жолағын және Ku жолағының төменгі бөліктерін пайдаланады. Олар көбінесе телеарналар мен жергілікті филиалдарға (бағдарламалар мен синдикациялық бағдарламалар, тікелей эфирлер және кері байланыс сияқты) сигналдарды жіберу және алу үшін, сондай-ақ мектептер мен университеттерде қашықтықтан оқыту, бизнес-телевизия (BTV), бейнеконференциялар және жалпы коммерциялық телекоммуникациялар үшін қолданылады. FSS спутниктері ұлттық кабельдік арналарды кабельдік теледидар орталықтарына тарату үшін де пайдаланылады. Ku жолағында FSS спутниктері арқылы тегін спутниктік телеарналар да таратылады. Intelsat Americas 5, Galaxy 10R және AMC 3 спутниктері Солтүстік Америкада Ku жолағындағы транспондерлерінде көптеген FTA арналарын қамтамасыз етеді. Американдық Dish Network DBS қызметі де жақында SuperDish антеннасын қажет ететін бағдарламалық пакеттері үшін FSS технологиясын қолданды, себебі Dish Network FCC-нің "міндетті тасымалдау" ережелеріне сәйкес жергілікті телеарналарды тасымалдау үшін көбірек сыйымдылық және HDTV арналарын тасымалдау үшін кеңірек жолақ ені қажет болды. Тікелей хабар тарату спутнигі – бұл шағын DBS спутниктік тарелкаларына (әдетте диаметрі 18-24 дюйм немесе 45-60 см) сигналдарды жіберетін байланыс спутнигі. Тікелей хабар тарату спутниктері әдетте микротолқынды Ku жолағының жоғарғы бөлігінде жұмыс істейді. DBS технологиясы DTH (Direct To Home) спутниктік теледидар қызметтерінде қолданылады, мысалы, АҚШ-та DirecTV, DISH Network және Orby TV, Канадада Bell Satellite TV және Shaw Direct, Ұлыбританияда, Ирландияда және Жаңа Зеландияда Freesat және Sky, ал Оңтүстік Африкада DSTV. DBS-ке қарағанда төмен жиілікте және төмен қуатта жұмыс істейтін FSS спутниктеріне сигналды қабылдау үшін әлдеқайда үлкен тарелка қажет (Ku жолағы үшін диаметрі 3-8 фут (1-2,5 м), ал C жолағы үшін 12 фут (3,6 м) немесе одан да үлкен). Олар транспондерлердің әрқайсысы үшін сызықтық поляризацияны қолданады (DBS спутниктері қолданатын дөңгелек поляризациядан өзгеше), бірақ бұл пайдаланушылар байқамайтын шағын техникалық айырмашылық. FSS спутниктік технологиясы 1970 жылдардың соңынан 1990 жылдардың басына дейін АҚШ-та DTH спутниктік теледидары үшін TVRO (Television Receive Only) қабылдағыштары мен тарелкалары түрінде де қолданылды. Ол сондай-ақ Ku жолағында Primestar спутниктік теледидар қызметі үшін де қолданылды, ол қазір тоқтатылды. Кейбір спутниктер Ka жолағында транспондерлері бар, мысалы DirecTV-нің SPACEWAY 1 спутнигі және Anik F2. NASA және ISRO соңғы уақытта Ka жолағындағы маяктары бар эксперименталды спутниктерді де ұшырды. Кейбір өндірушілер DBS теледидарларын мобильді түрде қабылдауға арналған арнайы антенналарды ұсынды. GPS технологиясын пайдалана отырып, бұл антенналар көлік құралының орналасқан жеріне немесе қозғалысына қарамастан, спутникке автоматты түрде қайта бағытталады. Мұндай мобильді спутниктік антенналар кейбір автокөліктердің иелері арасында танымал. JetBlue Airways компаниясы да DirecTV (LiveTV ұсынған, JetBlue еншілес компаниясы) үшін мұндай мобильді DBS антенналарын пайдаланады, оны жолаушылар орындықтарға орнатылған LCD экрандар арқылы көре алады.
Радио хабарларын тарату
Сатылдамалық радио кейбір елдерде, әсіресе АҚШ-та аудио хабар тарату қызметтерін ұсынады. Мобильді қызметтер тыңдаушыларға континент бойында саяхаттап, кез келген жерде бірдей аудио бағдарламаларды тыңдауға мүмкіндік береді. Сатылдамалық радио немесе абоненттік радио (SR) – байланыс спутнигі арқылы таратылатын цифрлық радиосигнал, ол жердегі радиосигналдарға қарағанда әлдеқайда кең географиялық аумақты қамтиды.
Әуесқойлық радио
Әуесқой радио операторлары әуесқойлық радиохабарды тасымалдауға арналған, арнайы жасалған әуесқойлық спутниктерге қол жеткізе алады. Көптеген спутниктер ғарыштағы қайталағыштар ретінде жұмыс істейді және әдетте UHF немесе VHF радио жабдықтарымен, сондай-ақ Яги немесе табақша антенналары сияқты бағытталған антенналары бар әуесқойлар оларды пайдаланады. Ұшыру құнына байланысты, қазіргі әуесқойлық спутниктердің көпшілігі Жердің төмен орбитасына шығарылады және бір уақытта шектеулі және қысқа мерзімді байланыстарды ғана қабылдауға арналған. Кейбір спутниктер X.25 немесе осыған ұқсас протоколдарды қолдана отырып, деректерді жіберу қызметтерін де ұсынады.
Интернетке қол жеткізу
1990 жылдардан кейін спутниктік байланыс технологиясы кеңжолақты деректер арқылы интернетке қосылу құралы ретінде қолданыла бастады. Бұл, әсіресе, шалқар аймақтарда тұратын, кеңжолақты интернетке қол жеткізе алмайтын немесе қызметтердің үздіріліссіз жұмыс істеуін қажет ететін пайдаланушылар үшін өте тиімді.
Әскери
Байланыс спутниктері Global Command and Control Systems сияқты әскери байланыс салаларында қолданылады. Байланыс спутниктерін пайдаланатын әскери жүйелердің мысалдары – АҚШ-тың MILSTAR, DSCS және FLTSATCOM, НАТО спутниктері, Ұлыбритания спутниктері (мысалы, Skynet) және бұрынғы Кеңес Одағының спутниктері. Үндістан өзінің алғашқы әскери байланыс спутнигі GSAT-7-ні ұшырды, оның транспондерлері UHF, F, C және басқа да жиілік жолақтарында жұмыс істейді. Әдетте әскери спутниктер UHF, SHF (сонымен қатар X жолағы деп те аталады) немесе EHF (сонымен қатар Ka жолағы деп те аталады) жиілік жолақтарында жұмыс істейді.
Деректерді жинау
Жер бетіне жақын орналасқан ортаны тікелей бақылайтын құралдар (мысалы, толқын өлшегіштер, метеостанциялар, метео буйлер және радиозондтар) бір жақты деректерді тарату немесе екі жақты телеметрия және қашықтықтан басқару үшін спутниктерді қолдануы мүмкін. Бұл ауа-райы спутнигінің қосымша жүктемесі негізінде жұмыс істеуі мүмкін (GOES, METEOSAT және Argos жүйесіндегі басқалары сияқты) немесе арнайы спутниктерде (мысалы, SCD) орналасуы мүмкін. Деректердің таралу жылдамдығы әдетте спутниктік интернеттен әлдеқайда төмен болады.