Для систем обычной наземной радиопередачи оценку воздействия сигнала на приемную установку выражают напряженностью электрического поля радиоволн в пункте приема. Но такая оценка, удобная для радиовещания, где прием ведется на случайные антенны, непригодна для специальных радиолиний. Дело в том, что сигналы на таких линиях могут иметь форму раздельных (дискретных) радиоимпульсов; их воздействие на приемник определяется не только амплитудой напряженности поля, но и длительностью, и частотой повторения импульсов. В таком случае более полное воздействие сигналов на приемник характеризуется той мощностью Р2, которую сможет извлечь из радиоволн приемная антенна. Вместо абсолютного значения мощности Р2 вводят отношение мощности излучения Р1 передатчика к мощности Р2, доставляемой приемнику. Это отношение можно назвать затуханием на радиолинии.
Обращаясь к распространению радиоволн в к о с м и ч е с к о м пространстве и считая, что потери на соударения электронов с молекулами газа полностью отсутствуют, получаем формулу
P1 /P2 = ( 4πrr / λ )2 *( 1 /D1 D2 )
λ— длина волны в метрах, a D1 и D2 — коэффициенты направленности передающей и приемной антенн, безразмерные величины.
Казалось бы, что выгоднее более длинные волны, так как с увеличением к затухание уменьшается; это означает, что некоторую заданную мощность Р2 можно обеспечить при меньшей Р1. Однако мы знаем, что с уменьшением длины волны достигается возможность увеличения коэффициентов направленности антенн D1 и D2, и это оказывается в большинстве случаев решающим соображением для выбора длины волны.
Радиотехника в настоящее время решает три основные задачи, требующие распространения радиоволн в космическом пространстве. Первая — обслуживание наземных абонентов, ретрансляцией через искусственный спутник Земли. Вторая — управление с Земли космическими объектами и связь космонавтов с Землей. Наконец, третья задача — связь и взаимное управление между космическими кораблями без участия Земли и вне земной атмосферы.
Если спутник-ретранслятор служит для передачи программ телевидения и радиовещания, то на борту работают лишь один приемник и один передатчик. Разумеется, связь и радиовещание через спутник-ретранслятор возможны лишь в те часы суток, в которые имеется прямая видимость спутника из обоих наземных пунктов, т. е. оба пункта находятся в зоне освещенности. Для того чтобы зона освещенности оставалась на поверхности Земли «неподвижной», спутник-ретранслятор должен быть запущен над экватором в сторону вращения Земли на высоту около 36 000 км. Тогда его угловая скорость окажется равной угловой скорости вращения Земли, и он будет представляться для наземного наблюдателя неподвижным «стационарным». Учитывая, что радиоволны дважды проходят через всю толщу атмосферы и испытывают поглощение в ней, приходится отказываться от волн короче 2—3 см. Вместе с тем, имея наземные приемные антенны направленными вверх, нужно считаться с воздействием на них мешающих излучений Солнца, космических тел и межзвездного газа. Это воздействие особенно сильно в диапазоне метровых волн, поэтому они редко применяются для связи через спутники. Применяются в основном дециметровые волны и главным образом нижняя часть сантиметровых (3—1О см).
Вторая задача, решаемая радиотехникой в космическом пространстве, — связь Земли с космонавтами и управление с Земли полетом космических кораблей. Присутствие человека на корабле выдвигает новые, более сложные и ответственные требования к радиолиниям по сравнению с требованиями беспилотных полетов. Радиолиния должна обеспечить речевую (радиотелефонную) связь космонавтов с наземными центрами, так как именно речевая связь позволяет изложить любую, в том числе и неожиданную, ситуацию. Вместе с тем радиолиния служит для передачи сигналов телеуправления и телеметрии. Наконец, учитывается возможность приземления корабля в любой точке земного шара и необходимость его поиска с помощью 'радиопеленгования.
Все эти обстоятельства требуют установки на космическом корабле радиосредств разных диапазонов — KB и УКВ. Передача с корабля на KB может быть принята земными центрами на больших расстояниях. Но качество этого приема зависит от состояния ионосферы и ухудшается замираниями. Обратимся к третьей космической задаче радиотехники — взаимодействию космических аппаратов без участия Земли. В этом случае отпадают все те ограничения в выборе длин волн, которые диктовались свойствами земной атмосферы. Миллиметровые, субмиллиметровые и даже оптические волны в принципе могут использоваться для связи и управления по линиям Космос — Космос. Особенно интересны световые волны, создаваемые лазерами с огромными коэффициентами направленности. Выбор диапазона зависит от сложности разработки аппаратуры и (методов ориентировки лучей на цель