Распространяются ли или просачиваются в космос сигналы спутниковой восходящей/нисходящей линии связи?

Они должны распространять свой сигнал. Кроме того, требуется действительно большая антенна, чтобы вообще не распространять ваш сигнал.

Представьте, что распространения не было вовсе. Тарелка должна быть направлена ​​точно на спутник, на предел размеров тарелки. Это далеко за пределами современных технологий! У DSS тарелки настроены на 0,1 градуса. На расстоянии геостационарной орбиты это 62 км. Лазеры можно наводить чуть точнее, но они все равно не такие точные.

Величина распространения сигнала обратно пропорциональна размеру антенны (в большинстве случаев). Существуют калькуляторы , но, как правило, чем выше частота и больше антенна, тем меньше ширина луча. Но его невозможно направить только в одном направлении без бесконечно большой антенны.

Например, антенна шириной 10 м имеет ширину луча 0,14 градуса на частоте 14 ГГц (где я взял ширину луча за точку -3 дБ).
На высоте 36 000 км (геостационарная орбита) ширина луча этой антенны составит 88 км.

36000 * тангенс (0,14 градуса) = 88

Для любого разумного размера антенны у вас будет утечка, потому что главный лепесток будет намного шире, чем приемная антенна. Боковые лепестки будут располагаться под довольно большим углом относительно основного лепестка. Я подозреваю, что для тарелки боковые лепестки намного слабее основного лепестка.

Для восходящей линии связи существует теоретический нижний предел ширины разброса, который составляет ~ (расстояние между приемником и передатчиком) * (длина волны)/(размер передатчика). Есть несколько способов прийти к этому, например, принцип неопределенности Гейзенберга (чем меньше передатчик, тем больше вы знаете положение луча, следовательно, тем меньше вы знаете о направлении). Это всего лишь формула порядка величины; очевидно, луч не имеет острого края. Взяв цифры из ответа @Hobbes:

15 ГГц -> длина волны ~ 0,0214 м, расстояние = 36 * 10 ^ 6 м и передатчик = 10 м. 36*10^6*.0214/10 = 77*10^3. Итак, моя формула дает грубое приближение к результату Гоббса.

Обратите внимание, что это нижний предел; физически невозможно сделать лучше, чем это. В реальном мире любая практическая система будет работать хуже.

Для нисходящей линии этот разброс будет значительно меньше, чем радиус Земли, пока он находится в диапазоне МГц, поэтому, если это не нарушит квантовую механику, чтобы только небольшая часть луча не попала в Землю, но опять практическая инженерия будет другой историей.

Кроме того, если под «нисходящей линией» понимается спутник на Землю, то на вашем последнем изображении показаны передачи со спутника на спутник, а не нисходящие каналы.

PS "приемник/приемопередатчик" избыточен; «Приемопередатчик» уже указывает на то, что он может быть и передатчиком , и приемником .