Text
                    ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР АКАДЕМИЯ НАУК СССР
ПО НАУКЕ И ТЕХНОЛОГИЯМ
ВСЕСОЮЗНЫЙ ИНСТИТУТ НАУЧНОЙ И ТЕХНИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ
(ВИНИТИ)
Для служебного пользования
ЗАРУБЕЖНЫЕ КОСМИЧЕСКИЕ
КОМПЛЕКСЫ И СИСТЕМЫ
РЕФЕРАТИВНЫЙ СБОРНИК
Издается 1 раз в месяц
8
МОСКВА 1991


ОБЪЕДИНЕННАЯ РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ информационных изданий во астрономия, геодезии» исследованиям космического пространства ш Земли из космоса Главный редактор акад. Л. А. БОЯРЧУК Члены редакционной коллегии: проф. Т. А. Агекян, акад. В. А. Амбарцумян, д. ф.-м. ц. Ю. В. Батраков, чл.-корр. АН СССР Ю. Д. Буланже, к. т. н. В. Д. Власов, проф. В. Г. Горбацкий, д. ф.-м. и. А. А. Гурштейн, проф. Я. Л. Зиман, акад. 1С. Я. Кондратьев, к. ф.-м. н. Э. В. Конанович, д. ф.-м. и. Л. П. Кропоткин, проф. М. Я. Маров, проф. 4. Г. Маеевич, к. т. н. Я. Я. Медведев, д. ф.-м. и. Д. Я. Иагирнер, проф. 19. А!. Нейман, проф. Я. Д. Новиков, проф. Л. Я. Пеллинен, проф. В. В. Под обед, к. х. и. Л. Д. Ревина, акад. Р. 3. Сагдеев, к. ф.-м. и. Я. Я. Самусь, проф. В. Л. Сарычев, А. Я. Седякина {ученый секретарь редколлегии), д. ф.-м. н. В. Я. €дыш, акад. В. В. Соболев, д. ф.-м. и. Л. В. Ту ту ков, к. ф.-м. н. В. Г. Шалаев, д. ф.-м. н. В. В. Шевченко, к. ф.-м. н. iC. £• Шингарева, к. ф.-м. н. Я. С. Щербина-Самойлова (зам. главного редактора) Научный редактор —к. т. н. Б. Я. Ермишкин 1991
ПРОГРАММЫ И ПРОЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ !• Изменения в программе ЭОКС на начало 1991 г. Обсуждение бюджета НАС А на 1991 фин.г, в конгрессе США во второй половине 199O г. показало реальную перспективу значительного сокращения ассигнований на программу ООКС* Не дожидаясь окончательного решения конгресса, НАСА направило своим подрядчикам уведомления с просьбой пока не увеличивать число рабочих мест в расчете на заказы по ООКС, Дебаты в конгрессе выявили сомнения относительно эффективности использования телеуправляемых систем для сборки и эксплуатации ООКС, предлагаемых для уменьшения времени работы астронавтов в открытом космосе. Имелись возражения против применения только МВКА для доставки элементов ООКС на орбиту и обеспечения эксплуатации ООКС* Высказывались сомнения относительно возможности ввода в эксплуатацию JOKC стоимостью 37 кетрд долд. к 2000 г. даже в случае безаварийных полетов МВКА, Предлагались 3 возможных решения по программе ООКС: 1) закрыть программу; 2} продолжать работы с и&пыо создания более дорогой, ООКС с отложенным сроком ввода в эксплуатацию и с прогрессивно падающим интересом к ней; 3) уменьшить число элементов ООКС с тем» чтобы их можно было доставить за 12 полетов МВКА (для доставки элементов современного проекта ООКС требуется 2 8 полетов МВКА) или придерживаться существующего проекта ООКС и начать разработку новых тяжелых ракет-носителей (РН) для доставки элементов на орбиту* Утвержденный конгрессом США бюджет НАСА на 1991 фин.г. в сумме 13 f9 мярд долл. включал сокращение ассигнований на ООКС *»на 22% (таблица). Ожидаемые сокращения ассигнований в последующие годы требовали принятия проекта ООКС с уменьшенным числом элементов. Согласительная комиссия палаты представителей и сената признала необходимым при переработке проекта ООКС учесть следующие требования: - первым на орбиту должен быть выведен лабораторный модуль как лаборатория для исследований в условиях микрогравитации США с эксплуатацией в режиме посещения с использованием для этой дела МВКА;
- обору давание тш биологических исследований, центрифуга и т.ш должны быть разменяны вне лабораторного модуля, напр. в переходных отсеках, модулях ЕКА или Японии; - должно быгь обеспечено постепенное наращивание электрической мощности на ООКС до 75 кВт с доступностью Для пользователей не менее 30 кВт» Конгресс США потребовал нредс тавления переработанного проекта через 90 дней. Решение о новой конструктивной схеме ООКС должно быть разработано группой, составленной из специалистов НАСА и фирм Grumman и McDonnell Douglas • В переработанном проекте должны быть учтены: - совращение работ по наэе*ш>й инфраструктуре ООКС, в т.ч. с закрытием работ в центре космических полетов им. Год- дарда по внешним экспериментальным полезным нагрузкам, закрепляемым на несущей конструкции ООКС, стоимостью 24 млн дошь/год и работ по сооружению тренировочного комплекса астронавтов с использованием гидроневесомости в Хьюстоне стоимостью 30*40 млн долл.; - уменьшение экипажа с 8 до 4 'астронавтов; - макс, число полетев МВКА для сборки ООКС - 4 полета в год, но с началом эксплуатации ООКС макс* число полетов может быть до 7 в год; - сохранение ранее установленного срока первого полета МВКА для сборки ООКС - 1995 г.; - обеспечение минимального влияния переработки проекта ООКС на конструкции и режиьш работы модулей ЕКА и Япо- нии. Считается нежелательным изменение сроков выводов модулей ЕКА и Японии, чтобы не осложнить отношений с иностранными партнерами по кооперации; - из программы исключается разработка подвижного транспортера, системы фиксации астронавта, рабочая платформа астронавта адя работ в открытом космосе и вдвд* - *«огут быть пересмотрены конструкции лабораторного и жилого модулей, переходных отсеков, фонарей на переходных отсеках, замкнутой системы жизнеобеспечения, несущей ферменной кшетрукции, воздушных шлюзов для выхода в открытый космос, системы связи и слежения за траекторией полета, системы обработки информации и т.п.; - приоритетными работами на ООКС ffyuyt эксперименты по материаловедению и биологии. НАСА пока не будет рассматривать возможность разработ*- к и посещаемых платформ свободного полета как средства сое—
Некоторые статьи бюджета НАС А на 1991 фнн.г. (млн долл.) Программа Сокращение ассигнований Утвержденные ассигнования ООКС 'Свобода* 551 Экспериментальное оборудование ООКС 12 КА гарантированного спасения для ООКС 16 Производство н эксплуатация МВКА 125 Орбитальная лаборатория "Свейслэб" 5 Национальный воздушно-космический самолет 24 Инициатива по исследованию космоса (программы полетов на Луну и Марс) 24 Научно-технические космические исследования 210 Перспективные транспортные косм ж ее кие системы ('AL/S и МВКА-С) 3 О Орбитальный маневрирующий КА 85,4 Модернизация К А *Марс—Об- сервер* Для программ полетов на Луну и Марс 15 1900 О 4420,6 125,7 95 О 2 85,9 23,9 О О Дания улучшенных условий микрогрешигашш, поскольку их включение в программу удлинит время ее осуществления на 3-4 года. Имеющиеся к началу 1991 г. предложения по новой конструктивной схеме ООКС основаны на использовании МВКА для доставки элементов на орбиту, а также РН иностранных партнеров для доставки их модулей. Предлагается, в частности, 5
исключить из конструкции ООКС горизонтальную ферменную балку, что по мнению специалистов космического центра им» Джо»* сона позволит уменьшить риск орбитальной сборки, тле* большая часть сборочных работ в этом случае буает осуществляться на Земле. Кроме того снижается необходимость доработок грузового отсека применительно к размещению в нем элементов ООКС специфических размеров. Существенно будет снижен объем работ в открытом космосе по обслуживанию систем ООКС. Вслеасгвие уменьшения парусности улучшится стабилизация ООКС. Ориентация будет осуществляться в основном за счет градиента гравитации, а не за счет тяговых импульсов РД, что существено улучшит условия микрогравнгации на ООКС, При эксплуатации ООКС новой конструктивной схемы прямое сближение орбитальной ступени (ОС) с ООКС не предусматривается. ОС будет удерживаться на расстоянии 15 м от ООКС* Подвод ОС к ООКС будет производиться с помощью телеуправляемого манипулятора, стрела которого будег направлять ОС к стыковочному устройству ООКС» В связи с изменением конструктивной схемы ООКС теряет практическое значение ряд выполненных недавно работ. Так космическим центром им. Джонсона совместно с Хьюстонским университетом было выполнено исследование по оптимизации управления стабилизирующим махсшиком и по системе ориентации ООКС. Были сформулированы и линеаризованы уравнения движения элементов и уравнения положения их в пространстве. Получено уравнение регулятора. Отмечается, что результаты машинных экспериментов показывают возможность постижения удовлетворительного качества стабилизации выбранной конструктивной схемы ООКС. Вероятно, снизится интерес к применению специального многооперационного телеманирулятора SPDM Для канадской подвижной системы обслуживания MSS фирмы SPAR Aerospace*; По первоначальным планам MSS предназначалась для сборки и технического обслуживании"ООКС, технического обслуживания внешних экспериментальных полезных нагрузок, разгрузки и загрузки ОС, обеспечения работ астронавтов в открытом космосе, использования в аварийных ситуациях а т.п. Собственно SPDM должен был служить для смены орбитально заме-» няемых блоков ORU, стыковки и расстыковки электрических разъемов, обеспечения освещения рабочей зоны Для астронавтов при работах в открытом космосе, обеспечения наблюдения за рабочей зоной с помощью ТВ-камер, очистки внешних
поверхностей ООКС, установки в удаления тепловых экранов, выполнения осмотров различных узлов и т.п. В соотве тствии с предложенной принципиальной схемой основными блоками SPDM являлись основание, центральный блок, монтажный узел стрел и 2 стрелы, с выносом ао 3,5 м механизм смены инструмента и сне тема тепловой защиты. Основание предназначалось для пристыковки SPDM к конструкции MSS или стреле телеманипулятора ООКС, а также Для временного хранения ORU. Центральный блок предполагалось выполнить из 2 секций длиной 1,34 м каждая, соединенных шарниром. В одной секции размешается электронное оборудование, а другая служит для крепления ORU. По состоянию на декабрь 1989 г. была разработана принципиальная схема с такой степенью Детализации, которая позволяла проводить оценку ее функциональных возможностей и осуществить переход к следующему этапу программы. Отмечалось, что схема будет изменяться и уточняться с учетом данных конкретных программ полета. По оценкам космического центра им. Джонсона для проведения профилактических и ремонтных работ при эксплуатации ООКС потребуется 2200 ч работ в открытом космосе в год «пй 4 выхода 2 астронавтов на 6 ч каждую неделю. Научно- исследовательский центр им. Эймса разрабатывает новый скафандр, получивший наименование 'перспективный орбитальный скафандр*" AOS»; Внутри скафандра будет поддерживаться постоянное давление 0,56 бар (в современном скафандре 0,3 бар). Более высокое; давление позволит сократить время подготовки астронавте» к выходу в открытый космос. Вторым достоинством нового скафандра считается большая подвижность металлических сочленений. Цельнометаллический скафандр будет иметь повышенную стойкость к ударным воздействиям высокоскоростных частиц, обеспечивать повышенную радиационную защиту и характеризоваться пониженными требованиями к его обслуживанию и подготовке* Научно-исследовательским центром им. Эймса разработаны также новые перчатки, пригодные для применения со скафандрами АХ -5 и AOS» В.А, Карелин 'Шг et Cosmos.", 1990, 2L 'N 1306, 61 ^Aviation Week and SpaaTTechnology/' 1990, 133, N 15, 63,67,102; N20, 26-27 f tomaefian 'Aeronautics and Space Journal", 1989, 35, N4» 197-204 7
"Flight International", 1990, I38J4 4224f 22; N'4?2?f 18; N 4240, 14 "Journal of Guidance, ^Control and Dynamics", 1990, 13, N 4, 639-^668 "New Scientist", 1990,22} N 17Щ 26 "Spaceflight", 1990, 32, N 1£ 376-377 '•Space Technology>rfn©90, 10, N 1/2,5-8 2. Программа и сгоагегия НАСА в разработке и развитии СЖО аля космических миссий с участием человека Объявленная директивами президента США Дне Буша новая Инициатива по обследованию космического пространства ( SEI— Space Exploration Initiative) ориентирует на интенсификацию участия человека в космических миссиях США, включая пилотируемые межпланетные полеты и создание обитаемых баз на Луне и Марсе. В конце 1989 г, НАСА соответственно модернизовало основную направленность планирования миссий по обследованию и освоению Солнечной системы* При этом было идентифицировано последовательное развитие и усовершенствование СЖО, как одно из ключевых условий, которые определяют потенциальную возможность осуществления миссий большой длительности с участием человека. Отрываясь от Земли, человек в пространствах Солнечной системы сразу же сталкивается с необходимостью искусственно создать пригодную для жизни среду обитания в областях, где в естественном состоянии нег пиши, воздуха и воды. Без этих поддерживающих жизнь продуктов не могут состояться никакие обследования, достижения, открытия. На всех этапах миссий по обследованию Солнечной системы этими продуктами человека будет обеспечивать СЖО, удовлетворяющие разнородным требованиям в зависимости от специфики обитания и деятельности. Различают два основных вида обитания и деятельности человека в космосе, определяющих особенности соответствующих СЖО: - внутрикорабельная деятельность - ВКД (IVA—Intraveniaila— ractivity),» куда входят - пребывание внутри транспортных КА, проживание в естественной среде, существующей на поверхности планет, их спутников и искусственных сооружений в космосе, перемещения в герметизированных средствах переовиже- 8
вия - планетоходах (роверах), индивидуальных средствах передвижения по поверхности плане г и г. п.; - работ в открытом космосе - РОК (EVA—extravenicular ) В своем докладе на 20-й Внутренней конференции по эн- в*фонментным системам, состоявшейся в Виллиамбурге (шт» Вирджиния) 9-12 июля 1990 г. представитель Отдела наук о жизни штаб-квартиры НАСА Руммель излагает общие обоснования предпринятой НАСА модернизации программы развития СЖО для космических миссий с участием человека и содержание стратегических установок штаб-квартиры в развитии СЖО как ключевого элемента программы миссий по обследованию Солнечной системы в целом. В серии других трудов на той же конференции дается обзор экологии Земли, различных классов КА и космических баз, конкретизируются количественные показатели, определяющие требования к СЖО для различных миссий, детализируются потребности в основных продуктах, необходимых для обеспечения жизнедеятельности космонавтов в различных условиях, характеризуется современный уровень и перспективы развития технологии СЖО для миссий различного назначения а длительности, проводится количественный анализ возможностей существующих, разрабатываемых и перспективных СЖО и их компонентов, В числе этих трудов: доклад Долла и Кейса из фирмы Во— ing Aerospace and Electronics * Функции жизнеобеспечения и технологический анализ будущих миссий*; совместный доклад группы ученых японской фирмы Hit achy и Национальной авиакосмической лаборатории "Система рециркуляции воды для замкнутой экологической СЖО ( CELSS)*)b космической среде обитания'; совместный доклад галлинфорда из НИЦ им. Джонсона НАСА и группы специалистов фирмы Lockheed Engineering and Science 'Моделирование Управляемой экологической СЖО (CELSS) Для Лунного аванпоста*; доклад Галлинфорда из НИЦ им Джонсона НАСА и Шварцкопфа, из фирмы Ldckneed Missiles and Space 'Концептуальный проект Управляемой экологической СЖО (CELSS ) для Лунной базы * др* *) Другие расшифровки этой аббревиатуры в трудах конференции: 'Контроль среды и СЖО - КССЖО', 'Контролируемая экологическая СЖС* 2-1
Общие пели (побудительные мотивы) развития СЖО: - обеспечение подаой надежное г и системы в космической сре- ае (гравитация l/6g, микрогравитация и т.п.), включая воэ- можноегь обслуживания и замены компонентов в процессе вы- по тения миссии, оопусгимость отключения компонентов; - уменьшение массы аоснабжения (продуктам, запчастями и т.п.); - минимизация требований к массе,' электропитанию и объемам; -способность использовать местные ресурсы шш увеличения самообеспеченности, напри мер, ресурсы Луны и Марса, которые можно преобразовать в воду, воздух и/шш пищу. Современные ВКД-СЖО обеспечивают пригодную для орби- тания в космосе среду, но весьма дорогой ценой. Используемые в США СЖО открытого контура требуют аоснабжения с Земли возпухон пищей и водой для людей. Эти системы не обладают способностью к решфкулйдии и все отходы должны оставляться в космосе или возвращаться на Землю. Поскольку человеку требуется ежедневное 6,5 кг? питьевой воды, воздуха и пиши, в космосе для экипажа из 4-х чел. ежегодно потребуется около 9,5 т этих продукте®. Если экипаж нуждается в бане, мытье посуды, промывке водой туалета, его потребности в снабжении с Земли увеличиваются до*/2 8,5 т продуктов в год. Это превышает потолок современных космических операций. Пока масса, выводимая на орбиту, представляет собой количественно неизменную величину, рециркуляция продуктов СЖО представляет один из лучших путей сокращения этого превышения» Применительно к миссиям по обследованию Луны и Марса ситуация еще более острая. Например, прежде чем доставить груз с Земли на поверхность Луны, надо вывести на низкую околоземную орбиту (НОО) в 7 раз большую массу, чем та, которая требуется на поверхности Луны. Доставка минимального набора поддерживающих продуктов для одного человека (без воды для гигиенических нужд и мытья) потребовала бы вывода на НОО примерно одного тяжелого носителя каждые 2 года. Эта дополнительная нагрузка на ТКС делает весьма актуат*- ной разработку регенеративных СЖО с рециркуляцией отходов, чтобы поначалу обеспечить достижение целей обследования при постоянном присутствии человека, а в конечном счете - способности самообеспечения. Регенеративные системы будут иметь решающее значение для обеспечения возможности нспопьзовагь 10
местные ресурсы для удовлетворения полного диапазона потребностей жизнеобеспечения, когда человек научится жить за счет ресурсов территорий, удаленных от Земли, Бели успех изыскательских миссий зависит от способности людей работать и вести изыскания на поверхности различных планет, то это означает зависимость успеха от продуктивности FOK-работ, проводимых на большом удалении от систем поддержки с Земли.На протяжении этих миссий астронавты будут испытывать воздействия большой гаммы условий гравитации и разнообразной окружающей среды* Роботизированные системы смогут возместить лишь часть РОК-требований. При деятельности нормальной интенсивности, которая предполагается при изыскательских миссиях, более остро встают проблемы производительности, пригодности к использовшию, продолжительности и обслуживания РОК-скафандров. Операционные к медицинские соображения предусматривают режимы адаптации дыхания, диапазон возможностей СЖО, радиационную защиту и проведение операций в чрезвычайных режимах. Простота и эффективность переходов между ВКД- и РОК-виДами деятельности увеличивают и производительность и общую безопасность миссии» Пока разработана технология, обеспечивающая астронавтам успешное выполнение лишь краткосрочных операций на лунной поверхности (l/6g ). Требованиям Длительного пребывания на поверхности планеты современные скафандры не удовлетворяют в большинстве областей деятельности. Технология КК 'Аполлон* не удовлетворяет по эксплуатационным характеристикам и слишком громоздка для использования на Марсе, а скафандры шаттла (й потенциально ООКС "Свобода*} сконструированы Для ограниченного применения только в условиях микрогравитации и еще более громоздки. Перспективные РОК-сис- темы должны будут удовлетворять дополнительным требованиям обеспечения возможности выполнять обследования (изыскания). Эти системы будут несомненно включать усиленные похожие на человека (антропоморфные) скафандры, подобные применяемым теперь, но могут также включать элементы, которые будут сглаживать границы между скафандром и КА. Стратегия разработки СЖО. Планы миссий по обследованию Солнечной системы ставят перед СЖО ряд требований по удовлетворению различных потребностей. ВКД-системы требуются; Для класса т»н. переходных носителей - ПН (TV—transfer vehicles), Лунных - ЛПН ( LTV ) и Марсианских - МЛН (МТУ), - 2-2 1Х
совершающих попегы с посааками соответственно на Луне и на Марсе; Для класса *•&> экскурсионных носителей- ЭН (EV), выполняющих ознакокдательнью полеты к Луне — ЛЭН и к Мер» су - МЭН (в английской аббревиатуре соответственно - LEV и MEV'/Для комплекса лунных и марсианских помещений (поселений) и герме тнзировадаого планетохода - ровера (rover)* РОК-системы должны быть предусмотрены Для Луны, для Марса, для космических операций в процессе межпланетного перелета и на орбите. Существуют ограничения величины массы, доставляемой на НОО, а также требования на операции всего многообразия систем. Для ВКД-сисгем,в особенности, это требование Длительного пребывания на поверхности планеты, что означает необходимость обеспечить постоянное проживание вне Земли колонии в количестве 8 чел. По-видимому, наиболее сложна разработка комплекта систем, которые требуются Для обследования Марса, так как МЛН должен иметь независимую от доснабжения СЖО, способную обеспечить пилотируемый полет продолжительностью до 3 лет и проживание в помещении на поверхности Марса 5 чел. в течение 500 су т. Требования к РОК-системе включают повторяющиеся ежедневно работы продолжительностью до 8 ч при 6 рабочих днях 6 неделю. Скафандр должен обслуживаться экипажем и обладать стойкостью к загрязнению такими материалами планеты, как пыль. Критично и для ВКД- и дш РОК-СЖО требование обеспечивать космонавтам безопасную, нетоксичную среду обитания при снабжении их водой и пищей не только свободной от загрязнений, 4 но также обладающей адекватными, благоприятными по питательным и психологическим воздействиям свойствами. Создание этих систем должно обеспечиваться» по возможности, первоначальным строительством, исходя из'современных возможностей, и последующим эволюционным развитием; Базовые возможности определяют СЖО, проектируемые Для ООКС * Свобода*, которые способны обеспечить постоянное пребывание людей в космосе, а также для ОС шаттла расширенной продолжительности полета ( EDO-extended duration orbiter). Or этой базовой позиции программа будет нацелена на обеспечение развития этих систем в СЖО с большими возможностями Для использования их на Луне, а затем, используя опыт лунных миссий и испытательный стенд ООКС "Свобода*, на дальнейшие усовершенствования СЖО применительно к условиям Марса. 12
ВКД-СЖСХ Исходя из погребное гей исследовательских миссий, определены следующие руководящие принципы проектирования вкд-сжа . - использование систем замкнутого конгура гам» где практически досгижимо снижение требований к материально-техническому снабжению; - использование систем открытого конгура там, где это диктуют требования к электропитанию, массе, объемам и функционированию или временные рамки препятствуют использованию систем замкнутого конгура; - для обитаемых помещений (жилищ) и переходных носителей длительного полета предусматривается рост СЖО и их эволюция по мере технического прогресса* В качестве примера реализации последнего из этих руководящих принципов приводится установка в жилом помещении ядра физико-химической системы, совместимой с предусматриваемыми в дальнейшем системами выращивания растений, которые будут обеспечивать проживающих пищей, воздухом и водой* ВКД-СЖО должны обеспечивать следующие области характеристик: 1) снабжение пищей; 2) регенерация воздуха; 3) очистка воды; 4) переработка отходов; 5) управление окружающей средой; 6} контроль температуры и влажности; 7) подавление пожаров; 8) управление системой; 9) преобразование (переработка) местных ресурсов. По назначению ВКД-СЖО подразделяют на 3 группы: 1 группа: СЖО для переходных и экскурсионных носителей, совершающих полеты к Луне, экскурсионных носителей .для полетов к Марсу и герметизованных планетоходов. Современными руководящими принципами Для них определены открытые контуры, так как носители указанных классов либо совершают полеты1 малой длительности, что препятствует использованию в них СЖО большей замкнутости, либо имеют низкие электроэнергетические параметры, при которых регенеративные СЖО не дают прямых выгод. При этом сравнительно малое время использования и операционные ограничения вполне позволяют применять СЖО с открытыми контурами. 2 группа: СЖО для жилищ на Луне и Марсианских переходных носителей (МПН). Руководящими принципами Для СЖО этой группы определено использование физико-химических систем регенерации в качестве базовой основы с дополнением некоторого количества свежей пищи (салат), обеспечивающей усиление диеты долговременного пользования. Временные рам- 13
ки разработка лунных жилищ и требуемые аля МЛН условия микрогравитации позволяют, как полагают, в значительной степени использовать технологию ООКС "Свобода". Однако потребуется существенное усиление ее систем, что, в свою очередь, может обернуться значительной выгодой для ООКС» 3 группа: СЖО Для усовершенствованных жилищ на Луне и Марсе, От этих систем требуется обеспечивать большое количество людей, проживающих на объекте длительное время. Здесь первостепенное значение имеют минимизация потребности в доснабжении различными припасами и создание базы самообеспечения. Временные рамки разработок Для этих приложений позволяют провесги усовершенствование и испытания гибридных физико-химических и биорегенеративных систем. Способность биорегенерации может добавляться к соответственно усиленной технологии физико-химического ядра дискретно - с течением времени, а использование местных ресурсов еще больше снизит потребность в доснабжении. Программа создания требуемых видов ВКД-СЖО в США представляется в следующем виде. Чтобы обеспечить своевременную разработку перспективной технологии ВКД-СЖО, НАСА считает необходимым начать программу интенсивной разработки уже теперь. Регенеративные СЖО критичны для миссий по обследованию Солнечной системы, однако их предстоит еще испытать на людях. Многие годы уровень общих капиталовложений в эту область был низким, что не позволит довести предлагаемые технологии до приемлемой зрелости. Для ООКС, способной обеспечить постоянное присутствие человека в космосе, большую трудность представит использование технологии рециркуляции для частичного снабжения питьевой водой и водой для гигиенических нужд и мытья. Предусматривается также регенеративное восстановление кислорода и полная рециркуляция воды. Для миссий обследования важно,чтобы развитие этих технологий продолжалось за пределы технологической базы ООКС. Для некоторых приложений этого вида современных технологий будет достаточно. Так, требованиям к СЖО для ЛПН и ЛЭН адекватно удовлетворяют технологии СЖО таких носителей, как ОЛ "Скайлэб", ООКС "Свобода" с постоянным присутствием человека и шаттлу с ОС расширенной продолжительности орбитального полета. Эти системы могут быть идентифицированы и интегрированы за время, требуемое для разработки носителей. Их варианты могут быть приспособлены для МЭН и герметизированного планетохода. 14
Для МЛН в космических: жилищ (на Марсе, Луне) необходимо готовить другие технологии. Чтобы создать эти новые технологии СЖО необходима 2-эгапная программа. Начальный этап этой программы должен включать ускоренный процесс разработки подпрограмм технологии подсистем и систем, которые будут заимствовать технологии ООКС и готовить новые технологии - как приспособление обеих концепций (физико-химической и биорегенерационной) для использования в макетах, испытательных стендах и, по возможности, в орбитальных полетах для испытаний с целью проверки концепций на системном уровне. Процессы компонентного и подсис- гемного уровня для проведения работ на системном уровне не могут считаться готовыми для дальнейшей разработки. Технологическая программа разработок потребует целого комплекса установок - от университетских и промышленных лабораторных до специальных макетов лабораторного масштаба и стендов для предварительных испытаний с участием человека. Второй этап требует продвинутой программы разработок, где будет использоваться испытательный стенд масштаба миссии для интеграции специфической для данной миссии СЖО. Эти стенды €уДут использовать технологии компонентов, проверенные в ходе выполнения частных программ их разработки, и соединять компоненты в системы, которые могли бы удовлетворить специфические потребности миссии. Ввиду специфичности требований к СЖО МЛН очень важны испытания этих систем в условиях микрогравитации. Недостаточная технологическая зрелость области ВКД-СЖО требует немедленных финансовых вложений в нее. Без этого сроки готовности будут неминуемо отставать от плановых. Финансовые ресурсы должны быть направлены на упреждающую разработку систем для лунных обитаемых помещений, используя преимущества модернизации технологической готовности средств, заимствуемых из программы ООКС. Архитектура СЖО обитаемых помещений должна планироваться с учетом интеграции и дальнейшего роста, а также ожидаемых неопреаепен- ностей, связанных с доступными уже сейчас технологиями. По возможности быстрее НАСА рекомендует приступить к модернизации технологии ООКС для использования на Луне, доводить до зрелого состояния требуемую дополнительную технологию, а также начинать работы над усовершенствованными испытательными установками для лунных обитаемых помещений. Одновременно должна финансироваться сильная программа раз- 15
рабогок физико-химических и биологических технологий, чтобы приготовить послеаующее создание систем, облааающих большими возможностями* РОК-СЖО для миссий обследования составят базу, обеспечивающую многие операционные миссии» Взаимодействие людей с поверхностью планет, способность гоне тру ировать, эксплуатировать и монтировать поверхностную инфраструктуру предполагается усилить применением вспомогательных роботов и это в конечном счете будет определять возможности миссии. Независимо от того, будет ли использоваться только РОК-ска- фандр или также более сложные системы, идентифицирован следующий набор желательных свойств РОК-сисгем: - Минимальное время перехода от ВКД- к РОК-деятель- носги. Особенно важно здесь наличие большого перепада давлений между обитаемым помещением и РОК-системой. Перепад давлений воздействует на вероятность больших о г линий в выполнении астронавтом разного рода движший изгиба, что снижает безопасность в сравнении с условиями малых различий давления. С другой стороны, более высокое РОК-давление требует усилия РОК-систем и может ограничивать диапазон их возможностей из-за более высоких требований к массе и уменьшения функциональных способностей перчаток скафандра. - Максимальное время производительной работы в открытом космосе (РОК-время). Если мобильность РОК-системы зависит от человеческой силы, масса скафандра будет лимитирующим фактором для времени. Другим ограничением является * требование к емкости портативной СЖО и легкости ее перезарядки. При увеличении продолжительности работы в открытом космосе должны более строго учитываться возможности системы по снабжению пищей и удалению отходов, обеспечению надлежащего качества воды и воздуха, а также радиационной защиты. Суммарное время работы в "открытом космосе при выполнении миссии, естественно, является фактором, определяющим эксплуатационную надежность РОК-системы* При проектировании системы должно предусматриваться снижение потребности в ремонте на борту. - Минимум ограничений нормальной работоспособности человека. Лимитирование массы скафандра и общих габаритов может ограничить возможности человека в РОК-системах. Если люди при выходе в открытый космос будут постоянно выполнять рутинную тяжелую работу, в РОК-системе должен быть обеспечен полный диапазон метаболических уровней с адекват- 16
ным термоконтролем,, Для общей производительности важны, мобильность в областях перчаток, горса н обуви. Из соображений безопасности к производительности коммуникационные возможности РОК-систем должны поддерживаться взаимодействиями по связным каналам экипаж - экипаж и экипаж-жилище» В оценках современных возможностей работ в открытом космосе на поверхности планет исходят из опыта КК "Аполлон"", который рассматривают как важную отправную позицию для будущих*: кгассийХкафандр"Аполлон*имел конструкцию, расчитанную на ограниченный ресурс без расширенного обслуживания и ремонтов, причем выдерживал загрязнения пылью. Конструкция скафандра низкого давления не позволяет использовать обитаемые помещения с высоким давлением, а масса такой конструкции слишком велика для использования на Марсе. Для условий микрогравитации в РОК-системах достигнут существенный прогресс, хотя у скафандра шаттла требования к обслуживанию и ремонту все еше слишком высоки. В скафандре для ООКС предусматривается значитальное улучшение технологии перчаток (лучше, чем у 'Аполлон*'), однако более высокое давление в скафандре создает серьезные проблемы» Существующие РОК-СЖО велики и требуют экстенсивной поддержки припасами* Их основные характеристики приведены в следующей таблице. Масса скафандра» Масса СЖО, кг Общая масса, кг Рабочее давление* кг ГПа 'Аполлон* 27 62 89 258 шаттл 50 73 123 2 96 ООКС . 'Свобода -90 ~195 -2 85 ~572 Расходуемые в СЖО вещества доснаб- доснаб- регенера- жение жение ция Полагают, что РОК-система, разрабатываемая для ООКС будет пригодна для работ в открытом космосе и на межпланетных КК в условиях микрогравитации, но для работ на поверхности планет потребуются специальные обширные разработки адекватных РОК-систем. Рекомендуется осуществление параллельной программы технологических разработок, которая мини- 17
мизирует риск Для поверхностных РОК-систем за~счет предва- ригельной подготовки компонентов Для улучшенных облегченных скафандров высокого давления с последующей их доработкой и интеграцией в систему. Особое внимание предлагается уделить следующим разработкам: - облегченные долговечные материалы; - конструкция перчаток; - меры и техника пылезащиты; - системы корпуса уменьшенной подвижности Для хождения по поверхности планет; - вспомогательные транспортные системы Для передвижения по поверхности планет; - легкая компактная технология СЖО. В перспективных разработках РОК-систем оссбо важным считается интегральный системный подход к обеспечению деятельности человека в открытом космосе. Предназначенные для определенных миссий системы перед применением должны проходить обширные испытания. Из установленных по результатам проведенной НАСА работы {Cohen, Arpn и др. 'Отчет о 90-су- точном исследовании по обследованию человеком Луны и Марса", ноябрь 19 89 г.). временньк рамок выполнения миссий по обследованию Луны и Марса, следует что начальные лунные системы будут обладать более ограниченными возможностями, чем марсианские. Усиление лунных технологий должно будет продолжаться на протяжении всего лунного этапа а тих миссий. Усовершенствования лунной технологии будут иметь важное значение для Марса, причем большинство технологий может быть испытано на Луне. Работы над РОК-СЖО, также как и ВКД-СЖО, представляют весьма трудный элемент всей исследовательской программы. Ближнесрочные виды деятельности, к которым можно приступить, включают изготовление прототипа скафандра, моделирующего стенда СЖО, обеспечивающей постоянное пребывание в космосе, разработку подвижных средств, технологии к стратегии работ в открытом космосе. Необходимо предпринять обширные исследования по мониторингу окружающей среды, требованиям к технологии и как можно скорее начать исследовательский этап А по созданию усовершенствованного лунного скафандра, Б#Ав Булатников fySAE Technical Paper Series", 1990, '№901277, 67- 73; Jf 901216, 1-8; № 901208, 1-9; № 901281, 223- 18 239; № 901278, 247-254; № 901257, 1-9.
3. Деятельноегь по коммерциализации космоса в КНР в 1990 г. Авторы обзора из Центра исследований рыночных процессов (США) напоминают, что современная ракетно-космическая программа КНР началась в конце 50-х гг. с разработки баллистических ракет. Начало программы вывоаа ИСЗ относится к 1970 г., когаа был успешно выведен ИСЗ 'Чайка-!*. С этого времени был осуществлен вывод 23 'ИСЗ с~надежностью вывода 85% (в США - 94%). В коммерческую космическую деятельность КНР вступила в 1987 г., когда с помощью раке- тььносителя (РН) 'Великий поход* была выведена полезная нагрузка (ПН) фирмы MATRA (Франция) для проведения исследований в условиях микрогравитации. КНР имеет соглашение с Швецией по выводу исследовательского ИСЗ "Фрейя", который будет использован для измерений с высокой разрешающей способностью в верхней ионосфере. Для выполнения коммерческих задач КНР располагает рядом вариантов РН "Великий поход" (таблица) и 3 стартовыми комплексами (Сичан, Тайюань и в пустыне Гоби). В июле 1990 г. со стартового комплекса Сичан в провинции Сычуань был осуществлен первый пуск РН "Великий по- ход-2Е". В этом летном испытании на низкую околоземную орбиту был выведен пакистанский ИСЗ "Бадр-1" с массой 50 кг. Эта РН отличается от предыдущей модификации "2С" применением 4 бустерных ступеней с ЖРД YF -20. При старте работают 4 ЖРД YF -20 первой ступени и 4 ЖРД бустерных ступеней. На первой и второй ступенях используется топливо "тетраксид азота + горючее на основе гидразина". Грузоподъемность на ПГО оценивается в 4500 кг. В качестве достоинства РН указьюается отсутствие дорогой и сложной третьей ступени с ЖРД на криогенном топливе. Стартовый комплекс в Сичане имеет 2 стартовых площадки, большая из которых предназначается для пусков РН "Великий П0Х0Д-2Б"» Башня обслуживания на стартовой площадке имеет высоту 74 м. Общая масса сооружений на площадке достигает 1050 т. Пуск осуществляется с подвижной пусковой платформы с башней высотой 97 м» движущейся по рельсовому пути. Стартовый комплекс в Сичане использовался также Для пусков РН "Великий поход-3", с помощью которой были выведены ИСЗ "Аэиясаг-1"* (Asiasat —1 ) и связной ИСЗ КНР. 3-42 19
Варианты РН 'Великий поход* на середину 1990 Характерно гика Вариант РН 1Д 2С 2Е ЗА Грузоподъемность, кг на НОО 750 2500 8800 - - 2500 на ПГО - 1400 2500 Год ввода в эксплуатацию 1991 1982 1990 1986 1992 1988 НОО - низкая околоземная орбита; ПГО - переходная геостационарная орбита Со стартового комплекса Тайюань в провинции Шанс и, расположенного на расстоянии 435 км от Пекина, были выполнены пуски РН "Великий поход-4* для вывода на полярную орбиту метеорологических ИСЗ. Кроме того этот комплекс рассчитан на проведение пусков МБР DF -5, конструкция которых основана на РН "Великий поход-2". По оценкам авторов обзора о состоянии космической техники КНР, РН "Великий поход" являются серьезными конкурентами на международных рынках коммерческих выводов ИСЗ. КНР в состоянии ежегодно изготовлять и использовать для коммерческих целей до 5 РН, Анализ, выполненньй в государственной корпорации China Great Wall Indus trial,. выявил более 50 видов потенциальных коммерческих ПН, пригодных Для транспортировки на своих РН, прнчем 8 аз них считаются вероятными для вывода в течение последующих 5 дет* Успешный вывод ИСЗ 'Азаясат-З.", который был третьим успештт пуском в серии стартов с комплекса в Сичане, вызвал обеспокоенность США, в частности из-за запрашиваемых КНР низких цен на вывод ИСЗ. Так стоимость вывода ИСЗ "Азшсат*-!* была установлена 30 млн долл., в то время как фирма *Arianespace за вывод аналогичного ИСЗ запрашивает 45 млн долл. Кроме того, изготовитель РН корпорация China "Great Wall hdustrial гарантировала бесплатный повторный пуск РН в случае аварии. Страхование пуска обошлось в 24 млн долл. при стоимости ИСЗ "Уэстар-б* после его возвращения на Землю 15 млн долл. без учета оплаты работ фирмы Hughes 'Aircraft по ремонтно- 20
профилактическому обслуживанию и предстартовой подготовке ИСЗ в сумме 30 млн долл. Владелец ИСЗ фирма »Asia Satellite Teleeomiminications (Гонконг) посгроила также наземную станцию в Гонконге стоимостью 10 млн. долл. ИСЗ *Аэияса*-1г {*Уэстар-6"), оснащенный 24 транспон- дераш, был изгоговлен фирмой Hughes Aircraft и вследствие этого для его вывоза за пределы США требовалось разрешение правительства США. Президент Дж. Буш разрешил использовать РН КНР для вывода ИСЗ при условии, что будут исключены возможности утечки технической информации и умышленной порчи ИСЗ. ИСЗ был доставлен в Сичан на борту зафрахтованного самолета *Бодат-747* 2 февраля 1990 г. в сопровождении военнослужащих и гражданских охранников фирмы Hughes 'Aircraft, Возможность еюсгортаИСЗ "Австралеат" изготовленных той же фирмой шш фирмы из Австралии, поставлена в зависимость от политических событий в КНР, в частности от событий в Пекине 4 июня 1989 г., и or экспорта вооружений КНР на Средний Восток. Вместе с тем фирмы США заинтересованы в развитии коммерческих связей с КНР. Так фирма McDonnell Douglas заключила соглашение с КНР на организацию производства коммерческих самолетов МД-82. Фирма надеется продавать в КНР космические разгонные ступени РАМ для установки их на РН 'Великий поход*. Организация "Интелсат* также проявляет шtepee к сотрудничеству с КНР. В.А. Карелин "Aerospace Daily.", 1990, 155, N 12, 95 "'Aviation Week and Space Technology", 1990, N 16, 25, 28; N 21, '20; 133, N 4, 31 "Spaceflight", 1990, 32, N 4, 132-137 4. Международные конФерешшк по космическим исследованиям С 14 по 18 января 1991 г. в Куршевеле (Франция) должен был быть проведен 5-й международный коллоквиум по физическим измерениям и сигнатурам при дистанционном зондировании (ДЗ) Земли. Коллоквиум был организован Национальным центром Франции по космическим исследованиям ( CNES } при 21
сотрудничестве агентства ЕКА, Национального центра по ДЗ Земли ( CNPS ) и Национального института астрономических исследований ( INRA ). Спонсорами коллоквиума был ряа научных обществ США, Канады и стран Западной Европы* На коллоквиуме намечалось обсудить следующие вопросы: - Моделирование измерительных сисгем: калибровка аппаратуры, алгоритмы для коррекции атмосферных возмущений, влияние на измерения концентрации водяных паров. - Аппаратура с высокой разрешающей способностью, работающая в видимом и ИК-диапазонах спектра, и использование ее в геологии, при съемке ледяных и снежных полей, растительного покрова, в океанографии, сед имен гологии и при проведении исследований атмосферы. - Микроволновая аппаратура активного типа: сигнатуры от поляриметрических и многоспектральных РЛ-приборов, результаты подготовительных исследований при разработке ИСЗ ERS-1 и авиасъемок с помощью антенн с синтезированием апертуры (SAR). - Микроволновая аппаратура пассивного типа. - Поляриметрические и направленные эффекты при оптических измерениях. - Взаимозависимости между наблюдениями в различных спектральных диапазонах (оптическом, микроволновом при пассивных и активных методах измерений). - Активное ДЗ с помощью лазерной аппаратуры. - Использование данных ДЗ при разработке цифровых моделей. - Объемные и временные сигнатуры. - Вклад ДЗ в комплексные программы научных исследований* С 28 августа по 9 сентября 1992 г. в Вашингтоне (округ Колумбия) должен быть "проведен Мировой космический конгресс, на котором-ученые различных стран мира обменяются результатами проведенных исследований, новыми идеями и обсудят планы перспективных космических исследований, которые начнутся в 21-м веке. При проведении этого конгресса будут совмещены 43-й съезд Международной астронавтической федерации (IAF) и 29-е пленарное заседание Комитета космических исследований (COSPAR), • входящего в состав Международного совета научных союзов. Организацией работы конгресса 22
будет заниматься общество >АРАА при содействии Национальной академии наук США ( NfAS ) и НАСА. Б. И. Ермишкин "COSPAR Infonnation Bulletin", 1990, № 118, 17-18, 19-20 5. Фирма Arianespace B 1990 г. В середине щоля 1990 г. фирма'Aiianespace опубликовала новый план-график пусков РН "Ариан-4" на 1990 - 1991 гг., учитывающий задержки пусков из-за аварийного пуска V36 22 февраля 1990 г. Новый план-график предусматривает вывод 22 ИСЗ и 4 малых ИСЗ в период до конца 1991 г. Существенные перестановки в выводимых полезных нагрузках (ПН) произошли в плане-графике на 1990 г. (таблица 1). Пуск V36 был осуществлен вечером 22 февраля 1990 г. Через 6,2 с после нормального запуска ЖРД и старта РН произошло снижение тяги на г* 50% в одном из 4 основных ЖРД "Викинг^З" первой ступени. За счет форсирования тяги 3 остальных ЖРД и управления вектором тяги путем поворота ЖРД до 90 с полета удавалось удерживать РН на заданной траектории. При переходе к участку траектории с максимальным динамическим напором возможности системы управления по коррекции движения РН были исчерпаны и было принято решение о ликвидации РН. Подрыв РН был произведен на высоте 9 км и на расстоянии *v 12,5 км от стартовой площадки на 101 с полета. При подрыве образовалось облако ядовитого газа толщиной ^4,5 км, которое дрейфовало на высоте ** 9 км» Обломки РН и 2 японских ИСЗ упали в джунгли и в Атлантический океан. Комиссия ЕКА и Arianespace по расследованию причин аварии установила: - Причиной аварии явилась почти полная закупорка магистрали подачи воды в ЖРД - Д, который в целом был исправным. Закупорка произошла вверх по потоку от ЖРД перед водяным насосом. Дальнейшие исследования показали, что закупорку вызвала тряпка длиной *>* 5 см, которая могла остаться гам при нештатно проводимых работах при подготовке к пуску. Стальная труба сначала предназначалась для установки на другую PHt но поскольку необходимость в эгом отпала, то 23
груба была оставлена как запасная часть.Установка грубы на РН для полег а V 3 6 проводилась без полного комплекта техно- логической документации» в которой предусматривались бы необходимые проверочные операции по завершении монтажа. - Имеются данные также, что через 2,4 с после запуска ЖРД в двигательном отсеке одной из 4 бустерных ступеней с ЖРД возникло локальное загорание, вызванное утечками ком* понентов топлива теграксида азота и смеси несимметричного диметилгидразина с гидразином (25%)• - Взаимосвязь между этими двумя событиями отсутствует, - Авария не дает оснований считать несовершенной конструкцию РН гАриан-4". Рекомендации комиссии по расследованию причин аварии в основном сводились к ужесточению требований к выполнению операций по проверке узлов при монтажных работах при предстартовой подготовке* Предлагается ввести дополнительные проверки контуров жидкостного охлаждения. Считается необходимым установить дополнительную теплоизоляцию на некоторых блоках в отсеках, где возможны локальные загорания, с тем, чтобы такие события не приводили к потере РН и ПН» Авария в полете V3 6 была пятой с качала эксплуатации РН *Ариан" в декабре 1979 г, (таблица 2), Общая реальная надежность этих РН оценивается в 86%, Аварии были в основном связаны с дефектами в ЖРД или их агрегатах. Потери фирмы Arianespace йэ-за аварии в полете V36 оцениваются в 3 6-54 млн. долл. Однако президент фирмы заявил, что клиенты сохранили доверие к надежности РН "Ариан". В период с 22 февраля по 30 июля 1990 г. были подписаны 4 новых контракта, в т.чт с фирмой Hughes Communications, - Берлинским техническим университетом и фирмой Telecom (Франция). Приоритет в обслуживании в будущем будет'отдан японским фирмам Japan Broadcasting (NHK ) и Space Communication (SCO, которые потеряли в аварии свои ИСЗ BS—2X (фирмы General Motors стоимостью 93 млн. долл.) и 'Супер- берд-В ' (фирмы Ford Aerospace), соотв. Фирма NHK оказалась в критическом положении, поскольку единственный функционирующий ее ИСЗ Yuri —2B в течение года возможно выработает свой ресурс. Однако фирма надеялась на успешный вывод ИСЗ BS -3 на РН Японии в августе 1990 г. Ожидалось также подписание новых контрактов, в т.ч. на въшод 2 связных ИСЗ Hispasat — 1А и Hispasat — IB Для Испа- 24
План-график пусков РН "Ариан-4" на 1990 г* 1 а б л и ц а 1 t ГО СЛ Номер пуска 36 37 38 39 40 41 42 43 44 Дага пуска по аанным На январь 1990 г. На июль 1990 г. 01^90 22.02.90lJ 03.90 24.07.90 04.90 08.90 05.90 10.90 06.90 11.90 09.90 01.91 10.90 02.91 11.90 03.91 12.90 04.91 РН t Ариан-44 L Ариан-44 L Ариан-44 L Ариан-44 Р Ариан-44 L Ариан-44 L Ариан-40 Ариан-44 L Ариан-44 Р ПН по На январь 1990 г. Супербера- Bf BS-2X TDF - 2+- Коперник-2 Eutelsat-2+ ШР - 2 Скайнег- 4С+- 'GStar - 4 'SBS-6+- Galaxy ~ 6 Eutelsat - 2+ Italsat - 1 ERS-l Сагком КЗ-ь' Инмарсаг — 2/F3 Anik El аанным На июль 1190 г. TDF - 2+ Коперник-2 Eutelsat -2/F1 + - Скайнег-4 SBS-6 + Galaxy — б Сагком- С1 GStar - 4 Eutelsat - 2/F2-»-: _ Italsat - 1 ERS- 1 Примечание. 1) Аварийный пуск.
Таблица 2 Аварийные пуски РН 'Ариан* Номер полета Дага пуска РН ПН ' L0-2 ■L-5 V15 V18 V36 23.05.80 10.09.82 12.09.85 31.05.86 22.02.90 Ариан-1 AMSAT +• Firewheel Ариан-1 Marecs — В +Sirio — 2 Ариан-3 Spacenet — 3 + ECS — 3 Ариан-2 Интелсат-5/F 14 Ариан-4Ь Суперберд- В +: BS - 2Х нии в 1992 г., ИСЗ 'Сатком СЗ аля фирмы GE 'American Communications в 1992 г., ИСЗ Telecom -2В - (Франция), разведывательного ИСЗ Телиос" (Франция) и т.д. Выполненный фирмой Arianespace анализ рыночной ситуации показал, что в период 1989-2000 гг. возможен вы- воа ^200 коммерческих ИСЗ различного назначения. При эгом общая сгоимосгь вьгооаа может составить 37-45 млрд. долл. Ежегодно будут выводиться 15-19 ИСЗ (максимально 18-24 ИСЗ), из которых ^66% могут быть выведены иностранными коммерческими РН. Считается также, что эти РОЗ будут совместимы с РН "Ариан*. Прогностические оценки показывают увеличение массы связных ИСЗ от современного уровня 2Г8 т до 3,4 т в будущем. Одновременно будут возрастать ресурс ИСЗ и числа каналов связи. Ожидается развитие систем космической связи с использованием малых ИСЗ. С учетом таких перспектив фирма Arianespace разработала несущую конструкцию ПН »A9APt • которая позволяет одновременно с крупным ИСЗ выводить щ>* 6 малых ИСЗ с массой до 50 кг каждый. Конструкция *ASAP впервые была опробована в полете V35 в январе 1990 г., когда вместе с ИСЗ 'Спот-2* бьшк выведены 6 малых ИСЗ с массами от 10 до 47,5 кг* ASAP преяствляет собой кольцевую платформу с наружным диаметром 1920 мм и шириной кольца 42О мм ода крепления малых ИСЗ с макс, размерами 35Ох35Ох 6ОО мм и маке, общей массой 200 ю\ К малым ИСЗ предъявляется ряд специфических требований, напр. отсутствие радиоизлучений в период предстартового от- 2в
счета, в полеге и в течёте ^2 мин после отаепения, обеспечение электрического контакта с механической конструкцией >А5АР,сгойкосгь к вибрационным нагрузкам по 1,25 g в диапазоне 8 - 10О Пх (синусоидальные вибрации) и г.а* Зааейсг- вование системы отделения малого ИЗС осуществляемся с помощью пиропатрона с сопротивлением цепи накаливания 0,95-1,15 Ом и допускаемым током проверок 1 А. Сигнал на задействование системы отделения может поступать непосредственно на приемник малого ИСЗ или через телеметрические каналы РН "Аркан*. Конструкцию ASAP изготовляет фирма M'ATRA» Стоимость применения ASAP составляет 0,6 млн. поти, так что стоимость вывода малого ИСЗ может достигать 0,1-0,3 млн. долл» Фирма Arianespace планирует ввод в эксплуатацию устройства Для попутного вывода более тяжелых ИСЗ класса 400-1000 кг. Стоимость вывода таких ИСЗ будет на уровне 16-24 млн. долл. Расврывающийся на 2 части обтекатель ПН для РН "Ари- ан-4" изготовляет фирма Contraves (Швейцария). Обтекатель имеет наружный диаметр 4 м и длину 8,6, 9,6 или 11,4 м в зависимости от вида ПН. Фирма Vevey поставляет прессформы для изготовления деталей обтекателя, контейнеры Для транспортировки обтекателей и вспомогательное оборудование Для сборки и установки обтекателя на РН. Контейнер имеет габариты 12,7x4,7x2,8 м. В. А. Карелин ">Air et Cosmos0, 1989, 27, «N 1263, 53-54 "Aviation Week and Space Technology", 1990,^132, < N 12, 151-192; N 16; JL33..N 4, 81 "ESA Bulletin", 1990, N 62, 96 "1 — st European Workshop on Flight Opportunities for Small Payloads", Frascati, 8-10, Febr., 1989, < Proceedings, Nordwijk, 1989, 39-42 "Nature", 1990, 344, N 6261, 7; N 6268, 695 "Rivista 'Aeronautical, 1990, 66, N 4, 78-85; 126, 127,128 ~*" "Satellite News", 1990, 13, N 15, 3-4; N 29, 1; N 30, 10 "Space 'Age Times", 1990,16J4 7/8, 42-43 frSpace Today", 1990, 5, N 3, 4 'Tedmicai Bulletin of Vevey", 1989, 4-8 4-2 21
ВОЕННОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОСМОСА 6. Обеспеченно стабильного перехода к преобладанию стратегических оборонительных сил В статье Питера Циммермана (преподаватель Института космической полигшси при универсигеге Джорджа Вашингтона, Вашингтон) рассматриваются условия, необходимые для поддержания стаьильности международного мира в процессе перехода от нынешнего состояния, *>гда преобладающее значение имеют стратегические наступательные силы, к состоянию, когда станут преобладать стратегические оборонительные силы, развертываемые в США в соответствии с программой СОИ. Администрация президента Буша продолжает усилия по ускорению разработки и раннему развертыванию одного из вариантов системы ПРО космического базирования. Наиболее вероятным вариантом системы ПРО является система по концепции ВР ( Brilliant Pebbles - блестящие камушки), согласно которой на околоземные орбиты дшжны быть выведены тысячи противоракет ВР автономного действия, каждая из которых способна осуществлять обнаружение, слежение за полетом МБР и наведение для обеспечения уничтожения МБР, Авторы концепции ВР утверждают, что такая система, может быть развернута в течение 5 лет при суммарных затратах 25 млрд долл. Администрация Буша согласилась с позицией президента Рейгана при проведении переговоров с Советским Союзом о контроле за вооружениями, которая разрешает и США и СССР вести разработку систем ПРО по истечение 10 п^т9 когда обе державы должны соблюдать требования договора об ограничении систем ПРО. Бывший руководитель американской делегации tfa переговорах об ограничении вооружений Пол Нитце считает, что освобождение сторон от обязательства соблюдать договор об ограничении систем ПРО по истечений установленного срока станет дестабилизирующим фактором. До наступления этой даты Советский Союз сможет развернуть систему ПРО наземного базирования, опередив США. Создание систем стратегической обороны, которые могут 'сделать ядерные вооружения бессильными и устаревшими" потребует большого числа прорывов в науке и технике, проведения широкомасштаьных НИОКР с невиданной до сих порско- 28
ростыо. Однако решение научно-технических проблем является более простой задачей, чем обеспечение политической стабильности в процессе перехода от стратепш, базирующейся на преобладании стратегических вооружений, к стратегии превосходства стратегических оборони тельных вооружений. Развертывание новейших систем ПРО потребует многих лет. Даже Для создания упрощенной системы 'Первого этапа" необходимо не менее 10 лет. На исследования, разработку, проектирование, испытания и развертывание более сложных систем ПРО потребуемся 20 и более лет. В этот переходный период отношения между США и CGGP могут обостриться, если одна из сторон заподозрит другую сторону в обеспечении более благоприятных условий для нанесения первого ракетно-ядерного удара или обнаружит, что ее военное превосходство исчезает. '- Переходный период начнется тогда, когда одна из сверхдержав начнет первые мероприятия по развертыванию систем ПРО, выходящие за пределы, предусмотренные договором об ограничении систем ПРО. Указанный переход должен осуществляться обеими сторонами, так как односторонние действия будут восприняты другой стороной как враждебный акт, в особенности в условиях сохранения стратегических наступательных вооружений. В настоящее время, когда стабильность международного мира базируется на стратегических наступательных силах, следует рассматривать четыре вида стабильности: 1) стабильность в периоды возникновения кризисных ситуаций; 2) .стабильность в условиях технологического соревнования и р°нки вооружений; 31 стабильность в разработке средств боевого управления (С I - командования, контроля, связи и разведки); 4) стабильность, предотвращающая вмешательство другой стороны. Стабильность в периоды возникновения кризисных ситуаций. Эта стабильность обеспечивается за счет возможности нанесения ответного устрашающего удара. Стабильность положения обеспечивается за счет определенности получения ответного эффективного удара возмездия. Никакие расчеты и легные испытания не могут убедить нападающую сторону в надежности его ракетного оружия в условиях войны. Для нанесения первого удара, который смог бы вывести противника из строя, необходимо почти идеальное действие ракетного оружия. Ответный удар, в противоположность первому удару, должен толь- 29
ко обеспечить разрушение большого числа важных целей агрессора, чтобы выполнить роль устрашения или возмездия. Развертывание систем ПРО различного типа может отрицательно повлиять на стабильность в процессе перехода от опоры на стратегические наступательные силы . к преобладанию стратегических оборонительных сил. В большинстве американских концепций развертывания систем ПРО предусматривается использование на самых ранних стадиях оружия космического базирования, что создаст серьезные проблемы по обеспечению стабильности в переходный период. Любое соглашение, определяющее ранние стадии переходного периода, должно обеспечить надёжную защиту сил возмездия и уязвимость городов и населения страны. Стороны должны на этом этапе признать принцип взаимного гарантированного разрушения вместо нынешнего принципа взаимного устрашения. В эру преобладания стратегических наступательных вооружений полная уязвимость гражданского населения со стороны ядерного оружия является самым надежным гарантом мира. Стабильность в условиях технологического соревнования и гонки вооружений. В переходный период необходимо поддерживать хотя бы грубый баланс по техническим возможностям противоборствующих сторон. Это касается как наступательных так и оборонительных стратегических вооружений. Решение этой проблемы обеспечить трудно, а может быть и совсем невозможно, так как сверхдержавы испытывают по отношению друг к аругу враждебность и недоверие. Для обеспечения стабильности в переходный период автор статьи предлагает соблюдать ряд условий: - Заключить соглашение на переходный период, в котором бы предусматривался взаимный обмен . деталями новых технологий, которые могли бы заметно повысить характеристики: оборонительных или наступательных систем, чтобы ни одна из сторон не получила заметных преимуществ.. - Проводить НИОКР такими темпами, чтобы организации, занятые оборонительными вооружениями, не могли переключить свои ресурсы на разработку новых наступательных технологий. - Добиться заключения соглашения об одновременном использовании тех оборонительных концепций^которые обеспечивают получение наибольших преимуществ обороняющейся стороне, при одновременном достижении соглашений, поддающихся проверке, по сокращению и уничтожению стратегических наступательных вооружений, включая самолеты, крылатые ракеты и МБР. 30
- Отказаться от использования таких технологий, как "стеле* и маневрирующие боеголовки, которые заметно увеличивают возможности наступательных вооружений по преодолению средств обороны. Переходный период следует рассматривать как период, включающий в себя гонку вооружений, но с учетом последствий, к которым она может привести. Достижение ряда соглашений и их соблюдение может сделать переходный режим с та бальным процессом. Стабильность в разработке средств боевого управления (CD. Линии связи между Национальным командованием и стратегическими силами возмездия каждой из сторон являются, вероятно, самым слабым звеном вооруженных сил, которое удерки- вает и США и СССР от соблазна начать первыми ракетно- ядерную войну. Наиболее надежными являются спутниковые системы, обеспечивающие раннее предупреждение о начале ракетно-ядерной атаки. Вывой противником из строя этих систем является сигналом о .начале войны. Компоненты систем ШАС (Warning, ^Alerting andiCcramunication— - предупреждения, объявления тревоги и связи) должны быть неуязвимыми, стойкими к ложным сигналам и средствам РЭБ противника и не выдавать сигналов тревоги в случаях стихийных бедствий. На крайний случай, если средства обороны недостаточно эффективны* должны быть предусмотрены средства автоматического ядерного возмездия, которые вступают в действие при истощении оборонительных сил. Компоненты системы WAC не должны переводиться в состояние боевой готовности без прямого указания Национального командования, так как случайный переход в состояние боевой готовности значительной части оборонительных сил может рассматриваться другой стороной как провокация или как враждебный акт,, Как показывает опыт, средства для предотвращения несанкционированного перевода в состояние боевой готовности не обладают абсолютной надежностью. Если разведывательный комплекс системы ПРО примет несанкционированный запуск противником МБР или взрыв ИСЗ за враждебный акт, то прежде, чем вводить в Действие силы возмездия, необходимо поразить случайно запущенную МБР. Любая Система с преобладанием стратегических оборонительных сил должна включать соглашения о порядке проведения учебных тренировок, чтобы они не были истолкованы другой . стороной как враждебные акты. 31
Стабильность, предотвращающая вмешательство другой сто*» роны» Взаимный процесс перехода, однажды начавшись, предполагает наличие политической воли к достижению безопасности обеих сторон путем сочетания средств активной обороны с резким сокращением количества и мощности стратегических наступательных вооружений. Для обеспечения мирного перехода к преобладанию стратегических оборонительных сил кризисная стабильность должна поддерживаться на всех этапах этого процесса. При движении по это***у пути могут возникнуть ситуации, когда одной из сторон покажется, что она путем небольших изменений сможет значительно увеличить свою мощь или даже занять господствующее положение. Взаимный обмен новыми технологиями соединит партнеров на всем протяжении пере годного процесса, создаст условия для отказа от стремления к Достижению стратегического превосходства. Для вступления в переходный период требуется доверие сторон друг к другу и уверенность в том, что процесс не будет прерван. Создание общей технологической базы будет служить в качестве средства взаимного доверия и мерой для оценки степени доверия и решимости идти по намеченному пути. Однако имеются сомнения в том, что американская сторона пой- аег на заключение соглашения о взаимном обмене передовыми технологиями. Тем не менее без широкого обмена оборонительными технологиями на всех этапах НИОКР, начиная от лабораторных исследований и до развертывания системы ПРО, ни одна из сторон не будет иметь уверенности в том, что дру^ гая сторона не получила открытия, которое м>жет дать ей существенные преимущества. Требования к оборонительным системам. Как считает Пол Нитце] полезная и стабилизирующая система обороны должна быть эффективной, выживаемой и экономически эффективной. Бывший государственный секретарь США Джордж Шульц считает, что система обороны должна увеличивать стабильность на всех этапах ее развертывания. Автор статьи Циммерман сформулирован 5 основных ТТТ, которым должны отвечать системы обороны. Во-первых, система обороны не должна быть уязвима к средствам прямого нападения. Во-вторых система обороны на всех этапах переходного периода должна быть готовой к отражению удара со стороны сохранившихся еще стратегических наступательных сил. Выполнение этого требования можно добиться, если к началу развертывания стратегической оборони- 32
гельной системы стратегические нас ту нагельные вооружения Су Дуг практически сведены к нулю. В-третьих, оборонительная система должна быть способной противостоять наступательным вооружениям, которые специально приспособлены для использования слабых мест в обо ронитепьной системе, несмотря на сокращения наступательных вооружений. В-четвертых, оборонительная система должна быть спроектирована таким образом, чтобы свести к минимум, ее потенциальные возможности для использования в качестве средства нападения. В-пятых, система обороны должна обеспечивать защиту от любой угрозы ядерного нападения. Б. И. Брмишкш "Space Poiicy", 1990, £,# 4, 297-310 7. Программа СОИ и возможности'защиты от случайных запусков МБР и запусков МБР странами третьего мира НИОКР по программе СОИ были начаты в США в 1983 г, по инициативе президента Рейгана. На первых порах отдавалос предпочтение использован шов перспективных системах ПРО лазерного оружия и ракетных перехватчиков. Лазерное оружие считалось единственным средством Для обеспечения надежности систем ПРО в дальней перспективе, но оно не могло решить проблем ближайшего будущего. Возникла потребность в создании упрощенной системы ПРО для решения-проблем ближайшего будущего. В качестве альтернативы долгосрочной программы были предложены две концепции упрощенной свюгемы для поражения МБР: 1) с помощью противоракет на среднем и конечном участках траектории полета МБР; 2) с помощью перехватчиков кинетического действия на активном участке траектории полета МБР. Специалистами была предложена концепция перехватчика космического базирования SBI ( Space— Based Interceptor) который должен поражать МБР на активном участке траектории ее полета в результате прямого соударения с МБР. Однако расчеты показывают^ что стоимость противоракет SBI будет превышать стоимость поражаемых ими МБР, и с экономической точки зрения использование их лишено смысла. Вызывает также сомнения возможность обеспечения выживаемости противоракет при использование противоспутникового оружия* 33 5-1
В результате длительных исследований было установлено, что выживаемость ИСЗ обеспечивается при выполнении комплекса мероприятий: упрочнения их конструкции; обеспечения маневренности для уклонента от противоспутникового оружия; выброса ложных целей; уменьшения размеров и стоимости ИСЗ; обеспечения полуавтономности их действия. Эти выводы послужили базой для новой концепции противоракет ВР (Brilliant Pebbles - блестящие камушки), которые должны заменить противоракеты SBI в качестве средств поражения МБР на активном участке траектории полета. Концепция ВР была принята за основу для разработки сие— темы ПРО ближайшего будущего, обеспечивающей отражение атак немногочисленных МБР. Программа СОИ должна обеспечить переход от .нынешней стратегии устрашения противника; путем возможности нанесения удара возмездия к новой стратегии превосходства стратегических оборонительных сил над стратегическими наступательными силами. Переход будет производиться последовательно шаг1 за шагом. Угроза нападения со стороны третьих стшн. Защиту от МБР стран третьего мира с помощью доктрины устрашения обеспечить весьма трудно. Ракетно-ядерное нападение, предпринятое по указанию каких-либо фанатичных и неуправляемых руководителей развивающихся стран, трудно предугадать и предотвратить. По мере распространения ядерной и ракетной технологий среди развивающихся стран вероятность таких несанкционированных действий становится все больше. Зашита от МБР, запускаемых с территорий стран третьего мира, может быть обеспечена с помощью нескольких противоракет наземного базирования GBI (Ground Based hterceptor) f размещенных в центральной части территории США, или нескольких аесягков противоракет космического базирования SBI. * Поскольку МБР будут запускаться скорее всего по крупным городам, го вероятность поражения МБР должна быть очень высокой. Нападение МБР труднее отразить,, если ее запуск будет произведен с борта корабля, расположенного близко к цели. В этом случае наиболее эффективными окажутся противоракеты, поражающие МБР на конечном участке траектории ее полета. Группа из нескольких десятков противоракет SBI, < находящихся на орбитах с небольшим наклонением, обеспечит поражение единичных МБР, запущенных из экваториальных районов земного шара в направлении Европы и США. 34
За тога or случайных к несанкционированных запусков МБР. Несмотря на строгие меры преаос горожнос ги по предотвращению случайных запусков, полностью исключить несанкционированные запуски МБР нельзя. Зашита территории США от случайных запусков МБР может быть обеспечена системой ПРО, соответствующей требованиям Договора 1972 г. об ограничении систем ПРО. Для поражения оаной современной крупной МБР необходимо иметь 50 противоракет SBI, а апя МБР, запушенной с подвижной пусковой установки, - 100 прогиворакег SBL Поражение МБР может производиться с помощью существующих РЛС, так как несанкционированный запуск МБР не будет нацелен на РЛС. Зашита от случайных запусков МБР поавоаного базирования, произведенных вблизи побережья США, представляет более сложную проблему, чем защита от МБР наземного базирования. Б. И. Ермишкин "Space Policy", 1990, £, № 4, 285-290 8. Проект военного бюджета США на 1992 Фин. г. и разработка ракетно-космической техники военного назначения В начале февраля 1991 г, администрация президента Буша представила в конгресс США проект военного бюджета на 1992 фин. г. в сумме 27 8,3 млрд долл., что составляет уменьшение на 1% по сравнению с военными расходами в 1991 фин. г. и на 24% по сравнению с бюджетом на 1985 фин.г. (в неизменных ценах). Конгресс систематически сокращает ассигнования на программу СОИ и поэтому министерство обороны (МО) намечает переориентировать программу СОИ на разработку системы ПРО США от ограниченного по своим масштабам удара баллистических ракет» По новой концепции GPALS (Global Protection Against Limited Strikes - глобальная защита от ограниченных ударов) предусматривается разработка датчиков космического и наземного базирования для обеспечения глобальной непрерывной разведки и слежения за полетом баллистических ракет всех дальностей полета, начиная от запуска ракеты и до ее падения на поверхность Земли. В систему ПРО должны войти также противоракеты космического, наземюго и морского базирования, способные обеспечить надежную защиту охраняемых ими объектов. 5-2
МО просит на программу СОИ 4,6 мира долл. в 1992 фин.т\ и рассчитывает попучигь 4,9. млрд долл. в 1993 фин. г. Переход к новой концепции GPALS позволиг уменьшить зат- рагы примерно на 20% в предстоящие 6 лет. Ключевым элементом концепции 'GPALS является создание систем ПРО для отдельных театров военные действий (ТВД) с учетом опыта отражения атак иракских ракет типа *Скад*. Новое направление НИОКР именуется Оборонительной инициативой от тактических ракет TMDI (Tactical Missile Defence Initiative). Оно будет находиться в ведении управления SDIO. Программой TMD1 предусматривается проведение НИОКР по израильской противоракете тактического назначения "Эрроу", по перехватчику увеличенной дальности ER1NT '(Extended'Range Interceptor) и по усовершенствованной противоракете "Патриот*. ВВС США проводят реконструкцию системы раннего оповещения о нападении баллистических ракет BMEWST которая была разработана в США в конце 1950-х годов. Главное назначение системы - обеспечение командного комплекса ВВС США, расположенного в горе Шейенн, своевременной информацией о запусках баллистических ракет и о координатах точек падения ©тих ракет. Система BMEWS дает также данные космической разведки обо всех орбитальных объектах, которые падают на поверхность Земли в пределах видимости ее датчиков. В систему входят три РЛС, расположенные на авиабазе Туле (Гренландия), на станции ВВС Клеар (шт. Аляска) й на базе Королевских ВВС Великобритании в Файлингдейле. Реконструкцией РЛС в Файлингдейле предусматривается замена стареющих электромеханических радаров современными радарами с твердотельными фазированными антенными решетками при общих затратах 318 млн Долл. Работы по реконструкции проводятся управлением электронных систем ВВС США. В начале 1991 г. были проведены первые летные испытания внеатмосферной противоракеты FPfS " (р™аПпОе pW,v Rccnt zy Vehicle Interceptor Subsystem). По сообщению фирмы Texas Instruments (Даллас, шт. Техас), ИК-датчик самонаведения, поставленный филиалом фирмы Defense Systems and Electronics Group, работал успешно. Этот датчик обеспечил обнаружение цели, слежение за ее полетом и прямое попадание противоракеты в цель. В процессе разработки было изготовлено пять вариантов датчика. По сообщению из Седар-Рапидс (шт. Айова), в начале 1991 г. фирма McDonnell Douglas Missile Systems Co зак- 36
лючкла конгракг с отцелением Collins Avionics and Communications фирмы Rockwele International на поставку приемников для системы *Навсгар GPS "л которые должны ус такав- ливагься на боргу ракет ВМС США гипа SLAM (Standoff •Land'Attack Missiles). Ракета SLAM создана фирмой McDonnell Douglas на основе ранее созданной противокорабельной ракеты Тарпун*. В настоящее время ракета SLAM проходит этап эксплуатационной оценки ее пригодности Оля ВМС. Приемник фирмы Collins может обеспечивать опреае- ление положения ракеты или автономно или в сочетании с высотомером или с инерциальной системой навигации. Приемник для ракеты SLAM был разработан в соответствии с первым контрактом, который был заключен в 1987 г.ь По первому контракту было поставлено 20 приемников, а по последнему контракту предусматривается поставка 223 приемников, начиная с 1991 г. Лаборатории им. Линкольна при Массачусетсом технологическом институте в соответствии с контрактом Федеральной авиационной администрации ( FAA ) изучают возможность совместного использования спутниковых навигационных систем GPS (США) и Gionass (СССР). По сообщению из Торранса (шт. Калифорния), фирма Magnavox Advanced Products and Systems Company поставила лабораториям им. Линкольна два первых прототипа приемника, работающего от обеих систем ( GPS и Gionass ). Приемник обеспечивает прием сигналов от системы 'GPS по 8 каналам и от системы Gionass — по 6 каналам, а также" имеет фильтр Калмана для обеспече- нияГкомплексной навигации по сигналам обеих систем. , Фирма Loral Space and Range Systems (Саннивейл, шт. Калифорния) заключила контракт в сумме 2 8,3 млн долл. с управлением космических систем ВВС США на проведение модернизации сдутнкковой системы слежения за полетом ИСЗ военного назначения ■ AFSCN (Air Force Satellite Control NetworkX Эта система обеспечивает также прием ТМ-информа- ции и слежение за полетом баллистических ракет на стации проведения летных испытаний. В состав системы AFSCN вхоцят наземные станции, нахоцящиеся в штагах Калифорния, Нью-Гемпшир, Колорацо, на Гавайских островах, в Грекланаик, на о-ве Гуам, Сейшельских островах и островах Диего-Гарсиа, Наземные станции системы размешаются также в Великобрига-
нии, на авиабазе Фалкон (шг. ' Колорадо) н в объединенном центре космических испытаний CSTC (авиабаза Онизука, шт. Калифорния). Б. И. Ермишкин "Interavia 'Air Letter'', 1991, И 12166, 6; ^ 12185, 5; № 12176, 4; № 12193, 5 9. Запуски ИСЗ военного назначения и развертывание загоризонтной РЛС На ИСЗ "Блок-2В* спутниковой навигационной системы "Навстар GPS "t который был выведен на орбиту в ноябре 1990 г., обнаружена неисправность в системе ориентации панели солнечных батарей. ИСЗ сохраняет работоспособность благодаря наличию резервной системы, ВВС США поручили фирме Rockwell, которая изготавливает ИСЗ *гБлок-2В*г, провести анализ возникшей неисправности, чтобы установить, не имеется ли в конструкции ИСЗ какого-либо дефекта. В связи с этим запуск очередного ИСЗ серии "Блок-2В* был отложен до середины 1991 г. По состоянию на январь 1991 г. в составе системы GPS находилось 6 ИСЗ серии "Блок-1% 9 ИСЗ *Блок-2А^'и 1 ИСЗ усовершенствованной серии "Блок-2В*. В полностью развернутой системе GPS Должно быть 21 ИСЗ (ш> 3 ИСЗ в каждой из 6 орбитальных плоскостей и 3 дополнительных, резервных ИСЗ). Министерство обороны США намечает вывести на орбиту в процессе полетаSTS-44 МВКА "Спейс Шаттл*, который был намечен на август 1991 г.. ИСЗ серии DSP (Defence Support Programme), осуществляющие ранее оповещение о запусках МБР. В составе МВКА при этом полете будет орбитальная ступень "Аглантис". ИСЗ DSP относится к третьему поколению ИСЗ. Два ИСЗ нового поколения были выведены на геостационарную орбиту в июне 1989 г. и в ноябре 1990 г. На борту ИСЗ установлен ИК-телескоп с фокусным расстоянием 3,7 м, с помощью которого обнаруживаются хвосты выхлопных газов, истекающих из двигателей МБР и самолетов. Анализ спектра ИК-излучений позволяет определить тип МБР или самолета. Во время боевых действий в районе Персидского залива ИСЗ серия DSP обнаруживали запуски иракских ракет типа *Скад" и ца- 38
вали сигналы предупреждения за 90 с до момента падения ракеты. В январе 1991 г. отделение Government Electronic System GE Aerospace поставило ВВС США первую загоризонтную РЛС типа ОТН. которая должна быгь развернуга на западном побережье США. Первая РЛС гипа ОТН была поставлена фирмой GE Aerospace Командованию систем ВВС США в апреле 1990 г. для развертывания на восточном побережье США. Система ОТН на западном побережье,США должна вести наблюдения за полетом самолетов в секторе 1 80° от Аляски на севере и до Байя в шт. Калифорния на дальностях от 800 до 2900 км. РЛС типа ОТН, как считают специалисты, обладают эффективностью в 10 раз более высокой, чем РЛС обычного типа. Б. И. Брмишкин 'Flight International", 1991, 139, Ю 4252, 13 " Interavia Air Letter", 1991, Ж 1260, 6 10. Возможности военного использования результатов дистанционного зондирования Земли В статье сотрудников американской фирмы Booz Allen Hamilton, Inc. Луиса Леви и Сусан Ходакевич рассматриваются последствия широкого распространения снимков, получаемых с борта ИСЗ для дистанционного зондирования (ДЗ) Земли, и влияние его на международные отношения. Существующие ИСЗ для ДЗ Земли не обладают разрешающей способностью, необходимой для обнаружения небольших военных объектов. Например, для выявления на снимке наземной машины необходима разрешающая способносгь 1,5 м, а РЛС - 3,0 м. Снимки, поступающие с борта американских ИСЗ *Лендсат-4 и 5", -имеют разрешающую способность 30 м, а с французского ИСЗ *Giot" - 10 м (черно-белые снимки). Не удовлетворяют военным требованиям эти ИСЗ и по времени между моментом съемки и моментом поступления снимков потребителям. В системе *Лендсат4Г это время составляет 7, а в системе 'Спот* - 3 суток. Как считают авторы статьи, интерес развивающихся с гран к снимкам от ИСЗ для ДЗ Земли будет непрерывно возрастать 3 9
по мере снижения их стоимости и. в связи с возможностью нх широкого коммерческого и военного, использования. При ©том мотивы аля использования результатов ДЗ Земли у отдельных госуцарств могут быть различными. Бели одно будет искать пути укрепления своей обороны, то другое начнет поиск сла- бостей в обороне своих возможных противников, чтобы совершить нападение на них. Однако широкое распространение снимков в целом будет способствовать повышению стабильности в международных отношениях. В последние годы продажа снимков производится рядом фирм Франции, ФРГ, Японии и других госуцарств. В настершее время более 100 развивающихся стран в той или иной бтепе- ни участвует в проведении космических исследований. Первой развивающейся страной, запустившей свой собственный спутник, была Индия. Активно работает над своей космической программой Бразилия. В Кении ведется обучение более 200 специалистов для извлечения и анализа информации из снимков, поступающих or ИСЗ серии "Лендсат*. Перед ними поставлена задача прогнозировать развитие процессов, связанных с отрицательными последствиями деятельности человека на природу Кении (увеличении числа засушливых сезонов в связи с сокращением площадей под лесами), и по поиску земель, пригодных для сель- ско-хозяйственного производства. Наряду с мирным использованием результатов ДЗ Земли в развивающихся странах расширяется их использование в военных, разведывательных, целях. К числу государств, уже использующих результаты космических съемок в военных целях, относятся Египет, Ирак, Израиль, Ливия, ЮАР, Южная Корея и Тайвань. Накопление данных космических съемок позволяет развивающимся странам выявлять сосредоточения войск при подготовке внезапного вторжения, обнаруживать факты увеличения активности военно-морских сил и развертывания ракетных комплексов. Советский Союз, начиная с 1986 г., увеличивает свою активность по продаже снимков, получаемых с помощью ИСЗ серии "Космос*, иностранным покупателям. СССР активно поддерживает предложение Франции, которое было сделано в 1978 г. в ООН, о создании агентства ISMA (international Satellite Monitoring'Agency - международное агентство по мониторингу с помощью спутников). В конце 1970-х годов развитые страны начали создавать собственные средства для обработки спутниковой информации. 40
В марге 1977 г. Комиссия ООН по вопросам экономического раавкгия стран Африки развернула на территорий Кении, Заира и Верхней Вольты (ныне именуется Буркина Фасо) три станции для приема, обработки, архивирования и распределения спутниковой информации о природных ресурсах* Аргентина в апреле 1980 г. закончила развертывание наземной станции (НС) в Мар-Чиквита для приема снимков, поступающих с борта ИСЗ "Лендсат", *Спот* и "Тирос-N *. В Египте в 1971г. был открыт Центр ао ДЗ Земли, который оснащен оборуповани- ем аля обработки цифровой информации с борта самолетов и ИСЗ, анализа и интерпретации снимков от ИСЗ "Лендсат" в *Спот*. В атом центре производится обучение специалистов из Других арабских и африканских государств. В 1983 г. была построена НС в Таиланде для приема информации от ИСЗ "Лендсат". Индонезия и Филиппины используют данные ДЗ для контроля за ходом осуществления программ развития сельского хозяйства. С помощью коммерческой спутниковой информации могут быть: обнаружены скопления войск Для подготовки к вторжению в соседнюю страну; проверяться выполнение соглашений о прекращении огня; проконтролированы Мероприятия по поддержанию мира и сохранению демилитаризованных зон. Коммерческие спутниковые снимки могут играть положительную роль в предотвращении военных конфликтов на самой ранней стадии их зарождения. Например, в 1978 г. удалось предотвратить конфликт на границе между Чили и Аргентиной. Спутниковая информация м>жет^играть положительную роль и после возникновения военного конфликта, так как предоставляет конфликтующим сторонам объективную информацию о положении в зоне конфликта. Эта информация может помочь правительствам враждующих сторон придти к решению о бесполеэ- ностн продолжения конфликта. После заключения соглашения о перемирии спутниковая информация обеспечит мониторинг за соблюдением соглашения и позволит вести наблюдения за демилитаризованными зонами. Уветичиваюшуяся доступность спутниковой коммерческой информации может иметь а отрицательные последствия, приводя к нарушению стабильности в некоторых районах мира. Такая ситуация может возникнуть из-за сильных различий в обеспеченности спутниковой информацией враждующих сторон. Асиммет- рвдГв приобретении спутниковой информации может способствовать высокая цена за ^спутниковые снимки. Например, американец 41
екая фирма Easat продает сейчас снимки с ИСЗ 'Лшасаг' по цене 3 600 долл. за один снимок, чгов 4 раза больше, чем они продавались правительством США. Заключен ие. Раепрос транен ие данных по ДЗ Земли макет быть средством стабилизации в регионах нахождения развивающихся стран, а в некоторых случаях быть деста&шизирующим фактором. Спутниковая информация может способствовать мирному разрешению пограничного конфликта или помочь агрессору в планировании военного нападения. Поскольку спутниковая информация является только одним из множества других источников информации, то нельзя заранее предугадать, будет ли она способствовать разжиганию военного конфликта или, наоборот, мирному его решению. Равномерное распределение спутниковой информации между всеми странами третьего мира является средством предотвращения использования ее в военных наступательных целях. Реализация предложения о созаа- нии международного агентства ISMA позволит усилить позитивное влияние на стабилизацию положения в мире и свести к минимуму отрицательные последствия распространения спутниковой информации. Б. И» Ермишкин "Space Policy", 1990, tf^tf 3, 209-220 11. Спутниковые системы связи военного назначения В статье Правила Джейна (сотрудник управления связи министерства обороны США, член общеетва ШЕЕ ) рассматриваются история, состояние и перспективы развития военных спутниковых систем связи. Запуск в Советском Союзе в 1957 г. первого ИСЗ открыл эру бурного развития ракетно- космической техники. На самом раннем этапе этого развития было понято, что ИСЗ являются удобным средством Для обеспечения связи коммерческого и военного назначения. Первые связные ИСЗ имели небольшие.* размеры и массу и вывоаились на низкие (главным образом эллиптические) орби- гы. С увеличением грузоподъемности ракетоносителей (РН) и разработкой солнечных элементов и твердотельной аппаратуры возрастали возможности связных ИСЗ. Значительным событием сгал запуск первого геостационарного ИСЗ *Сикком-3* в августе 1964 г. В апреле 1965 г. был выведен на орбиту пер- 42
вый коммерческий связней ИСЗ "Интелсат-1" (известен также пой наименованием 'Эли Берд*). В 1965 г. Советский Союз зшусгил свой первый ИСЗ серии "Молния", который был вы- ЭеДен на орбиту с большим наклонением, высота которой в перигее составляла 500 км, а в апогее - около 40 тыс» км. В июне 1966 г. ВВС США запустили первые связные ИСЗ военного назначения DSCS-1» В результате трех запусков РН на орбиты были выведены 2 6 ИСЗ массой по 45 кг упрощенной конструкции. Корпус ИСЗ DSCS -1 стабилизировался в пространстве за счет вращения корпуса вокруг своей оси. ИСЗ накопились на близких к геостационарной орбитах и перемещались по ней со скоростью 30 град/сутки. На боргу ИСЗ находился ретранслятор X -диапазона с шириной полосы 2 6 МГц, С помощью ИСЗ осуществлялась связь с экспериментальными наземными станциями (НС), работавшими в диапазоне 8/7 ГПи Связь производилась по методу многостан- ционного доступа с разделением частот. В феврале 1969 г. на геостационарную орбиту был выведен ИСЗ "Таксаг* (масса 725 кг, стабилизация в пространстве за счет вращения корпуса вокруг своей оси) для проведения экспериментов со стационарными и подвижными терминалами, установленными на борту самолетов, на автомобилях и в ранце солдата. На борту ИСЗ были установлены два ретранслятора (один -UHF -диапазона, Другой -X -диапазона) с шириной полосы по 10 МПь Эксплуатация ИСЗ DSC5 -1 и "Таксат* показала, что спутниковые системы связи могут стать средством боевого управления (СЗ - командования, контроля и связи). Спутниковые линии связи превосходили наземные линии по надежности, выживаемости к дальности действия. В результате развития системы связи организации "Интел- сат" с 1971 г, началось глобальное обслуживание пользователей с помощью ИСЗ жИнтелсат-4 и 4 А". Примерно в это же время была произведена замена ИСЗ DSCS-1 на геостационарные ИСЗ DSCS-2. ИСЗ гИнтелсат-4' и DSCS -2 стали первыми ИСЗ с многолучевыми антеннами. Они обеспечили зна^ чительное увеличение пропускной способности за счет использования бортовых антенн с большим усилением и за счет более высоких значений мощности излучения. В 1976 г. были выведены на близкую к геостационарной орбигу экспериментальные ИСЗ LES-8 и 9. Стабилизация ИСЗ в пространстве производилась относительно 3-х осей, электро- - с помощью двух радиоизотопных термоэлектри- 43
ческкх генерагоров Бортовая аппаратура ИСЗ обеспечивала связь между собой в К-аиапазоне (3 6-3 8 ГГй). Эксперименты по межспугниковой связи имели важнейшее значение, гак как эта связь повышаем надежность спутниковой связи при выполнении военных операций (навигация и разведка, боевое управление войсками). Военные пользователи и., их нужды. Уже в начале 1970-х годов военные специалисты США осознали необходимость в провеаекки кондепгуальных исследований спутниковых систем связи военного назначения, В 1976 г. была опубликована первая работа, содержавшая всестороннее рассмотрение архитектуры военных спутниковых систем связи, а в ноябре 1978 г, был опубликован доклад 'Основы разработки военных спутниковых систем связи* ( FMD - Framework for MILSATCOM Deve- lopment) , в котором был предложен план Для министерства обороны (МО) США по разработке систем связ# на постоянной и эволюционной основе. В докладе FMD все военные пользователи систем связи были разделены на три группы: 1) тактические (подвижные); 2) стойкие к воздействию ядерных вооружений; 3) широкополосные» Несмотря на спорность такого деления военных пользователей оно сыграло положительную роль при проведении МО своих НИОКР в 1980-х годах. В первые аве группы пользователей включаются подразделения войск, оснащенные большим количеством подвижных платформ с небольшими антеннами: самолеты, суда, подводные лодки, наземные машины и отдельные военнослужащие, оснащенные ранцевыми установками. Для перечисленных пользователей необходимы простые терминалы с ограниченными возможностями по приему и передаче радиосигналов. Скорость пе- редачи информации может изменяться от 75 бит/с при теде- тайпной связи й До 2,4 кбит/с при кодированной голосовой связи и передаче данных. В число ТТТ, предъявляемых пользователями к системам связи, включаются : защита от средств РЭБ противника, возможность эксплуатации при воздействий факторов ядерного взрыва, скрытность работы. Наиболее важное значение имеет обеспечение боевого управления войсками в условиях ядерной войны Для осуществления плана SIOP (Single Integrated Operation Plan - единый план комплексного выполнения операции). Операции, выполняемые по планам SIOP, требуют максимально возможного обеспечения выживаемости по условиям механической прочности и 44
электронной зашиты при всех возможных военных конфликтах. К числу пользователей широкополосными спутниковыми каналами связи относят пользователей, которым необходимы значительные количества каналов связи между отдельными пунктами и сети связи с широкими потребностями по переключению и обеспечению многоканальных передач между терминалами, В широкополосные спутниковые -системы связи включаются центры сбора информации для передачи их с ^высокой скоростью в центры обработки данных. Скорости передачи информации из- меняютя от нескольких кбит/с до множества Мбит/с. Должны также предусматриваться линии связи, стойкие к средствам РЗБ противника, при сравнительно невысоких значениях скорости передачи информации. Пользователи широкополосных спутниковых каналов связи используют в основном стационарные и переносные терминалы и ограниченное число самолетных и корабельных терминалов. Министерство .обороны США т^тпл^ург как военные системы связи, так и системы коммерческого назначения. Военные спутниковые системы связи работают в UHF-диапазоне (24CU400 МГц} nSHF- диапазоне (8/7 ГГц), используя разнообразные стационарные, переносные и подвижные терминалы. Дополнительные каналы связи обеспечиваются за счет аренды коммерческих каналов связи С-диапазона (6/4 ГГц) и Ки -Диапазона (14/11 ГГц). Спутниковые системы связи коммерческого назначения при использовании их МО США выполняют две функции: 1) расширяют число каналов связи для рутинных операций воинских подразделений; 2) служат резервом на случай выхода лйз строя или аварии военных систем связи. Ожидается, что использование коммерческих линий связи военными пользователями будет расширяться по мере ввода новых линий связи,, подобных наземным стекловолоконным кабелям. В системе связи /Флитсатком" используются как ИСЗ се- , рии "Флитсатком", так и арендуемые у коммерческих организаций ИСЗ серии "Ласат". Основные характеристики ИСЗ "Флит- сатком": масса - 1045 кг, мощность системы электропитания - 1400 Вт, расчетный срок службы - 5 лег (с возможностью его продления до 7 лет), 10 каналов с шириной полосы по 25 кГц, 12 каналов с шириной полосы по 5 кГц, 1 канал с шириной полосы 500 кГц. Основные характеристики ИСЗ "Лисат": масса - 1300 кг, мощность системы электропитания - 1187 Вт, расчетный срок службы - 7 лет (с возможностью его продления до 10 лет), 7 каналов с шириной полосы 4С
по 2 5 кПх, 5 каналов связк с ширинойполосы по 5 tfU, 1 нал с шириной полосы 500 кП*. ИСЗ обоих гипов имею г 1 канал сгойкий к среасгвам РЭБ противника для переаачи к Омана на борг надвоаных кораблей и поавоаных лодок. Сигналы на борг ИСЗ передаются с оаной крупной НС в Х-днапазоне с помощью распределенного псев- аошумового кода. После обработки на боргу ИСЗ они ретранслируются на Землю в UHF -диапазоне, Оаин из каналов с шириной полосы 5 кГц принадлежит системе 'AF ЭАТСОМ, • * канал с шириной полосы 500 кПх на борту ИСЗ *Флигсагком" используется совместно в системах 'Флитсатком* и 'AFSATCOM. Система AF SATCOM (Airforce Satellite Communications System) обеспечивает передачу в глобальном масштабе поручений БАМ ( Emergency Action Messages - указаний о действиях в случаях крайней необходимости) Для подразделений, оснащенных ядерным оружием, и получение ответных сообщений. Пользователи системы оснащаются наземными переносными терминалами и самолетными терминалами. В качестве космического сегмента системы применяются блоки аппаратуры, установленные на борту геостационарных ИСЗ и ИСЗ, находящихся на эллиптических орбитах с наклонением к плоскости экватора. В качестве носителей блоков аппаратуры системы »AF SATCOM используются ИСЗ 'Флитсатком* и SDS (Satellite Data System - спутниковая система для передачи данных). ИСЗ SDS обеспечивает пере- аачу по 12 каналам с шириной полосы по 5 кГц. Возможности системы AF ЭАТСОМ были расширены за счет установки на борту ИСЗ DSCS -3 одноканальных рет- рансляторов ( SCT), которые могут работать в UHF -диапазоне или в SHF -диапазоне. Защита от средств РЭБ противника обеспечивается за счет использования прыгающих частот. Сигнал в направлении НС - ИСЗ преобразуется (устранение перескока частоты и демодуляция) на борту ИСЗ и ретранслирует*- ся в направлении ИСЗ - НС. Инжекиия в сигналы SHF-Диапа- зона может производиться на борту ИСЗ DSCS -3 лабо с помощью широконаправленной антенны (с глобальным охватом) либо антенны с 61-м лучом диаграммы направленности я обнулением. Использование многолучевой антенны может значительно увелкчкгь защиту от средств РЭБ противника сигналов, / идущих к ИСЗ. Ретрансляторы SCT выполняют функций, аналогичные функциям системы "Флитсатжом" при передаче команд на борту надводных кораблей в подводных лодок, но ио- 46
пользуются в интересах комитета начальников штабов (JCS) оля передачи с поручений ЕАМ стратегическим ядерным силам, ракетным комплексам на континентальной части территории США ( CONUS) я арсеналам для хранения вооружений на всем земном шаре. Система DSCS ( Defense Satellite Communications System — оборонительная спутниковая система связи) обслуживает пользователей, оснащенных стационарными и транспортируемыми терминалами, а также ограниченное число подвижных пользователей, обеспечивающих проведение военно-морских и военно-воздушных операций. Система является основной системой МО для обеспечения передачи больших потохов информации на дальние расстояния. В состав системы входят ИСЗ серии DSCS -2 и 3. С 1972 г. РН *Титан-ЗС* было запушено 8 пар ИСЗ DSCS-2* Из этого количества 4 ИСЗ были потеряны из-за наудачи при двух запусках, а 4 ИСЗ сохраняют работоспособность до сих пор. В последние годы производится замена ИСЗ DSCS **2 на ИСЗ DSCS-3» которые запускаются парами РН *Титан-34 *. Через несколько пет в составе системы останутся только ИСЗ DSCS - 3. * ИСЗ DSCS-2 имеет 4 канала. В двух каналах применяются антенны с глобальным облучением, из которых одна работает только на прием, а другая - только на передачу. В двух других каналах используются параболические антенны: одна с шириной луча 6,4°, а другая с шириной луча 2,5 . Поворотные параболические антенны могут одновременно применяться .и для приема и для передачи сигналов. Передача производится в диапазоне 725О-7750 МГц. Ширина полосы составляет;" I -й канал - 125 МГщч 2 - канал - 5Q МГц, 3 канал - 188 МГц, 4-ый канал - 50 МГп. Прием происходит в диапазоне 7900-8400 МГп. Первые 11 ИСЗ серии DSCS -2 были оснащены усилителями на ЛБВ мощностью по 20 Вт (по два усилителя на ИСЗ), у пяти последних ИСЗ этой серии мощность ЛБВ была увеличена до 40 Вт, В полностью развернутой системе должно быть 5 ИСЗ DSCS—3. * Эта система должна обслуживать сеть стационарных, транспортируемых и подвижных НС. Диапазоны частот, на которых работают ИСЗ DSCS —3, < те же, что и у ИСЗ DSCS — 2. jHo число каналов увеличено до б, при этом ширина полосы составляет: 1, 2, 4, 5 каналы - 60 МГц, 3 канал - 85 МП*, 6 канал - 50 МПи На борту ИСЗ установлены следующие антенны: четыре рупора (по два для работы на при- 47
ем и передачу), приемная многолучевая (61 луч), две передающие многолучевые (по 19 лучей), поворогная передающая параболическая антенна с высоким усилением. Приемная многолучевая антенна диаметром 1Д7 м оснащена несколькими рупорными облучателями. Изменением аплитуды и фазы сигналов, подаваемых к облучателям, можно создавать провалы в анаграмме направленности в сторону источника радиопомех при сохранении высокого усиления : в направлении пользователей. Две передающие многолучевые антенны (по 19 лучей) не создают обнуления, а обеспечивают передачу с разной шириной луча: глобального облучения, охвата района и какого-либо пункта. Форма лучей обеспечивается за счет изменения степени возбуждения 19 рупорных облучателей» Поворотная передающая антенна (диаметр параболического рефлектора 83,5 см) создает луч шириной 3° для обслуживания терминалов с малыми антеннами. Включение в состав бортового оборудования ИСЗ DSCS —3 приемной многолучевой антенны (с 61 лучом) значительно увеличило стойкость линий связи к средствам РЭБ противника, в особенности, ко^Да источники радиопомех будут близко расположены к своим пользователям. Без такой защиты трудно обеспечить прием информации со скоростью даже 75 бит/с, идущей от терминалов малого размера. Перспективные системы *Мклсат*. Существующие спутниковые с истомы связи UHF-диапазона имж>т ограниченные возможности по связи с большим числом малых терминалов и по обеспечению защиты от средств РЭБ противника, так как мощности излучения у наземных терминалов ограничены, а ширина полосы затрудняет использование метода перескока частоты. Поскольку у малых антенн очень большая ширина диаграммы направленности, то обеспечить скрытность связи трудно. При проведении взрывов ядерных устройств на больших высотах возникают электромагнитные импульсы (ЭМИ), которые приводят к длительному нарушению связи на больших площадях. Новые системы SHF -диапазона позволяют существенно улучшить характеристики спутниковых систем связа при малых_ и средних скоростях передачи данных* Но при высоких скоростях передачи, данных, как ожидают, вышеперечисленные недостатки сохранятся. В состав существующих спутниковых систем связи входят наземные линии, которые не обладают требуемой стойкостью к воздействию неблагоприятных факторов в условиях ведения во» 48
енных действий. Поэтому специалистами предлагается использовать в перспективных спутниковых системах связи межспутниковую связь на частотах 60 ГПх или лазерную связь. Введение в состав системы межспутниковых линий связи расширит свободу выбора положений ИСЗ на геостационарной орбите и гибкость управления системой. Расчеты показывают,что при наличии в системе большого количества пользователей, оснащенных антеннами малых размеров, необходимо на порядок увеличивать эффективную мощность излучения ИЗС по сравнению с существующими системами UHF-Диапазона. Это может быть достигнуто путем увеличения мощности излучения бортового передатчика ИСЗ и уменьшением ширины луча диаграммы направленности бортовой антенны. Более экономный путь решения этой проблемы- использование ИСЗ, находящихся на орбитах меньшей высоты, чем геостационарная орбита, и применение сложных методов кодирования, которые позволяют производить демодуляцию принятых сигналов при меньших значениях отношения Eg/NQ, где Eg - энергия, приходящаяся на бит информации, a No - плотность шума. Конечно, скорость передачи информации в спутниковом канале связи можно увеличить за счет увеличения отношения G/T у приемного терминала, но этот путь неприемлем для многих военных пользователей, в число которых входят самолеты, подводные лодки и небольшие тактические подразделения войск, оснащенные ранцевыми терминалами. Существенного увеличения пропускной способности спутниковых линий связи можно добиться за счет использования на борту ИСЗ антенн с большим усилением, которое достигается или путем увеличения размеров антенны или перехода на более высокий частотный диапазон. Например, при переходе сUHF-Диапазона на диапазон 20 ГПх усиление антенны данного размера может быть увеличено на 3 6 цБ. При сохранении UHF - диапазона частот такое увеличение усиления может быть получено за счет увеличения в 60 раз диаметра бортовой антенны. Для военных спутниковых систем более целесообразно переходить от UHF -диапазона частот на SHF -диапазон, так как это позволяет решить оановременно проблемы перегруженности UHF -диапазона частот и интерференции сигналов спутниковых и наземных радиорелейных линий связи. Для обслуживания большого числа пользователей с малыми терминалами, которые рассредоточены на большой площади, не- 7-1 49
обходимо применять многолучевые антенны как на борту ИСЗ, гак и наземных терминалах. Современные технологии позволяют создавать многолучевые антенны как на основе одного параболического отражателя, так и с помощью антенн с фазированной антенной решеткой (ФАР)» Использование многолучевых антенн при связи в обоих направлениях (ИСЗ - НС и НС - ИСЗ) выдвигает проблему обеспечения связи между пользователями, Использующими различные лучи диаграммы направленности. Один из методов решения этой проблемы - мультиплексирование на борту ИСЗ сигналов, полученных с Земли по разным лучам диаграммы направленности, и передача на Землю комплексного широкополосного сигнала» который может быть обработан на крупной НС с помощью переключающей аппаратуры. Полученные сигналы должны быть ретранслированы с НС на борт ИСЗ в виде одного широкополосного сигнала, где они должны быть демультиплексированы для ретрансляции по соответствующим лучам Диаграммы направ- ленности.Преимущество этого метода - осуществление сложной операции по переключению каналов не на борту ИСЗ, а на наземной станции. Недостаток - необходимость использования широкополосных каналов связи в обоих направлениях (НС - ИСЗ и ИСЗ - НС), увеличение задержки сигнала на 0,25 с и необходимость обеспечения надежной защиты сигналов от средств РЗБ противника. Другой метод « - демодулирование сигналов пользователей на отдельные лучи на борту ИСЗ. Для выполнения этой операции используются логические и запоминающие устройства с высокой скоростью обработки информации. Раэ- деленные сигналы должны после этого быть ремодулированы и усилены для передачи по соответствующим лучам на наземные терминалы. При использовании многолучевых антенн при связи в обоих направлениях (НС - ИСЗ и ИСЗ - НС) возможно повторное применение частот, так как лучи диаграммы направленности разнесены в пространстве. Таким образом количество каналов связи в системе прямопропорционально количеству лучей диаграммы направленности. Специалисты утверждают, что при современном уровне твердотельной технологии можно создать переключающие матрицы 100x100, с помощью которых будет обеспечиваться работа системы связи, использующей по 100 лучей диаграммы направленности Для связи в обоих направления*. В многолучевых системах связи снижаются уровни мощности в отдельных лучах и поэтому становится возможным применение 50
усилителей мощности, изготовленных полностью на гверцогель- ных компонентах, взамен усилителей на ЛБВ. Борьба со средствами РЭБ противника. Обьщт,к* бортовые ретрансляторы не обеспечивают необходимой стойкости сигналов к искусственным помехам, создаваемым противником, Мощная станция для создания помех может полностью подавкгь эффективную мощность излучения ИСЗ. В качестве средства борьбы с помехами применяются методы распределения спектра частот (псевдошумовые сигналы или прыгающие частоты) и различного рода модуляции. Важное значение имеют методы разделения полезных сигналов, идущих к ИСЗ, от сигналов помех, осуществляемые на боргу ИСЗ до их ретрансляции на НС. Полностью преимущества обработки сигналов на борту ИСЗ могут быть реа;газованы, если идущий вверх сигнал будет путем перескока возвращен на исходную частоту и демодулировш, а затем вновь путем перескока вернуться на частоту, на которой он поступил на ИСЗ, и ремодулирован, чтобы обеспечить защиту от помех при движении в сторону наземных терминалов. Использование в системах 'Милсат* более высокочастотного диапазона расширит возможности по применению метода прыгающих частот как средства защиты от искусственно создаваемых помех* Дальнейшее повышение стойкости каналов связи к внешним помехам может быть обеспечено -путем комбинированного применения методов обработки сигналов распределением в заданной полосе частот и обнулением диаграммы направленности приемной антенны, которое производится за счет выявления разницы между расположением пользователя и передатчика искусственных помех. Характеристики приемной антенны ИСЗ могут изменяться, с тем чтобы обеспечить высокое усиление сигналов, идущих от пользователей, я низкий уровень усиления сигналов помех. Расчеты показывают, что дискриминация пользователя и передатчика помех, удаленных друг от друга на расстояние 80 км, может быть осуществлена с геостационарной орбиты на частоте 45 ГГц с помощью антенны диаметром 0,9 м. При частоте 8 ГГц размеры антенны должны быть увеличены до 4,9 м, а при частоте UHF-Диа- . пазона - до 134 м. Обеспечение скрытности связи. Расчеты показывают, что возможность обнаружения наземного терминала, антенна которого направлена на ИСЗ, тем меньше, чем выше рабочая частота спутникового канала связи. Наиболее предпочтительным 7-2 . 51
для подвижных терминалов малого размера является EHF-Диа- пазон, а наименее целесообразным - UHF -диапазон. Построение системы связи "Милсат". Решение о разработке новой спутниковой системы связи, работающей в новом EHF-диапазоне, было принято в ндаале 1982 г. Система "Милсат" предназначается для обеспечения всех пользователей стратегического и тактического назншения, которым требуегся высокая степень электромагнитной и механической выживаемости. Этой системе связи было присвоено наименование " Миле rap". Система должна работать в диапазоне 44 ГГЦ при "связи в направлении НС - ИСЗ и 20 ГГЦ в обратном направлении. В состав системы должны входить геостационарные ИСЗ и ИСЗ на круговых орбитах, наклоненных к плоскости экватора, для охвата высокоширотных районов земного шара. Каждый ИСЗ "Мил- сгар", должен обеспечивать обработку сигналов на борту, чтобы с помощью многолучевых антенн обеспечить высокую стойкость к искусственным помехам и надежную связь с наземными терминалами, рассредоточенными на поверхности земного шара. Конструкция ИСЗ упрочнена для защиты от воздействия факторов ядерных взрывов: Сигналы пользователей должны перескакивать в широком диапазоне частот, чтобы обеспечить высокую стойкость к средствам РЭБ противника. Бортовая аппаратура ИСЗ должна обеспечивать обратный перескок и Демодуляцию большого числа сигналов, поступивших от наземных терминалов, переключение и демодуляция сигналов производятся на базовой ширине полосы сигналов ИСЗ. После переключения и ремодуляции производится перескок частоты сигналов, направляемых на наземные терминалы. Линии связи между ИСЗ системы обеспечивают глобальный охват без применения наземных линий связи. В дальней перспективе (1995-2000 гг.) ожидается применение военных спутниковых систем связи, работающих UH?, SHF и EHF- диапазонах, и систем коммерческого назначения. Система UFO (UHF Follow — On - последующая система) необходима для обеспечения связи с большим количеством малых терминалов в мирное и военное время. Космический сегмент системы будет состоять из созвездия 8 ИСЗ (по два ИСЗ на район обслуживания), с помощью которых будет обеспечиваться связь над континентальной частью территории США ( CON US ), Атлантическим, Тихим и Индийским океанами. Каждый ИСЗ системы UFO будет иметь: защищенный от ^помех канал SHF -диапазона FLT3DCST Для широковещательной пе- 52
редачи команд всему флоту; 17 каналов с шириной полосы по 2 5 кГц; 21 канал с шириной полосы по 5 кГц. В каналах связи ИСЗ будет использоваться метод многоетаяиионного доступа с разделением времени (TDMА). Разрабатывается также метод TDMA с предоставлением каналов связи по требованию, который позволит значительно увеличить число пользователей, обслуживаемых существующими системамиUHF -диапазона. Линия связи FLTBDCST SHF -диапазона в направлении НС-ИСЗ будет обеспечивать высокую стойкость к средствам РЭБ противника и передачу сообщений судам и подводным лодкам по каналам UHF-диапазона. В дальней перспективе пользователи существующей системы 'AFSATCOM станут обслуживаться системой "Милс-тар". Однаг- ко ожидается, что часть самолетов будет продолжать использовать систему AFSATCOM. Система "Милстар* также будет предоставлять в распоряжение пользователей ограниченное число каналов UHF -диапазона. Одноканальные ретрансляторы SCT, установленные на борту ИСЗ DSCS -3 создадут ряд дополнительных каналов SHF — и UHF-диапазонов для передачи поручений БАМ стратегическим вооруженным силам. Система DSCS останется основным средсчвом МО для передачи больших потоков информации на дальние расстояния. В начале 1990-х годов в системе будут использоваться только ИСЗ серии DSCS -3. 5 ИСЗ системы будут обслуживать стационарные, транспортируемые, корабельные и самолетные терминалы. Защита от искусственных помех должна обеспечиваться применением распределенных спектров частот и обнулением диаграммы направленности антенны. Система DSCS будет дополняться коммерческими спутниковыми системами связи С- и Ки -диапазонов и наземным$ стекловолоконными кабельными линиями связи для передачи больших потоков информации в мирное время. Специалисты рекомендуют, чтобы в дальней перспективе был произведен переход системы DSCS на EHF-диапазон (44/20 ГГц) с использованием технологий системы "Милстар". Этот переход будет производиться или путем установки ?^трансляторов EHF -диапазона на борту ИСЗ DSCS—3 к * за счет запуска новых ИСЗ с аппаратурой EHF -диапазона В перспективной системе DSCS намечено повысить стойкость к средствам РЭБ за счет использования метода обнуления диаграммы направленности антенны, а также устанавливать на борту ИСЗ аппаратуру для обработки ш перекшэчения каналов связи. 53
Система "Милстар* будет обслуживагь стратегические и тактические подразделения вооруженных сил США в условиях возникновения любых кризисных ситуаций, обеспечивая надеж- ную зашигу от средств РЭБ, ЭМИ и механических повреждений о г ядерных взрывов. В системе аолжны использоваться стационарные, транспортируемые и подвижные терминалы, установленные на борту самолетов, надводных кораблей и поавоаных лодок. Армия, ВМС и ВВС США веаут разработку терминалов аля системы в интересах подчиненных им войск. Контроль за работой системы "Милетар" должен производиться с помощью большого числа стационарных и подвижных НС. Военные системы связи для начала 21-го века должны обладать более вьсокой стойкостью к воздействию противоспутникового оружия. Предлагаются две концепции спутниковых систем, обеспечивающих выживаемость в условиях воздействия противоспутникового оружия: 1) система, состоящая из небольшого числа маневренных ИСЗ на геостационарной орбите или на орбитах высотой около 180 тыс. км[ 2) система из большого числа малых ИСЗ, находящихся на орбитах малой и средней высоты. В состав перспективной системы связи должны входить разведывательные комплексы Для раннего предупреждения о запусках противоспутниковых ракет наземного базирования. Связные ИСЗ должны иметь на борту значительные запасы топлива дта проведения маневров по уклонению от противоспутниковых ракет. Возможно также создание связных ИСЗ с малой радиолокационной эаметностью, чтобы избежать их обнаружения разведывательными средствами противника. Для реализации второй концепции предлагается использовать множество малых ИСЗ (массой менее 220 кг), без упрочнения их конструкции и обеспечения маневренности. Число ИСЗ в « системе можеяг достигать нескольких сот. Система будет достаточно сложной, так как ИСЗ должны быть связаны между собой межспутниковыми каналами связи. Каждый из малых ИСЗ должен обеспечивать по крайней мере несколько каналов связи EHF -диапазона, обладающих стойкостью к средствам РЭБ противника. На современном технологическом уровне трудно создать ИСЗ массой менее 450 кг. В случае технологических прорывов эта цифра может быть снижена на 50-60%. Б. И. Ермишкин "Proceedings of the IEEE", 1990, 78^ X 7, 1176-1189 54
ПРИКЛАДНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОСМОСА 12. Экономические и социальные выроды or применения спутниковых средств связи Оценка технологически*, экономических и социальных выгод, которые получает человечество благодаря использованию спутниковых средств связи, представляет собой весьма трудную задачу, так как: - Не имеется систематических и всесторонних статистических данных, характеризующих работу различных глобальных, региональных и национальных спутниковых систем связи и специализированных спутниковых систем. - По многим системам, эксплуатация которых осуществляется правительственными организациями, с пользователей систем плата или не взимается вообще или производится субсидирование работы этих систем. - По многим системам оплату производят оптовые пользователи и поэтому не поступают сведения о доходах, получаемых в результате пред ос давления каналов связи отдельным (розничным) пользователям. - При твердоустановлекных тарифах на пользование отдельным каналам связи (например, 7 центов за 1 минуту на один телефонный трансокеанский канал или канал для передачи данных со скоростью 64 кбит/с) очень трудно вести подсчет доходов от использования многих тысяч каналов связи на различных направлениях. Спутниковые системы мира. По подсчетам специалистов, в настоящее время в мире эксплуатируется более 300 спутниковых систем прикладного назначения (связных, метеорологических, навигационных, Для дистанционного зондирования Земли и т.д.). Стоимость этих систем составляет около 3 5 млрд. долл.» а годовой доход от них около 10 шрц долл. В таблицах 1 и 2 даны финансовые показатели ряда международных и региональных коммерческих, спутниковых систем связи. На основании этих таблиц может быть получен ряд данных. Затраты по выводу ИСЗ на геостационарную, орбиту составляют от 33% и до 60% общих затрат на проект, а в большинстве случаев близки к 50%. Затраты на спутниковые системы аля прямого ТВ-веишния на бытовые приемники составляют около 20 мпрд. долл., а годовой доход от их эксплуатации - 6 млрд. долл.
О) 0> Таблица! Финансовые показатели международных спутниковых систем связи Наименование и состав Основные виды услуг Стоимость системы, млрд.долл, Годовой доход, млн долл. * " Интелеат" ИСЗ "Интелсат-4А* - 2 ИСЗ "Интелсат-5 и 5А" - 13 ИСЗ * Интеле ат-6" - должно быть запущено 5 ИСЗ ИСЗ "Интелсат-7"- должно быть запущено 5 ИСЗ "Инмарсат" ИСЗ "Мареке" - 3 ИСЗ "Интелсат-5" - 3 ИСЗ "Марисат" - 2 (только в качестве резерва) ИСЗ "Инмарсат-В" - должно быть запущено 5 ИСЗ " Mfl repeny тн ик" ИСЗ "Стационар-4,5,8 и 9" (только аренда ретрансляторов) Международная телефонная 3,0 500,0 связь, передача данных и ТВ-программ, комплексное деловое обслуживание, предоставление услуг связи отдельным государством Голосовая связь и передача 0,6 100,0 данных с морскими судами и самолетами Голосовая связь и передача данных с наземными подвижными машинами Главным образом передача 0,08-0,1 10-15 международных ТВ-программ, международная телефонная связь и передача данные,
г Таблкда2 • Финансовые показатели региональных коммерческих спутниковых сисгем связи Наименование и состав Основные виды услуг Стоимость системы, млра.аолл. Годовой доход, млн долл. "Арабсат* ИСЗ "Арабсат-1 и 2" "Аацясат* ИСЗ гАзиясаг-1" (переоборудованный ИСЗ серии "Уэстар") "Астра" ИСЗ гАстра-1 и 2' предоставл. услуг связи отд. госуд. Телефонная связь, переда- 250,0 ча данных и ТВ-программ Телефонная связь, переда- 140f0 ча данных и ТВ программ Прямая передача ТВ-прог- 300,0 рамм с низкой мощностью излучения и другие виды \ услуг связи 15,0-20,0 20,0-30,0 (с 1990 г.) 75,0-80,0 01 -4
01 00 Окончание табл. 2 Наименование и сосгав Основные виды услуг Стоимость системы, млн, долл. Годовой доход, млн. Долл. "Евгдпсат'' ИСЗ "Евтелсат~1" (запуски 1,2 и 4) Глаэным образом передача ТВ-программ, голосовая связь и передача данных 500,0 ИСЗ "Бвтелсат-г" -'должно быть запущено 2 И63 * Орион" ИСЗ 'Орион-1,2 иЗ" - долж- Передача международных ны быть запушены ТВ- программ, телефонная связь и передача данных 250,0 (Индонезия, страны АСЕАН) ИСЗ *Палапа-А1 и А2" ИСЗ "Палапа-В1 и В2* "Панамсат" . ИСЗ 'Панамсат-^'' Региональная передача 250,0 (но Только ТВ-программ, оказание ус- 5% стоимости луг связи сельским районам предназн. для ре* гион. услуг) Частные линии телефонной связи, передачи данных и 125,0 До 100,0 Предстоит определить 3,0-4,0
По ценным консультационных фирм SSE (Satellite System Engineering) к FSI (Future Systems Incorporated), плата 15 государств за пользование космическим сегментом системы 'Интелеат* составляет только 6,3% от выплат конечных пользователей сие темы. Годовой доход системы "Интепсат" достигает 500 млн долл., хотя с помощью этой системы обеспечивается более 60% траффика на трансокеанских линиях связи. Фирка>1 SSE/FSI считают, что доходы от применения спутниковых средств связи в 16 раз превышают плату за пользование спутниковыми каналами связи* Таким образом, годовой доход пользователей системы "Интелсат" составляет 8 млрд. долл* В других сферах доходы от применения спутниковых каналов связи превышают затраты на их эксплуатацию в среднем в 5 раз* По оценке автора статьи Джозефа Пептона (сотрудник университета шт. Колорадо), 2% годовой - экономик, получаемой во всех странах мира, поступает в результате использования спутниковых систем коммерческого и военного назначения: связи, разведки, навигации, метеорологической разведки, поиска и спасения потерпевших аварию судов и самолетов, изучения природных ресурсов Земли. Спутниковая связь и другие спутниковые средства широко используются в различных сферах деятельности человека (табл. 3). Общегодовой обмен валютой при международных сделках между государствами, расположенными на различных континентах, составляет 9 тыс. мпра долл., из которых 5 тыс. млрд. долл. приходится на долю спутниковых средств связи. Внутригосударственные обороты денежных средств превышают 100 тыс. млрд* долл. в год, но только 5% от этой суммы приходятся на долю спутниковых средств связи. По подсчетам автора статьи, банки в течение года получают до 35 Ъшрд. долл. прибылей благодаря использованию спутниковых каналов связи. Объемы доходов, получаемых с помощью применения средств спутниковой связи, а также спутниковых систем метеорологической разведки, навигации, дистанционного зондирования Земги, военной связи и разведки, в других областях применения представлены в таблице 3. Следует иметь в виду, что приведенные в таблице данные имоот ориентировочный характер. Однако можно смело утверждать, что в случае отказа от использования спутниковых средств, около 400 мпра. долл. годового оборота в мировой экономике было бы трудно получить. 59
ТаблицаЗ Годовые обороты при прикладном использовании спутниковых систем связи» в млрд. долл. Области применения Примерная оценка годового обо-» рота, млрд.долл; Спутниковая связь Обслуживание банков Торговля предметами потребления Передача развлекательных программ в глобальном масштабе, включая прямое ТВ-вещание Передача печатной информации, новостей и распределение газет Обслуживание средств транспорта и туризма (авиалинии, прокатные автомобили, гостиницы, туристические агентства) Обслуживание пассажирских и грузовых судов Страхование Розничная торговля Реклама Производство товаров Обслуживание правительственных организаций (включая торговлю, дипломатические отношения, научные исследования и т.п.) Обработка информации, компьютеры и т.п. Другие секторы экономики 35,0 7,5 25,0 18,0 40,0 10,0 15,0 25,0 12,0 23,0 20,0 18,0 10,0 Итого по спутниковой связи 248,5 60
Продолжение табл. 3 Области применения Примерная оценка годового оборота, мтрц. долл. Другие спутниковые средсгва Мегеорологические ИСЗ и прогнозы погоды 2 8,0 Спутниковая навигация при обслуживании самолетов и судов 14,0 Дистанционное зондирование Земли {поиски полезных ископаемых, рыболовство, лесное хозяйство) 8,0 Военная разведка 32,0 Военная связь 45,0 Определение местоположения (обслуживание перевозок грузовыми автомобилями) 3,0 йгого по другим спутниковым средствам Всего 130,0 37.8,5 Социальные выгоды. Значение средств спутниковой связи в социальной жизни человечества непрерывно возрастает. Особо важное значение эти средства имеют в области образования, здравоохранения, поддержания мира, предупреждения о стихийных бедствиях и ликвидации их последствий, оказания помощи разбивающимся странам и развития сельского хозяйства. Численность населения земного шара, которая сейчас составляет 5 млрд человек, к середине 21-го века достигнет 10 млрсц человек. По оценке ООН, в предетшщие 30 лет необходимо будет обучить больше людей, чем за всю историю человечества* Решить эту проблему с помощью традиционных средств невозможно. Особо трудное положение возникнет в развивающихся странах, где не будет необходимого количества 61
высокообразованных учителей. В этих условиях весьма важное значение приобретают спутниковые методы обучения. В ряде стран (Индии, Канаде, Китае, Индонезии, Бразилии, Мексике) уже осуществляется передача ТВ-учебных программ с помощью спутниковых систем связи "Йнсат*, "Телесат*, "Ин- телсат", "Палапа", "Браэилсат* и "Морелос". По спутниковым ТВ-программам уже обучаются миллионы сельских и городских жителей. В 1984-1987 гг. под руководством организации "Интехсат" и Международного института коммуникаций ( ПС ) проводилось обучение в 68 странах по программе SHAPE (Satellites for Health and Rural Education - обучение сельских жителей с помощью спутников в области образования и здравоохранения). К числу наиболее важных программ обучения с помощью спутников относятся: - Китайский национальный телевизионный университет. Производится передача учебных программ, разработанных министерством образования Китая и телевидением Центрального Китая, с помощью более 5 тыс. терминалов на территории всей страны. В обучении принимают участие более 1 млн человек. Программы обучения включают от элементарных.курсов по оказанию экстренной медицинской помощи до сложных университетских программ. Передача учебных программ производится с помощью трех ретрансляторов, приобретаемых или арендуемых у организации "Интелсат". - Телевизионный детский медицинский госпиталь в Майами (США). Из Майами (шт. Флорида) производится передача 6 ТВ-учебных программ на 37 стран мира. Курсы обучения про» должительностью 1,5 чебного дня охватывают более 100 тыс* врачей, медицинских сестер и другого медицинского персонала в странах Северной, Центральной и Южной Америки, а также в Европе и Азии. Высококвалифицированные американские педиатры ведут обучение с изложением новейших достижений в области лечения детских болезней, по вопросам детского питания и различных расстройств, - Телевизионное обучение по вопросам здравоохранения специалистами госпиталя мемориального университета Новой Шотландии и университета Весг-Индии. В этом проекте используются только спутниковые каналы для передачи данных, телефонные линии связи и замедленное телевизионное сканирование. 62
Спутниковые каналы связи обеспечюаюг передачу электро- кардиограмм, энцефалограмм и рентгеновских снимков. Б. И, Брмишкин ffSpace Policy1', 1990,^6, П 4,311-322 13. Спугниковые системы для обслуживания подвижных пользователей Как показывает практика, рост объемов связи между отдельными стационарными пунктами замедляется. Один из факторов, оказывающих влияние на этот процесс, - расширение. сети наземных стекловолоконных линий связи. Наоборот, отмечается рост спутниковых линий связи между подвижньми пользователями, к числу которых относятся самолеты, суда, грузовые и легковые автомобили, поезда и даже отдельные пешеходы. Подвижным пользователям мэгут предоставляться следующие услуги: телефонная связь и передача данных, дистанционный контроль за состоянием оборудования, пфедача навигационной информации, путевое обслуживание. Первой коммерческой спутниковой системой связи для обслуживания подвижных пользователей стала система "Марисат*. Первый геостационарный ИСЗ этой системы был выведен на орбиту в 197 6 г* фирмой Comsat, Система "Марисат" предназначалась для обслуживания торгового флота и кораблей ВМС США. Современная система "Инмарсат", в состав которой входит иг ИСЗ "Ма^исат", в настоящее время обслуживает более 11 тыс. судов на всем земном шаре. По состоянию на 1990 г. в эксплуатации находились также коммерческие спутниковые системы связи для обслуживания подвижных пользователей, владельцами которых являются фирмы Geostar Corporation й Qualcornm 'Corporation. Обе системы обеспечивают определение местоположения своих пользователей и. передачу им поручений. Первая охватывает Северную и частично Южную Америку, а вторая - только Северную Америку. Эти системы обслуживают более 11 тыс. подвижных терминалов (главным образом грузовые автомобили на дальних маршрутах) при плате 5 центов за одно поручение совместно с информацией о местоположении. Система фирмы Geostar сейчас расширяется с тем, чго- бы обеспечивать обслуживание RDSS (Radio Determination Sa- 63
tellite Service - определение местоположения радиомето- дами с помощью ИСЗ) на всей поверхности западного полушария для всех подвижных пользователей, включая отдельных лиц, оснащенных ручными терминалами. Местоположение подвижного пользователя определяется центральной наземной станцией фирмы Geostar с помощью множества ИСЗ, Полученная навигационная информация сообщается в центральный диспетчерский пункт соответсявующей фирмы, занимающейся грузовыми перевозками, и самому пользеватегао. Система обеспечивает также передачу двухсторонних сообщений и данных между пользователем и его штаб-квартирой. Служба RDSS развертывается на территории Западной Европы и Северной Африки организацией "Локстар*. Обслуживание пользователей должно начаться в конце 1992 г. На территории Австралии обслуживание ROSS Должно быть начато в первые месяцы 1992 г. Фирма Qualcomm Corporation демонстрирует, обслуживание RDSS на территории всей Европы (совместно с организацией "Евтелсат") и в Японии* Обслуживание LMSS (Land Mobile Satellite Service - спутниковое обслуживание подвижных наземных пользователей) должно обеспечивать с помощью геостационарных ИСЗ факсимильную связь между подвижными и стационарными пользователями в различных географических районах. Фирма >АМЭС (American Mobile Satellite Corporation) получила разрешение у Федеральной комиссии по связи (FOC) осуществлять обслуживание LMSS на территории США, начиная с 1994 г.; а в последующем распространить его на территорию Канады (совместно с фирмой Telesat Canada). Демонстрацию возможностей обслуживания LMSS намечалось провести в конце 1990 г. на территории США и Канады с помощью существующих ИСЗ системы "Инмарсат*. По запросу фирмы GMC (Geostar Messaging Corporatipn) комиссия решила выделить дополнительные частотные диапазоны для обслуживания LMSS. Фирма GMC намеревается обеспечить с помощью цифровой аппаратуры обслуживание на территории США, а организация "Инмарсаг" объявила о намерении организовать обслуживание LMSS в глобальном масштабе. Обслуживание -AMSS (Aeronautical Mobile Satellite Service - спутниковое обслуживание самолетов) должно с помощью геостационарных ИСЗ обеспечивать летающие самолеты различными видами связи и навигационной информа- дией. На начальном этапе будут обслуживаться экипажи само- 64
лег еж, а в последующем к пассажиры этих самолетов. Выполнение этой задачи с технической генкк зрения является сложной проблемой в связи с трудностями размещения антенн на борту самшетов,высокими скоростями полета самолетов и широким кругом выполняемых ими задач. Фирма Ann с (Aeronautical Radio, «Inc. ) намечает начать обслуживание самолетов с помощью ИСЗ "Инмарсат". Организация "Инмарсат" объявила о намерении обеспечить обслуживание AMSS на всем земном шаре, а фирма AMSC - на территорииСША. Совместное использование спутниковых навигационных систем GPS (США) и Glonass (СССР). Эти системы имеют близкие технические характеристики. Коммерческие пользователи смогут частично использовать эти систамы, Начиная с середины 1993 г.. Зто позволит подвижным пользователям определять три координаты своего положения с точностью 1ООО м на всем земном шаре. Б. И. Ермишкин "Space Policy ", 1990, 6, № '3, 260-261 14. Запуски и эксплуатация связных ИСЗ 16 января 1991 г. с Гвианского космического центра (Куру) был произведен запуск V -41 РН "Ариан" для вывода на геостационарную орбиту связных ИСЗ ^Игалсат-!*" и i^Eb- телгат-2*. При запуске использовалась наиболее мощная модификация РН этой серии "Ариан-44 L ". ИСЗ "Италсат-!" (масса 18 65 кг.) работает в Ка-диапазоне частот, он предназначается для обслуживания территории Италии (телефонная связь, передача цифровой информации и ТВ-программ). Расчетная точка стояния - 13,2° в.д., мощность бортовой системы электропитания - 1,6 кВт, 6 бортовых ретрансляторов обеспечивают работу многолучевых антенн, а 3 ретранслятора - антенн с глобальным облучением. Один блок бортовой аппаратуры предназначается Оля проведения экспериментов по прохождению радиоволн в иносфере Земли. Управление полетом ИСЗ "Италсат-1" осуществляется из наземной станции слежения фирмы Telespazio, < которая находится в Фучино. Руководит эксплуатацией ИСЗ Космическов агентство Италии ( ISA ). Иэ- готовитеть ИСЗ - фирма Selenia Spazio. 9-1 65
ИСЗ "'Евтелсат-^* (запуск F-2) должен быгь вывеаен ' в точку стояния 10й в.0. (над Габоном), ИСЗ (масса 1878 кг, мощность системы электропитания 3 кВт) оснащен 16 ретрансляторами мощностью по 50 Вт7 работающими в Ки -диапазоне радиочастот, для обеспечения телефонной и телексной связи, передачи данных,делового обслуживании и передачи ТВ-программ. Предстоит вывести на орбиту еще 3 ИСЗ "Евтелсат^*, Изготовитель ИСЗ - фирма 'Aerospatiale (Франшш). Согласно соглашению с Европейским союзом широковещания ( EBU),« штаб-квартира которого находится в Женеве, союз будет использовать 4 ретранслятора ИСЗ "Евтеясат-З* и вмеет право на аренду еще 2 ретрансляторов» Союзу будут предоставлены 4 ретранслятора четвертого ИСЗ *Евтелса*-2*, начиная с января 1993 г. С помощью выделенных ретрансляторов союз EBU сможет удовлетворить потребности всех 39 своих членов в 32 странах* НА 21 февраля 1991 г. намечался запуск FH *Арквв-441-Р для вывода на орбиту ИСЗ *Астра-1В" (по заказу организаций Societe Europeenne des Satellites ) < и ИСЗ МОР -2 для метеорологических наблюдений {по заказу агентства ЕКА)« По состоянию на январь 1991 г. фирма Arianespace имела заказы на запуск 34 ИСЗ на общую сумму 2,97 шгра долл., в том числе: для стран Европы - 18 ИСЗ, США — 4 ИСЗ^ ппв других стран - 7 ИСЗ и для организации "ЧИнмарсат* (или "Интелсат") - 7 ИСЗ. Организация ^Инмарсат* решила произвести запуск ИСЗ yHHMapcaT-2" (запуск F -2) 5 марта 19-9-1 г« с помощью американской РН "Дельта-2". Запуск второго ИСЗ этой серии должен обеспечить глобальное обслуживание подвижных пользователей средствами связи. Организация *Инмарсат* планирует в 1990- х годах предоставлять телефонную и факсимильную связь, а также передачу данных для летающих самолетов, плавающих в море судов и наземных транспортных среде т. ИСЗ "Инмарсат-2* (масса - 1370 кг, высота - 3,67 м, размах панелей солнечных батарей - 16,6 м) спроектированы и изготавливаются фирмой British Aerospace (Великобритания). Фирма Hughes Network Systems Ltd» развертывает , (систему ^Инмарсат-С" для обслуживания подвижных пользователей на суше и на мере путем передачи двухсторонних поручений с , помощью спутниковых линий связи. Система фирмы бупет обслуживать регион Тихого океана с помощью базы, находящейся ее
в Перге (Западная Австралия)* Заключены соглашения с более чем 100 пользователями. Фирма Stanford Telecommnninations Inc (Санта—Клара, шт. Калифорния) занимается проектированием, изготовлением и эксплуатацией электронных систем (главным образом космического назначения) для американских правительственных и частных организаций, а также для международных организаций. Эти системы применяются в различных спутниковых средствах связи, навигации и дистанционного зондирования Земли. Портфель заказов фирмы на конец 1990 г. пршысил 100 мш. долл., включая контракт на сумму 23 мш. долл. с ВМС США на поставку спутникового связного оборудования. Б.И. Брмишкин ^Flight International", 1991, I^g, № 4252, 13 "Interavia Air Letter11, 1991, $ 12163, 6, 7; M 12185, 6; № 12194, 6 15. Дистанционное фондирование Земли в Канаде Канада является одним из государегв мира, занимающих лидирующее положение в области дистанционного зондирования (ДЗ ) Земли. 115 канадских фирм непосредственно участвуют в ДЗ Земли.'Такое положение сложилось не случайно, так как до использования ИСЗ для этой цели широко использовалась авиационная аппаратура. Еще в 1971 г. федеральное правительство Канады создало центр CCRS (Canada Centre for Remote Sensing - канадский центр для дистанционного зондирования Земли), поручив ему распространение данных ДЗ в Канаде и усовершенствование аппаратуры и методов ДЗ. Для ДЗ Земли широко применяются многоспектральные сканеры MSS (Multispectral Scanners), < с помощью которых проводится обзор поверхности одновременно в нескольких спектральных диапазонах с регистрацией данных измерений в цифровом виде на магнитной ленте. С помощью сканеров MSS проводятся инвентаризации лесов и сепьско-хозяйственных культур, анализы источников воды, картографирование при подготовке к строительству дорог и изучение городского хозяйства. Карты в цифровом визе, записанные на машинные ленгы, дают возможность проводить разнообразные исследования с помощью ЭВМ. 67 9-2
Отделение фирмы Innotech 'Aviation (Оттава), занимающееся вопросами ДЗ, использует информацию or сканеров MSS для оценки качесгва воаы в реке Свягого Лавренгия. Сканеры позволяют обнаруживать источники загрязнения воаы, а также гип и количество водных растений» Сканеры MSS применялись гакже для оценки масштабов загрязнения воды при разливе нефти вблизи побережья Аляски. Фирма Innotech применяет обычные сканеры MSS с вращающимся зеркалом совместно с цэибором MEIS (Multi Spectral Electro Optical Image Sensor - прибор для элекгро-опти- ческой съемки во многих диапазонах)» При наблюдениях за разливами нефти у побережья Аляски приборы фирмы Innotech позволили зафиксировать не только форму нефтяных пятен» но и различия в толщине нефтяной пленки и перемещения нефти по поверхности воды под воздействием морских течений* Замеры производились с помощью приборов, установленных на борту самолета 'Фалкон*. Самолет в процессе съемки летал со скоростью 83 5 км/час, а интервалы между соседними трассами составляли 1,8 км. РЛС с синтезированием апертуры (SAR)» Фирма Intera Ken- ting использует РЛС БАВ^установленные на борту самолета 'Канадаэр Челленджер', для исследования ледяных полей вдоль восточного побережья Канады и в Арктике» Информация с борта самолета передается в реальном времени на наземные станции и ледоколы береговой охраны* С помощью спутниковых линий связи полученная информация ретранслируется в Оттаву в центр Ice Central, который ежедневно составляет карты ледовых полей для морских судов и буровых нефтяных платформ. Лазерная аппаратура^ установленная на борту самолетов * Дуглас DC-3; применяется фирмой Terra Surveys of Ottawa для измерения глубин вблизи побережья Канады,^ которые проставляются на морских картах. Полученные данные имеют большое значение для обеспечения плавания судов в течение непродолжительного периода навигации в Северо-западном проливе. Аэрофотосъемка благодаря использованию современных фотокамер, автоматической обработке снимков с помощью ЭВМ и навигационной аппаратуры позволяет обеспечить быструю аос тавку информации пользователям. Данные аэрофотосъемки применяются правительственными и научными организациями при планировании городских застроек и'обработке отходов. В Канаде аэрофотосъемка обычно производится швейцарскими ка- 68
мерами Wilds. Стоимость одной камеры - ЗОО тыс. долл. Оптика камеры обеспечизаег » съемку с точностью в 100 раз более высокой, чем стандартной 35-мм камерой. В новой камере съемка производится на пленку шириной 22 8 км. Электромагнитная съемка с борта самолетов обеспечивает изучение характеристик земной коры с помощью датчиков активного и пассивного типов различной конструкции. При этом виде съемок применяются четыре основных типа приборов: - Магнитометры для выявления аномалий магнитного поля Земли, обусловленных залеганием различных пород. - Датчики VLF-диапазона (очень низкой частоты, используемой ВМС США для связи с подводными лодками), которые, позволяют обнаруживать месторождения полезных ископаемых. - Датчики для регистрации радиоактивности, с помощью которых обнаруживаются залежи радиоактивных веществ. ~ Электромагнитный метод съемки, при котором самолет играет роль огромного металлического детектора. Электромагнитная съемка может производиться только в условиях хорошей видимости, так как высота полета самолета должна быть 120 м или меньше. Наиболее .хорошие результаты она дает при полетах над снежными и ледяными полями и водными поверхностями. Электромагнитная съемка может производиться круглый год, а аэрофотосъемка, лазерные измерения и съемка с помощью сканеров - только в летнее время. Несмотря на преобладание методов спутниковой съемки при ДЗ Земли, широкое использование самолетов в Канаде в качестве носителей дистанционной аппаратуры сохранится- еще длительное время. Во многих случаях съемка с помощью самолетов требует меньших затрат, чем спутниковая съемка. Б.И. Ермишккн ^Aviation and Aerospace", 1990, 63^ П 7, 24-26 16. ИСЗ для связи и дистанционного зондирования Земля В начале января 1991 г. началась коммерческая эксплуатация спутниковой системы связи уИнмарсат-Су в регионе Тихого океана. Система обеспечивает двустороннюю связь с подвижными пользователями. Коммерческое обслуживание в регионе Атлантического океана должно было начаться в конце января 1991 г., а в регионе Индийского океана - в марте 1991 г, 69
Система "Инмарсат" обеспечивает 63 государства, являющихся членами этой организации, различными виаами связного обслуживания. Агентство purope News (Франция, Париж) в январе 199 1 .г. установило терминал типа Mobile Telesystems International TCS -9200 аля обеспечения связи с помощью системы "Инмарсат*. Терминал обеспечивает передачу данных со скоростью 56 кбит/с. Агентство ожидает,что с помощью нового терминала будет повышено качество звука при радиовещании, осуществляемого агентством. Новый терминал стал 2000-м наземным терминалом системы "Инмарсат-А*\ Организация *Инмарсату в начале 1991 г. заключила контракт на сумму 320 млн долл. с фирмой GE Technical Services Company, Inc. ( GETSCO ) на изготовление 4-х ИСЗ нового поколения " Инмарсат-3 *. с правом заказать изготовление еще 9 ИСЗ этой серии. Система "Инмарсат-3* буд^т обладать более высокой гибкостью в обслуживании пользователей благодаря способности бортовой аппаратуры ИСЗ перераспределять мощность и частотные диапазоны между остронаправленными лучами и лучами глобального облучения. ИСЗ "Инмарсат-3" будут располагать возможностью навигационного обслуживания пользователей, которое станет дополнять спутниковую навигационную сие тему "Навстар GPS" • В августе 1990 г. в Японии с помощью РН Н-1 был выведен на геостационарную орбиту HC3BS-3a для передачи ТВ-про- грамм. После вывода ИСЗ на орбиту выяснилось, что иэ-за короткого замыкания в системе переключения панелей солнечных батарей система электропитания обеспечивает только 75% от номинального уровня мощности. Несмотря на этот дефект* в январе 1991 г. удалось начать эксплуатацию ИСЗ, которую осуществляют фирмы Japan Broadcasting Corporation (NHK) к Japan Satellite Broadcasting System. В апреле 1991 г. намечалось вывести на орбиту аналогичный ИСЗ BS—ЗН« Предусматривается также запуск ИСЗ BS—ЗЬ для замены ИСЗ BS-3a. Научно-технический совет (Science and Engineering Council) Великобритании от имени Эпплтонской лаборатории им. Резер- фораа ( RAL ) назначил фирму British 'Aerospace Space 'Systems ( BAeSS ) головным изготовителем радиометра ATSR — 2 (Along Track Scanning Radiometer - радиометр для сканирования вдоль трассы полета ИСЗ), который должен устанавливаться на борту западноевропейского ИСЗ для дистанционного зондирования Земли ERS -2 (срок запуска - 1994 г.). С по- 70
мощью радиометра ATSR-2 будут производиться непрерывные измерения температур на водных поверхностях. Радиометр намечается установить также на борту Европейской полярной платформы (ЕРР ). которая будет выведена на орбиту в конце 1990-х годов. Головным разработчиком платформы ЕРР также является фирма BAeSS* В разработке радиометра будут принимать участие лаборатория RAL, английские университеты и австралийская промышленность. Б. И. Ермишкин "Interavia Air Letter", 1991, * 12157, 5; № 12158, 6; J* 12172, 6; Я 12173, 6; X 12176, 6 КОСМИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ И РАКЕТЫ-НОСИТЕЛИ 17# (^осуояние программы мини-МВКА *ТеРмес* к концу 199Q г» В ноябре 1990 гу 4 головных исполнителя по программе мтш-МВКА 'Гермес* ЕКА согласились образовать единую фирьлу для управления полномасштаъным проектированием и производством минй-МВКА как только решение об ©том будет принято в 1991 г. на совещании министров стран-членов ЕКА. Головными исполнителями по программе являются фирмы Aerospatiale, Dassault 'Aviation, Deutsche }Aerospace и Meritalia. "Стоимость- .._*-. программы мини-МВКА оценивается в 4*5 млрд Дол. Первый^беспилотный полет намечен на 1,998 г.,. а первый* пилотируемый полет - на 1999 г. До настоящего времени всю координацию работ по программе осуществляла фирма Aerospatiale. Образуемая фирма Euro Hennespace будет компанией с ограниченной ответственностью» Ее пнс^б-квартира будет находиться в г. Тулуза (Франция). Французская сторона будет участвовать в Деятельности этой фирмы через фирму Hermespace France, в которой доля Aerospatiale будет 51%, a Dassault Aviation - 4 994. Фирма Hermespace France будет обладать 51,6% уставного капитала Euro Hermespace, < фирма «Deutsche-Aerospace- 33,4% и Aeritalia - 15%. Уставной капитал Euro Hermespace определен в 250ОО0 фр. фр. В штате управления будет 150 чел. 71
Как и прежде основной задачей при адесплуагации мини-МВКА будет обслуживание посещаемой платформы свободного полета (ППСП) из орбитального комплекса "Колумб", которая должна быть выведена на орбиту с высотой 460 км и наклонением 2 8,5°, Длительность полета по выполнению операций обслуживания составит 12^ дней, из которых 7 дней мини-МВКА будет находиться в состыкованном состоянии с ППСП. Не исключаются возможности вывода мини-МВКА для совместных операций с ООКС или советским орбитальным комплексом "Мир*. БКА - строит новый стартовый комплекс в космическом центре в Куру (Французская Гвиана) для \ .пусков ракет-носителей "Ари- ан-5" со стартовой массой 725 т. в т.ч. с мини-МВКА. Комплекс займет территорию 51,8 ка . На территории строится завод по получению смесевых твердых топлив и снаряжению ими корпусов бустерных РДТТ. Масса топливного заряда в РДТТ будет составлять **100 т.Огневые испытания бустерных РДТТ будут проводиться на стенде, котлован под который имеет глубину 60 м и длину V 200 м. В наземную инфраструктуру управления мини-МВКА будут входить центр управления полетом мини-МВКА HFCC, центр управления полетом ППСП MSCC, головной центр управления полетами СМ СС, центр управления ресурсами связи CRMC и центральная служба навигации CNS. В процессе полета HFCC следит за корректностью выполнения программы полета, контролирует выполнение бортовым оборудованием функций по наведению и если навигационное оборудование признается вышед-. шим из строя выдает данные по координатам и вектору скорости. Кроме того HFCC участвует совместно с СМСС в планировании полета и подготовке исходных данных, осуществляет предстартовую проверку функционирования бортового оборудования, оказьюает помощь экипажу в управлении в штатных и нештатных ситуациях, проводит послеполетный анализ. К функциям центра относятся также координация цеяте№ности всей наземной инфраструктуры минй-МВКА, руководство выбором режимов работы систем мини-МВКА и проведение тренировочных занятий с наземным персоналом. Применительно к реализации этих функций HFOC разрабатываются программные продукты для автоматизированных систем управления, с помощью которых предполагается анализировать и принимать решения в штатных и нештатных ситуациях. В частности планируется проводить диагноз ситуаций и принятие решений с целью выполнения заданной программы полета с учетом состояния мини-МВКА. Под ди- '72'
агнозом понимают иоентафикацию элементов свстемы, которые могли бы вызвать аномальности в функционировании системы в обозримом будущее Элементами системы здесь считаются мини-МВКА с его оборудованием, центры управления полетами, другие объекты наземной инфраструктуры. Принятие решений будет базироваться на подготовленные ПП по штатной программе полета и с включением различных аварийных ситуаций. Считается, что эти ПП повышают вероятность возвращения астронавтов. Фирма Aerospatiale в ноябре 1990 г. завершила исследование, которое показало возможность использования минй- МВКА как спасательного КА для ООКС. Применительно к этой задаче конструкция мини-МВКА должна быть модифицирована для выполнения требований США к КА гарантированного спасения астронавтов ООКС ACRV в аварийных ситуациях» По оценке Aerospatiale стоимость 2* ACRV составит 797 млн долл» В эту стоимость входит вывод на ракете-носителе "Арван-З* и использование европейской инфраструктуры Для пуска, вывода на орбиту сближения, пристыковки и возвращения. Исследование по ACRV проводилось в прямом контакте с фирмой "Lockheed, которая в США является одной из двух основных конкурирующих фирм по ACRV. В варианте ACRV грузовой отсек мини-МВКА должен быть герметизирован. В нем будут установлены 6 кресел для астронавтов с ООКС. Всего на борту в этой операции будут 8 чел. Предусматривается усиление микрометеоритной защиты с учетом длительного нахождения ACRV на орбите* На 4 Европейском симпозиуме по космической механике и трибологии (2O-22 сентября 1989 г., Канны) была представлена конструктивная схема механизма причаливания и стыковки мини-МВКА к ООКС или ППСП* Стыковочное устройство предназначено для выполнения следующих функций: - изоляция от окружающей среды отсеков, находящихся под давлением воздуха; - установка стыкующихся элементов по посадочным местам и стопорение; - гашение остаточной кинетической энергии; - наддув и дренаж межлюкового объема и т.п. Операции при стыковке будут проводиться при следующих условиях: - скорость при смыкании контактирующих поверхностей 5± 1 мм/с 73 1O-1
- скорость бокового смешения ± 0,2 мм/с - угловая скорость по крену ±0,1 грао/с - угловая скорость по тангажу и рысканью ±0,1 град/с .-боковое несовпадение осей ± 40 мы - угловое рассогласование по крену ±1,5 При стыксвке масса мини-МВКА будет 21000 кг, а момент инерции - 2 • 105 кг • м2, в то время как масса ООКС при этом будет 2 • 105 кг, а ее момент инершш- 2,4 • 107 кг • м2. В случае стыковки с ППСП ее масса принимается 21000 кг, а момент инерции - 2 • 105 кг • м2. Стыковочное устройство в целом будет состоять из 2 частей ; активной и пассивной. Активная часть будет монтироваться на мини-МВКА. Пассивная часть считается принадлежностыо ООКС или ППСП. Активная часть цилиндрической формы снабжается 4 выступающими вперед и развернутыми под 45° направляющими пластинами, которые монтируются на аемпфирующем кольце, соединенным с остальной конструкцией через демпфирующую систему. Последняя обеспечивает гашение энергии сближающихся КА. Установлено, что пассивная демпфирующая система с жесткостью 5 • 105 Н/м является достаточной для того, чтобы при контакте силы толчка была меньше 500 Н при небольшом ходе торможения. Захватный механизм будет обеспечивать захват и центровку стыкующихся элементов, сведение контактщэующих поверхнос-: тей, поажатие демпфирующей системы и первоначальное скрепление. Захват пассивной части 4 крюкообразными рычагами 4-звенных шарниров с силовыми приводами осуществляется на расстоянии 200 мм от положения с зафиксированным контактом. Механизм приводится в Действие электромоторами. Болтовое скрепление обеспечивающее необходимую конструктивную жесткость, осуществляется 16 самрустанавливающимисщ болтами, каждый из .которых снабжен приводом. При вращении болт выдвигается, входит в зацепление с гайкой и затем соединение затягивается до достижения определенной величины крутящего момента. Стягивание болтами стыковочного устройства завершает процесс стыковки, после чего могут быть начаты операции по наддуву объема между люками пассивной и активной частей воздухом и открытию крышек люков. Фирма Dassault Aviation в программе мини-МВКА несет ответственность за аэродинамические расчеты обтекания КА, 74
разработку аэродинамической схемы, расчет траектории спуска и разработку системы тепловой защиты мини-МЁКА от аэродинамического нагрева, температура при котором может яоо- тягать 1800 С, Для расчета температурных полей элементов конструкции сложных форм (носовой части, рулей, стабилиза- * тора и т.п.)/ фирма использует различные вариант методов конечных разностей. Отмечается, что существенные изменения аэродинамических характеристик на траектории спуска требуют надежной и эффективной системы управления полетом, особенно из-за условий безмоторного захода на посадку и посадки. В тепл©напряженных элементах конструкции предполагается использовать композиты нового поколения на основе карбида кремния и углерода с допускаемыми уд. тепловыми потоками до 200. кВт/м2. Фирма Dassault Aviation несет также ответственность за разработку и поставку катапультируемых кресел, которые должны функционировать приМ^З и на высоте «< 25 км. В 1990 г. фирмы Dornier, Dassault 'Aviation, Laben (Италия) и Casa( Испания) подписали соглашение о совместной разработке скафандра для работ в открытом космосе астронавтов с мини-МВКА* Одновременно с работами по мини-МВКА во Франции начаты работы по транспортной космической системе следующего поколения» Разрабатываемый пока вариант представляет собой воздушно-космический самолет в модификациях,гражданского и военного назначения. Военная модификация рассчитывается на гиперзвудовые полеты на высотах 25-2 50 км. Такой Л А со стартовой массой 300 т будет иметь грузоподъемность на низкую околоземную орбиту 7 т. В* А. Карелин "Acta Astronautica",1990, 21, N 6/7, 405-420 10 and Cosmos Monthly", 1990, 4, N 5, 55 ^Air et'Cosmos/', 1990, 27, N 12ff;39; N 1266, 31; 28, N 1292, 8;' N 1307, 54 Nation Week and Space Technology'", 1990, 133, N 20, 76-77 "Flight International", 1990, 138, N 4241, 34, 36, 38 "Proceedings of the 4—th European Symposium on Space Mechanisms and Tribology ", Cannes, 20—22 Sept. 1989, Noordwijk, 1990 <ESA SP-299) "Space Today", 1990, '5, N 9, 5 10-2 ~* 7S
18. Научно-технические эксперименты в орбитальных условиях Провоаимые или планируемые орбитальные эксперименты связаны с исследованиями по материаловеаениюг по биологическим дисциплинам, околоземной космической среды, влияния условий микрогравитации (УМГ) и т.п. Так на плагформе Длительного экспонирования в космических условиях LDEF в течение 5,5 лет находились 12,5 млн! семян томатов. На борту LDEF семена были помещены в 5 алюминиевых контейнеров объемом 9 л каждый. В каждом контейнере находились по 4 дакроновых мешочка с семенами. Контейнеры снабжались индикаторами максимальной температуры и дозиметрами. Платформа LDEF была выведена на орбиту в 1984 г. Она представляет собой 12-гранную решетчатую конструкцию длиной 9,14 м, диаметром 4,27 мне массой 3360 кг. Она стабилизируется за счет градиента гравитации. На платформе были размешены 86 плат для проведения 57 экспериментов по влиянию длительного пребывания в околоземном космическом пространстве на различные* материалы, оценке характеристик космической пыли и космических излучений и т.п. Отмечается, что к полученным данным по стойкости материалов проявляет интерес управление СОИ (SDIO }» В январе 1990 г. платформа LDEF быдд доставлена на Землю в грузовом отсеке орбитальной ступени ^Колумбия*. Предполагалось распределить семена томатов между учебными заведениями страны для наблюдений за особенностями развития растений по сравнению с контрольными посевами. Проведенные в УМГ эксперименты с металлическими системами, компоненты которых имею** ограниченную растворимость, показали, что при затвердевании таких систем не поучаются дисперсионно-гомогенные образны. За исключением одного случая во всех экспериментах наблюдалось'сильное расслоение* Теоретический анализ. этой проблемы включал рассмотрение фазовых анаграмм, условий возникновения новой фазы, диффузионных процессов и т.ц» С помощью дифференциального термического анализа экспериментально определялся рост зародышей новой фазы. В одном эксперименте на МВКА экспериментально наблюдали рост капель жидкой ртути из пересыщенного сплава с галлием. Для этого использовалась рентгеновская съемка в проходящем излучении. Наблюдаемый диаметр капель был 0,2-1,2 мм. Была сделана попытка определить концентрационные поля ртути вокруг капеть* 76
ментальные ценные имели хорошую сходимость с результатами расчета по модели диффузионного переноса, если коэффициент, диффузии принимался Ъчень большим. Полученные результаты противоречили ожидаемой динамике роста капель, поскольку предполагали, что в УМГ коэффициент диффузии будет меньше, чем в земшх условиях. Возможный механизм усиления массовых потоков в УМГ может быть связан с межфазной неустойчивостью, приводящей к мелкомасштабным движениям жидкости и к конвекции. В полете орбитальной лаборатории "Спейслэб-!* было обнаружено явление образования грубодисперсионных систем из ограниченно растворимых металлов. Использовались сплавы Zn— РЬ с различными концентрациями свинца (2-5 масс. %). В наземных условиях готовились образцы с очень тонкой дисперсионной структурой путем быстрого охлаждения гомогенного расплава. На борту 'Спейслэб-!* эти образцы нагревались до температуры растворения, выдерживались в изотермических условиях 1 л и затем охлаждались на воздухе. Металлографический анализ образцов показал появление большого числа крупных включений, рост которых происходил за с**е**-растворения более мелких образований. В УМГ наблюдалась также седиментация капель выделившейся новой фазы в жидком расплаве, вызываемая температурными градиентами и обусловленной ими конвекцией Марангони. Конвективные токи увлекают капли новой фазы от холодной к горячей стороне. Такая седиментация представляется основной причиной неудач ряда экспериментов с ограниченно растворимыми металлическим! системами за последние 15 лет. Так в эксперименте TEXUS—3 применяли расплав алюминия с добавками по 1 ат. % свинца и висмута. Система была нагрета выше'гем- пературы гомогенизации, а затем охлаждалась со скоростью 200 град/с. В результате получили сильную седиментацию капель сплава свинца с висмутом на горячей стороне образца. Максимальная разность температур была 100°С. Испытание продолжалось *>2 00 с. Расстояние между торцами образца было 14 мм. Применительно к разработке методов экспериментов в орбитальных условиях проводились эксперименты в кратковременных УМГ при полетах самолетов КС-13 5 по параболической траектории. Так в двух сериях полетов в мае к сентябре 1988 г. по инициативе института им. Бэттеля (Франкфурт на Майне, ФРГ}§ исследовалось поведение жидкостей в различных 77
контейнерах. В полетах в течение ~ 30 с обеспечивался уровень гравитации ^iCT^-g. Эти условия позволяют проводить эксперименты по воспламенению и горению капель, смачиванию и растеканию жидкостей, устойчивости свободных жидкостных объемов и т.п. В испытаниях применялись вода, раствор глицерина в воде и фтороуглерод FC — 40. • Испытания включали определение жидкостных менисков в углах, образованных плоскими стеклянными пластинами, распространения жидкости вдоль линии смыкания пластин, влияния раствора угла на динамику распространения жидкости и т.п. Оказалось, что жидкость распространяется вдоль линии смыкания пластин, если угол между ними не превышает 72Q. Растекание происходило за время < 5 с. Ряд экспериментов был проведен по оценке растекания жидкостей в закрытых призматических каналах с углами между сторонами 45 - 135°, 60 - 120° и 90-90° при одинаковой длине 80 мм. Каналы заполнялись жидкостями на 1/8 их объема. Аналогичные эксперименты были проведены в цилиндрических и кольцевых каналах, а также по растеканию жидкостей в плотно-упакованной насадке из стеклянных сфер диаметром 11 мм каждая применительно к моделированию пропитки пористых тел в УМГ. В качестве примера сложного процесса, включающего капиллярные явления, зародыш е- образование, рост пузырьков и коалесценцию пузырьков, приводятся наблюдения над истечением газированной воды из бутылок. Отмечается повышенное зародышеобразование при снижении уровня гравитации, которое имеет место не только на стенках бутыдки, но и в объеме жидкости. При рассмотрении объема экспериментов по физике жидкого состояния для орбитального комплекса 'Колумб' специалисты из аэродинамического института при Неаполитанском ' университете считали, что основные эксперименты должны иметь своей целью углубление знаний в области, в которой еще многое базируется на эмпирических закономерностях, и изучение новых ситуаций, возможных преимущественно в космосе, напр., в космических! технологических процессах. Представлялось необходимым: - получить данные для разработки модели пограничного слоя между двумя несмешивающимися жидкостями; - определить краевые углы смачивания в равновесных к неравновесных условиях, характеристики растекания жидкости по твердой или жидкой поверхности; - выявление пределов линейных зависимостей для переноса импульса, тепла и вещества; 7 8
- изучить движение одиночные частиц и агломератов частиц; - выявить механизмы, вызывающие коалесценцию капель или пузырьков в УМГ. Оборудование для таких экспериментов в УМГ будет характеризоваться нестандартным исполнением, отсутствием возможное гей для повторения операций, регистрацией всех возможных характеристик, исключением контроля образца непосредственно после эксперимента, В рекомендациях для ЕКА указывается на целесообразность применения в орбитальном комплексе "Колумб11 установок по типу перспективного модуля изучения физики жидкого состояния 'AFPM и блока для исследований пузырьков, капель и частиц BDPU, разработанных для эксплуатации на "Спейслэб". ЕКА вмело намерения использовать внешние закрепляемые на несущей конструкции ООКС "Свобода* полезные нагрузки (ПН) для проведения своих космических исследований. Выработанные предложения относятся к астрофизике, дистанционному зондированию Земли, исследованиям в УМГ и технологическим экспериментам» К ПН для исследований в УМГ относились блок исследований по экзобиологии и радиации ERA, блок с несколькими нагревательными устройствами MFA, автоматическая зеркальная печь lAMIJ установка для выращивания кристаллов SGF, установка для выращивания кристаллов протеинов PCF и т.п. ЕКА должно было разработать систему С—PIMS для наблюдений за внешней средой вокруг ООКС 'Свобода". Для развертывания этой системы будет использоваться воздушный шлюз пристыковываемого модуля 'Колумб', выходящий в зону следа ООКС в ионосфере. Система O-PIMS должна была вкдючать складную мачту длиной до 25 м, на свободном конце которой крепится блок датчиков с массой до 25 кг. Мачта имеет возможность поворота в плоскости xz (координата х направлен по касательной к траектории, z - х центру Земли) на угол 90 . Блок датчиков рассчитывается на определение характеристик ионосферной плазмы и нейтральных частиц, а также на создание активных воздействий на окружаюа^гю среду с помощью электронного и ионного ускорителей, излучателя электромагнитных пучков и выброса электрически нейтральных частиц из сопла. Планировалось элеменш С—PIMS предварительно испытать на 'Спейслэб* в 1993-1994 гг. . На май 1991 г, был намечен вывод с помощью МВКА США платформы EUREOA— 1 для исследований в УМГ по программе 79
ЕКА, Платформа размером 2,3 4,5 м и с массой 4,5 г будет нести 1ООО кг экспериментального оборудования. Панели солнечных батарей будут иметь размах 20 м. Головным исполнителем по платформе EURECA—1 была фирма MBB/ERNO, В 1989 г. фирма MBB/ERNO совместно с General Electric Astro Space Div. (США), MATRA (Франция) и Aeritaiia (Италия) образовали консорциум для разработки на коммертес- кой основе беспилотной возвращаемой платформы 'Arnica по типу платформы EURECA стоимостью 300 млн долл. Платформу планируется использовать для автоматического получения материалов й проведения технологических экспериментов в < УМГ. Предполагается, что первоначально основными пользователями будут правительственные ведомства с гарантированным финансированием. Стоимость помещения ПН на платформу оценивается в 110000 долл./кг. За счет размещения на платформе ПН от НАСА рассчитывают снизить расходы по выводу платформы с помощью МВКА. После возвращения из полета в 1992 г. платформа EUREJGA-J возможно будет передана консорциуму. В период 1992 - 1995 гг. планируются 4 полета EURECA и Arnica. При проведении орбитальных экспериментов буаут задействованы центр управления в Исг-Виндзоре (шт. Нью-Джерси) и наземная станция на о. Гуам фирмы General Electric. В.А. Карелин "Applied Microgravity Technology", 1990, 2, N 4, 198-211 - . ~ "Advances in Space Research", 1988, 8^ N 12, 7-16 "Aviation Week and Space Technology", 1989, 131, N 1, 16-17 "Space Age Times", 1990, 16, N 7-8, 10,12 "Space Technology", 1990, 10, N 1/2, 93-96, 101-104 19. Составление агентством ЕКА каталога звезд по данным от ИСЗ Типпаркос* ИСЗ "Гиппаркос*, созданный по заказу агентства ЕКА, предназначается для определения точного положения более 100 тыс. звезд на небесной сфере. Эта информация должна помочь в понимании развития Вселенной. Данные, поступающие от ИСЗ Типпаркос*, обрабатываются и оформляются в виде звездного каталога, точность которого в 50 раз превысит точность существующих каталогов, составленных по данным 80
лйодений наземньк обсеварторий. Руководители проекта Типпаркос* надеются, что с помощью ИСЗ будут огкрыгы тысячи новых двойных и более сложных звезаных систем. Б. И, Ермишкин "Interavia Air Letter", 1991, » 12163, 6 20# Использован и е Ж РД в американской ракетно-космической технике Невысокая безопасность ЖРД ограничивает масштабы их применения на КА. Опасность, которая возникает при применении ЖРД, была продемонстрирована при катастрофе МВКА 'Спейс Шаттл" к аварийных пусках РН Титан*, 'Атлас", "Дельта' и "Ариан". • Осуществление перспективных американских программ по освоению Луны и Марса может быть обеспечено только после преоаоления ограничений* которые присущи современному уровню развития технологий ЖРД» В 1960-х годах в США были продемонстрированы большие успехи в разработке РН различного типа, включая и самые мощные РН того времени "Сатурн-1 и 5". В 1970-х годах была начата разработка МВКА "Спейс Шаттл", а в 1981 г. состоялся первый полет этого аппарата (с опозданием на 6 лет от первоначального запланированного срока). Катастрофа МВКА в 1986 г. и аварии при запусках ряда американаких РН лишили США на некоторое время возможности производить запуски КА. Эти события позволили сделать три важнейших вывода: 1) безопасность и надежность РН имеет более важное значение, чем их стоимость; 2) наличие у страны только одного средства для вывода в космос полезных нагрузок (ПН) в виде МВКА 'Спейс Шаттл" не гарантирует доступа в космос; 3) отставание в развитии космических технологий ставит под угрозу осуществление национальной программы по обеспечению доступа в кос\юс, В результате пересмотра политики развития ракетно-космической техники было решено обеспечивать соответствующий баланс между носителями для запусков пилотируемых и непилотируемых КА, между МВКА и одноразовыми РН, между модернизацией существующих систем и разработкой систем совершенно нового типа. Проводятся разнообразные НИОКР, направленные на обеспечение высокой надежности, безопасности к сокращение затрат на запуск ПН. g- 11-1
Обозначились иве тенденции при разработке новых носителей, направленные на сокращение удельных затрат на запуск, В первой подчеркивается важность снижения затрат на запуск пилотируемых космических кораблей (КК), небольших ПН, на полеты аппаратов Для обслуживания и спасения астронавтов, и на спуск астронавтов с околоземных аппаратов на поверхность Земли. Вторая тенденция направлена на снижение удельных затрат при запусках непилотируемых носителей большой грузоподъемности и при выводе .в космос множества ПН, при транспортировках топлива, крупногабаритных грузов и тяжелых верхних ступеней. Поставлена задача снизить в 10 раз удельные затраты при транспортных космических операциях. Снижение затрат может быть обеспечено за счет создания РН грузоподъемностью 45-70 т, за счет стандартизации элементов конструкции носителей и за счет интенсификации использования носителей. Американскими специалистами рассматриваются возможности увеличения парка РН существующей конструкции, создания промежуточного класса грузовых РН.адя обеспечения потребностей в середине 1990-х годов, новых грузовых РН и МВКА 'Спейс Шаттл" второго поколения для работы в начале 21-го века. Рассматривается вариант грузового варианта МВКА 'Спейс Шаттл*" с грузоподъемностью до 7215 т. Согласно проекту ALS ('Advanced Laund System - перспективная пусковая система) предусматривается создание новой РН, работающей на жидких кислороде и водороде» "которая будет состоять из центрального блока и двух боковых жидкостных уско- рителей» Работы по РН с ЖРД ведутся в качестве альтернативы, которая обеспечивает выключение тяги Двигателей, аварийное прекращение запуска, эксплуатационную гибкость, экологическую чистоту выхлопных газов и простоту проведения испытан ий. Изучаются возможности использования на перспективных РН существующей главной двигательной установки МВКА ' "Спейс Шатгл* или ее усовершенствованного варианта, а также создания нового ЖРД для космических транспортных аппаратов и бусгерных Ж РД, В процессе проведения НИОРК по новым ЖРД предусматривается регулярное проведение совещаний специалистов по вопросам безопасности, надежности, экономической эффективности и трефемым значениям грузоподъемности РН. Программы НИОКР, кЪторые проводятся в настоящее время НАСА и ВВС США, создают надежную базу 82
ала разработки усовершенствованных и новых ЖРД аля космических транспортных систем. Разработка новых ЖРД» работающих на жиаких ^кислороае и водороде, проводится в Советском Союзе, Западной Европе и в Японии. Возможности США в этой области ограничены из-за сокращения объема НИОКР на протяжении истекших 10 лет. Масштабы НИОКР в США должны быть значительно расширены, чтобы восстановить позиции США, занимавшиеся ими в 1960-х и 1970-х годах. Важнейшим направлением НИОРК должна стать разработка высоконадежных и эффективных турбонасосных агрегатов (ТНА). Эти НИОКР будут включать: совершенствование технологических процессов изготовления, внедрение новых материалов, исследования в области динамики работы турбин и насосов, повышение долговечности работы подшипников, находящихся в криогенной среде. Улучшение характеристик турбин и увеличение их долговечности помогут значительно увеличить возможности ЖРД для новых РН большой грузоподъемности. Необходимы широкие исследования в области гидродинамики и газодинамики ТНА. Первостепенной задачей является минимизация гидравлических и газодинамических потерь, сокращение утечек и устранение гидравлических ударов. В процессе НИОКР должны применяться разнообразные методы исследований, начиная от испытания одномерных моделей и до трехмерных вычислительных моделей для изучения гидродинамики потоков в многоступенчатой турбине с учетом нестабильности и вязкости потока. Разработка двигателей для обеспечения орбитальных переходов является составной частью национальной программы разработки космической транспортной системы. К одному из классов аппаратов такого типа относятся модуль РАМ (Payload 'Assist Module), ракету IUS (Inertial Upper Stage ) и ступень TOS ( Transfer Ozbit Stage) для обеспечения орбитальных переходов. На всех перечисленных аппаратах используются РДТТ с удельным импульсом в пределах 2 80-3 00 кгс.с/кг. С помощью ракеты IUS и ступени Т0$ обеспечивается перевод ИСЗ на геостационарную орбиту ИСЗ массой от 0,7 и до *- 3,4 т, которые доставляются на низкие околоземные орбиты с помощью МВКА 'Спейс Шаттл" или одноразовых РН "Титан* и 'Дельта*. Для ПН массой от 3,4 и до 4,5 т до сих пор используется жидкостная ракета * Центавр*, которая устанавливается на РН 83
и 'Титан" в качестве верхней ступени. Ракета применяется также аля перевода КА на межпланетные траектории попета. Усовершенствованная ракета * Центавр- G*w имеет более высокие возможности благодаря использованию усовершенствованных двигателей и системы управления, а также благодаря большему запасу топлива. Предложен проект усовершенствованной ракеты "Транс тейдж", которая совместно с РН "Титан-З" может вывести на геостационарную орбиту ПН массой до 4,3 т. НАС А вело разработку аппарата OMV( Orbital Maneuvering Vehicle - орбитальный маневрирующий аппарат), который предназначался для расширения возможностей МВКА "Спейс Шаттл* по обеспечению орбитальных маневров ПН различного назначения. На аппарате намечалось использовать ЖРД, работающий на четырехокиси азота и мономегилгидразине, и систему ориентации и стабилизации, исподазующей в качества рабочего тела гидразин или сжатый азот (чтобы избежать загрязнения продуктами разложения гипрая^на точной бортовой аппаратуры). Затем было принято решение о "приостановлении работ по этому проекту. Для осуществления перспективных проектов США потребуются орбитальные ступени с достаточно мощными двигателями многскрагного включения, чтобы обеспечивать перевод ПН на более высокие орбиты и возврат их на исходную орбиту после завершения операции. Концепция таких ступеней предусматривает использования устройств для аэродинамического торможения в верхних слоях атмосферы Земли. Для проверки концепции аэродинамического торможения ведется подготовка к проведению эксперимента 'AFE (Aeroassist Flight Experiment). • Будущие орбитальные ступени будут и пилотируемыми и автоматически ми * предусматривающими многократное использование, с базированием как на поверхности Земли, гак и, на орбитальных станциях. На этих орбитальных ступенях предполагается использовать ЖРД, работающие на высококипящих и криогенных компонентах топлива. Для проведения длительных полетов при ПН массой до 5,5 т целесообразно применять аппараты, оснащаемые ЖРД на высококипящих компонентах топлива. При высоких значениях давления в камере сгорания и насосной подаче компонентов топлива возможно получение удельной тяги до 340 кг.с/кг. В перспективе необходимо довести значения удельной тяги ЖРД по 470-4 80 кгс.с/кг. НАСА одобрило проведение НИОКР 84
по разработке ЖРД на криогенных компонентах топлива тягой 2,2-4,5 тс и ЖРД на высококипяишх компонентах топлива с тягой 2,7 тс. ВВС США ведут разработку ЖРД XLR-134 на криогенных компонентах топлива с насосной подачей их в камеру -сгорания при расчетной тяге 225 кгс, а также ЖРД на высококипящих компонентах топлива с номинальной тягой 1700 кгс. Сбразшы таких ЖРД могут быть созданы к 1995 г. К числу наиболее совершенных двигательных установок (ДУ) относится ДУ, установленная на борту автоматического КА 'Галилей*', совершающего полет к Юпитеру. Основной двигатель этой установки использует в качестве топлива четырехокись азота и монометилгидразин и обеспечивает получение удельной тяги 305 кгс.с/кг. Сопла системы ориентации и стабилизации КА работают на продуктах разложения гидразина в импульсном режиме jipn удельной тяге 18 0 кгс.с/кг. Гидразиновые микродвигатели, которые применяются на геостационарных связных ИСЗ" для удержания ИСЗ в расчетной точке орбиты, имеют удельную тягу 300 кгс./кг, а у электродуговых гидразиновых двигателей она достигает 450 кгс.с/кг. Б. И. Брмишкин ^Aerospace America", 1990, 28^ 7, 40-43, 88-89 21. РДТТ на КА для исследований глубокого космоса РДТТ играют важную роль при осуществлении программы космических исследований США, начиная с 1957 г. когда был осуществлен проект Farside, По этому проекту на высоту 43 50 км от поверхности Земли был доставлен блок аппаратуры. Запуск производился с борта аэростата находившегося на высоте 30 км, с помощью 4-х сгупенчатой твердотопливной ракеты, состоявшей из 10 РДТТ фирм Thiokol Recruits и Grand Central Lokis. Запуск был произведен через 18 суток после запуска первого ИСЗ, который был проведен в Советском Союзе 4 октября'1957 г, РДТТ обладают рядом преимуществ по сравнению с ЖРД: простота конструкции, более низкая стоимость, возможность обеспечения заданных характеристик при изготовлении серии двигателей, более высокая объемная плотность по энергетическому импульсу. РДТТ применялись в качестве тормозных дви- 85
га гелей при полетах космических кораблей (КК) "Меркурий* и "Джемини" и автоматических КА "Рейнджер", "Сервейор" и "Дискаверер", При возращении КК * Аполлон* после полетов на Луну они производили спуск на поверхность Земли контейнеров (с тормозными РДТТ)„в которых содержались пленки и магнитные ленты с записями результатов измерений, РДТТ были установлены на верхних, ступенях РН, с помощью которых осуществлялся вывоа на межпланетные траектория попета КА 'Пионер-10 и 11* и "Вояджер-1 и 2". РДТТ обеспечили перевод на околовенерианскую орбиту КА "Marej*- лан" и произведут перевод КА "Галлилей* с межпланетной траектории полета на орбиту вокруг Юпитера. Автоматический К А 'Магеллан', предназначенный для съемки поверхности Венеры, был доставлен на низкую околоземную орбиту на борту МВКА 'Спейс Шаттл', а переведен на межпланетную траекторию полета с помощью разгонной ракеты IUS фирмы Boing, в состав которой входили РДТТ Orbus -21 и Orbus -6Е фирмы United Technologies, Перевод КА 'Магеллан" на эллиптическую орбиту вокруг Венеры был произведен с помощью РДТТ STAR-4 8B фирмы Thiokol. Перевод КА Тал л илей' на межпланетную траекторию полета был произведен с такой точностью, что не потребовалась коррекция на этапе удаления от Земли. В последние 30 лет РДТТ использовались главным образом аля перевода КА на межпланетные траектории полета и доставки ИСЗ на геостационарную орбиту. При более чем 2 тыс. запусках РДТТ, изготовленных американскими фирмами United Technologies, Aerojet, Hezcules, Grand Central и Thiokol, была продемонстрирована надежность более 98,5%, Масса РДТТ изменялась от 2 кг и до 10,5 т (РДТТ CSD Orbus-21). Большинство используемых в настоящее время РДТТ базируется на технологиях 20-ти или даже ЗО-ти летней давности. Хотя эти РДТТ демонстрируют высокую степень надежности, созрела необхоцимость в значительном совершенствовании их характеристик за счет применения современных технологий. Значительный вклад в развитие современных технологий вносит Лаборатория Астронавтики ВВС США, которая занимается разработкой противоракеты космического базирования (SBI). Повышение эффективности двигателей будет обеспечено за счет применения гибридных двигателей, в которых используются жидкое и твердое топлива. 86
Большинсгво современных РДТТ, обеспечивающих орбитальные переходы, имеют корпуса или из титановых сплавов или из комюзиционных материалов на основе волокон кевлара и стекла. Значительное уменьшение массы корпуса РДТТ обеспечивают композиты на основе волокон графита. Применение композитов позволяет упростить технологию изготовления корпусов РДТГ и значительно сократить сроки производства. Современные композиционные материалы дают возможность снизить массу РДТТ и повысить его рабочее давление, что в свою очередь позволяет повысить характеристики двигателя при заданной длине и площади выходного сечения сопла. Второе поколение сопел, изготавливаемых из композитов типа углерод - углерод, не будет требовать последующей механической обработки при толщине стенки сопла в пределах 1,6-2,1 мм. Процесс уплотнения материала композитов типа углерод - уг^- лерод дает возможность создать в критическом сечении сопла материал высокой плотности с большой эрозионной стойкостью и материал с меньшей плотностью в выходной юбке сопла. Создание сопел с практически неэрозирующими критическими сечениями позволяет значительно улучшить характеристики РДТТ. Размеры РДТТ могут быть уменьшены за счет примене- нения - выдвижных сопел, которые развертываются после воспламенения двигателя под давлением выхлопных газов. В РДТТ Qrbus —6Е, используемом в настоящее время ВВС США на разгонной ракете IUS, применяется дополнительный конус EEC ( Expendable Exig Cone), с помощью которого степень расширения сопла увеличивается с 50:1 до 180:1. Выдвижение Дополнительного конуса производится с помощью электромеханического привода. Применение кевлара в качестве заполнителя в резиновой теплоизоляции (вместо ^асбеста) позволило значительно повысить эрозионную стойкость теплоизоляции. Ведутся НИОКР по созданию заполнителей на основе пластиковых микрошариков и матричных материалов, которые приведут к значительному снижению массы теплоизоляции. Замена современных громоздких электромеханических приводов на новые, создаваемые на основе достижений радиоэлектроники, даст возможность значительно уменьшить массу РДТТ. В перспективных двигателях предполагается использовать твердые топлива совместно с жидкими окислителям. В качестве твердого топлива могут использоваться разнообразные материалы, начиная от каучуков и до высокоенергетических смесей, 87
а в качестве окислителя - от высококипящей четырехокиси азота и до жидкого кислорода. Возможно, что в некоторых гибридных двигателях будет достигнута удельная тяга до 400 кгс.с/кг. Процесс горения гибридного топлива отличается от горения твердого топлива. Горение идет не по внешней поверхности, как У твердого топлива, а испарившегося топлива с жидким окислителем, который подается в камеру сгорания. В связи с этим исключается возможность возникновения всплесков давления, которые могут происходить в РДТТ при образовании трещин и пустот в заряде топлива. Гибридное топливо так же безопасно в обращении, как и твердое топливо, что упрощает процесс подготовки к запуску и его проведение. Испытания показали, что разрушение бака с жидким окислителем не ведет к катастрофическому взрыву. Окислитель просто пропитывает продукты сгорания, что приводит к падению давления в камере сгорания и снижению тяги двигателя. Высокая безопасность гибридных двигателей позволит размещать их в грузовом отсеке iMBKA "Спейс Шаттл". Другое преимущество гибридных двигателей - возможность размещения твердого топлива в виде вафель во внутреннем объеме камеры сгорания без какого-либо крепления между собой и со стенками камеры. Фирмой United Technology Уже изготовлен гибридный двигатель Firebolt Для установки на борту летающей мишени. Размеры гибридного двигателя для перевода ИСЗ на геостационарную орбиту могут быть уменьшены на 40% по сравнению с РДТТ, которые применяются сейчас. Гибридные Двигатели обеспечивают возможность многократного гашения и воспламенения, которой не обладают твердотопливные двигатели. Благодаря инертности твердого топлива, используемого в гибридных двигателях, его воспламенение под воздействием потока лучистой энергии, идущего от сопла, невозможно. НИОКР по гибридным двигателям ведутся на протяжении более 2 0 лет и интерес к ним в настоящее время начинает расти. Проделана большая работа по созданию высокоэнергегичес- ких топлив Для космических систем на основе бериллия и гидридов бериллия, которые могут увеличить удельную тягу дви- 88
гагеля на 20 кгс.с/кг, что позволит поанягь полезную нагруз- ву на 10-20%. Б, И» Ермишкин ^Aerospace «America", 1990, 28, J* 7, 48-51, 89 АВТОМАТИКА И РАДИОЭЛЕКТРОНИКА 2.2. Автоматизированные системы управления и информации в осуществлении космических операций США В 1987 г. после 11 лет эксплуатации с 24 пусками МВКА была оценена эффективность системы предстартовой подготовки к пуска LPS.Эта система представляет собой сеть взаимосвязанных через линии связи компьютеров, дисплеев, пультов управления и т.п. Для управления подготовкой и контроля состояния ЛА, наземных систем и другого оборудования. Компьютеры соединены так, что осуществляют обработку информации независимо от других элементов. В LPS применяется матричная коммутационная схема, позволяющая вводить потоки информации от различных источников в один из 100^доступных входных-процессоров. С помощью входных процессоров определяются резкие изменения величин параметров и выход величин параметров за предельно допустимые значения. Основными подсистемами LPS являются: 1) проверки, управления и контроля CCMS; 2) центральная база данных CDS и 3) подсистема регистрации н воспроизведения информации RPS. Только через CCMS осуществляется прямое взаимодействие операторов с орбитальной ступенью (ОС) МВКА. Для наземных операций используются 9 станций CCMS, 4 из которых заняты в процессе подготовки ОС в стартовом комплексе. С помощью этих 4 станций можно наблюдать за состоянием отдельных систем ОС на всех этапах подготовки вплоть до пуска. Эти 4 станции, основу которых составляют компьютеры Modcomp, помещены в центре управления полетом. Эффективность LPS предполагается повысить за счет подключения системы анализаторов операций ( OPERA), основанной на использовании экспертных подсистем с включением методов искусственного интеллекта. Ожидается, что внедрение OPERA повысит уровень автоматизации к стандартизации выполнения операций. 12-1 89
В 1987 г. по контракту НАСА фирмы IBM и г GHG начали разработку экспертной системы для выявления аномальностей в функционировании МВКА в ходе предстартового отсчета LATEST. Система рассчитана на использование универсальных компьютеров с программами» записанными на языке 'Ада*. С помощью ©той системы на экране дисплея высвечиваются выборочные аанные бортовых систем при нормальном функционировании. В случае возникновения отклонений сеете* ма дает команду на прекращение следования операции, а на экране высвечиваются аанные дефектной системы с момента возникновения отклонений. Эта информация может просматриваться на экране многократно для анализа ее экспертами. После выявления и устранения причин отклонений предстартовый отчет продолжается с наблюдением событий системы LATEST* Для автоматизации экспертных оценок применяется программный продукт (niT),Rule Master, который включает в обобщенном виде характеристики различных систем МВКА с их откликами на различные воздействия. Эти характеристики введены в ПП на основании имеющихся случаев нештатного функционирования систем. По мнению НАСА объем ПП для сборки и эксплуатации ООКС 'Свобода' будет в «* 2 раза больше, чем используется при эксплуатации МВКА, Еще большей объем ПП потребуется для эксплуатации наземной инфраструктуры ООКС. Планируется разрабатывать эти ПП по меньшей мере в 12 организациях США, Канады, Японии в Западной Европы, причем разработка должна вестись в тесном взаимшействии разработчиков. Для достижения управляемости разработкой ПП, обеспечения- стыковки различных ПП и т.о. НАСА заключило контракт с группой фирм под руководством Lockheed Missiles and Space на создание систем ПП для контроля за соблюдением единых норм при разработке частных ПП SSE • После завершения разработки системы SSE она будет обеспечивать средства для подготовке, стыковки, тестирования и восстановления ПП. Требу егся, чтобы все частные ПП для ООКС были совместимы с ПП, подготовленными на базе SSE. Система ПП SSE определяет формат ПП, условия разработки коммерческих ПП, редакционных ПП и т.п., а также обязывает разработчиков от организаций выполнять принятые законы, процедуры и стандарты. Напр. в соответствии с одним законом нельзя начинать испытания до завершения всех проектных работ. Стандартами предусматривается использование машинного языка "Ада". ПП 90
системы SSE преаназначены для компьютеров VAX Фермы Digital Equipment или IBM* ПП аля разрабочкков наносятся на носители в организации, созаанной аля разработки SSE и Расположенной вблизи космического центра им* Джонсона , и рассылаются огсюаа организациями-разрабогчикам в разных странах» НАСА плакирует использовать возможности своих научно-исслеаовательских центров Для разработки пакетов ПП Оля выполнения конкретных операций по сборке или эксплуатации ООКС. После завершения работ по созданию операционных ПП все они буцут собраны в организации по компоновке многосистемных ПП в г, Хьюстон, гае буаут проверены на совместимость и аттестованы аля использования в компьютерах ООКС. Пр« подготовке ГП планируется использовать ***15 компьютеров и .л* 600 терминалов, образующих единую сеть. По заданию НАСА фирмой MITRE (шт. Техас) разрабатывается Дисплейный вариант хранения к использования рабочей полетной технической документации FDF аля ООКС. Эта документация предназначается аля астронавтов и представляет собой свод подробных инструкций по выполнению определенных операций на борту. Ранее планировалось использовать либо непосредственно сборники инструкций на бумаге» либо фильмокопии этих сборников с проецированием изображений необходимых страниц на экран. По мнению фирмы более целесообразно хранить всю информацию в базе данных и в реальном времени извлекай» ее Для конструирования изображения" на экране дисплея аля показа выполняемого этапа операции и необходимой дополнительной информации. Изображение на экране будет динамично преобразовываться по мере выполнения операции. Одним из Достоинств предлагаемого варианта FDF считается сравнительная простота и аоступкость применяемых алгоритмов и эвристических моаелей* Методы искусственного интеллекта не применяю гея. Фирма McDonnell Douglas оценила требования к дисплей-.. ной система аля управления операциями (полетами) в ближней зоне ООКС, которая имеет радиус 1 км. Возможными операциями в этой зоне могут быть приближение или отход пилотируемых или непилотируемых KAt аействия роботизированных устройств типа телеманипуляторов и. т.п. Управление операциями в бшжней зоне может осуществляться экипажем ООКС, из центра управления полетом, с пилотируемого КА или автоматическими устройствами. Для выполнения такого управления с ООКС в ее конструкции были предусмотрены фок ери, смонтиро- 12-2 91
ванные на переходных: отсеках, причем из одного фонаря просматривается верхняя полусфера, а из другого - нижняя полусфера. Считается целесообразным в каждом фонаре иметь 2 рабочих места, оснащенных дисплеями* На дисплеи выводится информация по штатному выполнению операции, положению маневрирующего в ближней зоне КА, по его скорости и ориентации, положению стрелы манипулятора, состоянию ТВ-камер и осветительных устройств, состоянию РД на КА, состоянию систем наведения и предупреждения и т.п. Видеоинформация собирается ТВ-камерами,смонтированными на стреле манипулятора, на несущей конструкции ООКС и на КА. Требования к дисплею ©той системы включают: - разрешающая способность 40 линий/см - наименьшая площадь ©крана 219 см^ - число цветов (кроме,черного и белого) 8 - частота смены кадров 55 Гц - расстояние от глаза до экрана 50,8 см - яркость 170 - мощность 75 Вт Рабочие места в каждом фонаре могут быть оснащены 1 дисплеем с экраном с размером по диагонали 3 8 см, 2 дисплеями с экранами с размерами по диагонали: 23 см, 2 рычагами - управления с 3 степенями свободы и т.п. Фирмой Analytic Sciences разрабатывается система MARC для моделирования полетов КА с учетом взаимодействия их с естественными объектами такими как Земля, Солнце, Луна и т.п. Система позволяет пользователю разрабатывать модели полетов КА и затем воспроизводить их на экране в динамике, Считается возможным-использовать систему для демонстрации движений в подсистемах КА, напр. при раскрытии: панелей батарей солнечных элементов. Существенным достоинством системы MARC считается возможность моделирования очень сложных КА с несколькими степенями свободы, моделирования динамики нескольких К А на околоземных орбитах, создания моделей коьбинированного освещения этих КА, Солнцем и Землей и т.д. Функционирование системы начинается с воспроизведения на экране геометрических моделей КА с использованием блока трехмерного моделирования. Считается возможным воспроизводить очень сложные модели, содержащие сотни индивидуальных 92
частей. Затем определяются локальные движения элементов конструкции, напр, выдвижение антенн, открытие створок люков грузового огсека орбитальной ступени и.т.п. После этого вводятся данные об околоземных орбитах, продолжительности процесса моделирования, временном масштабе, действующих силах тяги РД^ и пр. С помощью этих данных формируются по-кадровые изображения сначала отдельных объектов (КА, звезд, Солнца, Луны, Земли) в их динамике, а затем все отдельные изображения сводятся в одно изображение, включающее КА и объекты окружающего пространства в их взаимодействии с К А и между собой. В ряде случаев вводятся данные об оптических характеристиках поверхности КА, в т.ч. о цвете, отражающей способности, поглощающей способности. Уравнения орбит записываются в геоцентрических координатах, а локальные перемещения - в местной системе координат, связанной с К А. Отмечается, что применение методов компьютерной графики с воспроизведением движения может существенно повысить эффективность моделирующих систем. В этом случае достигается качество изображения как при фото- или киносъемке. Система MARC совместима также с традиционными моделирующими системами. В.А. Карелин "Acta >Astronautica", 1988, 17, N 8, 807-817 "■Aerospace 'America", 1989, 27, N 7, '34-36; N9,28-29 frIEEE 'Aerospace and .Electronic Systems Magazine", 1989, 4, N 6, 14-19 "Journal of Spacecraft and Rockets',' 1989, 26, N 1, 39-46 "SAE Technical Paper Series", 1988, N 88, 1540
СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ И ПРОЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 1. Изменения в программе ООКС на начало 1991 г. 3 2. Программа и стратегия НАС А в разработке и развитии СЖО аля космических миссий с учасгием человека •• • •••••••••• ° 3. Деятельность по коммерциализации космоса в КНР в 1990 г ........ 19 4. Международные конференции по космическим исследованиям ...»•••••••• 21 5. Фирма Ariancspace в 1990 г 23 ВОЕННОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОСМОСА 6. Обеспечение стабильного перехода к преобладанию стратегических оборонительных сил, ..•••••••. 28 7. Программа СОИ и возможности защиты от случайных запусков МБР и запуске» МБР странами* третьего мира .••••..••••.•••.....•.••.••• 33 8. Проект военного бюджета США на 1992 фин. г. и разработка ракетно-космической техники военного названия ..•••••••••••.••••••••••.. 35 9. Запуски ИСЗ военного назначения и развертывание загоризонтной РЛС . . • ....... 38 10. Возможности военного использования результатов дистанционного зондирования Земли • ••••••••». 39 11. Спутниковые системы связи военного назначения . . 42 ПРИКЛАДНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОСМОСА 12. Экономические социальные выгоды от применения спутниковых средств связи 55 13. Спутниковые системы для обслуживания подвижных пользователей ....................... 63 14. Запуски и эксплуатация связных ИСЗ ......... qq 15. Дистанционное зондирование Земли в Канаде ..... ~qj 16. ИСЗ для связи и дистанционного зондирования Зеши qq КОСМИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ И РАКЕТЫ-НОСИТЕЛИ 17. Состояние программы мини-МВКА Термес* к концу 1990 г 71 94
18. Научно-технические эксперименты в орбитальных условиях 76 19. Составление агентством ЕКА каталога эвеэа по данным or ИСЗ Типпаркос* 80 20. Использование ЖРД в американской ракетно-космической технике • 81 21. РДТТ на КА для исследований глубокого космоса . 35 АВТОМАТИКА И РАДИОЭЛЕКТРОНИКА 22. Автоматизированные системы управления и информации в осуществлении космических операций США ... 89 Приложение 1, Перспективная система НАС А оля слежения и передачи данных Приложение 2. Конструкционные материалы Оля космических приложений
Технический редактор М.В. Чумак Корректор Л.П. Яновская Сдано в набор 16.07.91 Подписано в печагь 11.07,91 Формат 60x90 1/16 Бум. офс. Печагь офсетная Усл.печ.л. 6,0 Усл*-кр.отт. 6Д9 Уч.-изд.л.5,38 Тир. 516 экз. Зак. 114Д Адрес редакции: 12 5219, Москва, ул. Усиевича, а. 20 а Теп. 152-54*97 Производственно-издательский комбинат ВИНИТИ 140010, Люберцы 10, Московской обл., Октябрьский проспект, 403