Text
                    ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР АКАДЕМИЯ НАУК СССР
ПО НАУКЕ И ТЕХНОЛОГИЯМ
ВСЕСОЮЗНЫЙ ИНСТИТУТ НАУЧНОЙ И ТЕХНИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ
(ВИНИТИ)
Для служебного пользования
Экз. № ~—
ЗАРУБЕЖНЫЕ КОСМИЧЕСКИЕ
КОМПЛЕКСЫ И СИСТЕМЫ
РЕФЕРАТИВНЫЙ СБОРНИК
Издается 1 раз в месяц
ю
МОСКВА 1991


ОБЪЕДИНЕННАЯ РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ информационных изданий по астрономии, геодезии, исследованиям космического пространства и Земли из космоса Главный редактор — акад. Л. А. Боярчук Члены редакционной коллегии: проф. Т. Л. Агекян, акад. В. А. Амбарцумян, д. ф.-м. н. Ю. В. Батраков, чл.-корр. АН СССР Ю. Д. Буланже, к. т. н. В. Д, Власов, проф. В. Г. Горбацкий, д. ф.-м. н. А, А. Гурштейн, проф. Я. Л. Зиман, акад. К. Я. Кондратьев, к. ф.-м. н. Э. В. Кононович, д. ф.-м. н. А. Я, Кропоткин, чл.-корр. АН СССР М. Я. Маров, проф. А. Г. Масевич, к. т. н. П. П. Медведев, д. ф.-м. н. Д. И. Нагирнер, проф. /О. М. Нейман, проф. И. Д. Новиков, проф. Л. П. Пеллинен, проф. В. В. Подобед, к. х. и. Л. Д. Ревина, акад. Р. 3. Сагдеев, к. ф.-м. н. Н. Н. Самусь, проф. В. А. Сарычев, Л. Н. Седякина (ученый секретарь редколлегии), д. ф.-м. н. В. И. Слыш, акад. В. В. Соболев, д. ф.-м, н. Л. В. Туту ков, к. ф.-м. н. В. Г. Шалаев, д. ф.-м. н. В. В. Шевченко, к. ф.-м, н. /С. Б. Шингарева, к. ф.-м. н. И. С. Щербина-Самойлова (зам. главного редактора) Научный редактор — к. т. н. Б. И. Е р м и ш к и н © ВИНИТИ
ПРОГРАММЫ И ПРОЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 1. Перспективы международного сотрудничества в космосе в период окончания холодной войны Бывший директор Лаборатории реактивного движения, а ныне профессор геологических и планетарных наук Калифорнийского технологического института (Пасадена, шт. Калифорния) Брус Мюррей 9 октября 1990 г. выступил на заседании Международной астронавтической федерации в Дрездене (Германия) с речью, посвященной вопросам международного сотрудничества в космосе в период окончания холодной войны между США и СССР. После многочисленных достижений в космических исследованиях США и Советского Союза в настоящее время отмечается спад в этой области науки и техники. Программы исследований космоса уже не имеют ни в США ни в Советском Союзе высокого национального приоритета. Страны Западной Европы, несмотря на значительные размеры своего валового национального продукта (ВНП), продолжают отставать от обеих сверхдержав. Япония все еще ищет направления для приложения в космических исследованиях свсей огромной экономической мощи. Брус Мюррей приходит к заключению, что расцвет космических исследований, приходящийся на эпоху холодной войны, заканчивается и начинается второй этап этих исследований, на котором будут преобладать программы на основе международного сотрудничества. Большое значение в настоящее время приобретают исследования Солнца и планет Солнечной системы. Автоматический КА "Улисс", который совершает полет с целью изучения полюсов Солнца, позволит углубить наши знания о солнечно-земных связях. Изучение полярных районов Марса позволит пролить свет на понимание процессов оледенения на 1-2 3
поверхности Земли. Возможно, что существуют внешние причины оледенения как на Марсе, так и на Земле. Если эта гипотеза будет опровергнута, то будет усилен поиск внутренних процессов на Земле, которые стали причиной нескольких эпох оледенения на 'Земле. Масштабы будущих космических исследований будут в значительной степени определяться размерами государственных ассигнований США и СССР на дальнейшее развитие своей авиационно-космической промышленности. Нападение Ирака на Кувейт, по мнению Бруса Мюррея, имеет большие международные последствия. Оно свидетельствует о возможности богатых нефтью государств закупать новейшие военные технологии и предпринимать попытки с помощью военной силы решать свои проблемы. Время от времени будут возникать угрозы интересам США и других промышленно развитых государств. Следовательно передовым странам необходимо продолжать проведение ряда национальных программ военного назначения, чтобы обезопасить себя от каких-либо неприятных неожиданностей. Процессы приватизации, которые расширяются в США и Великобритании и которые приобретают большой размах в Советском Союзе, могут отрицательно повлиять на развитие космических исследований, так как они могут проводиться только на средства, выделяемые правительствами. В интересах промышленно развитых государств оказывать финансовую поддержку развитию передовых космических технологий. Это особенно важно с точки зрения обеспечения национальной безопасности и предохранения от опасности возникновения мировой войны. Космические исследования имеют также важное идеологическое значение. Обществу нужны герои, которые могут стать образцом для всего населения страны. Если не будет героев, то обществу будут угрожать нигилизм и раскол. Молодые люди во всем мире нуждаются в вере, что в будущем возникнет что-то чудесное, не испыгывавшееся до сих пор ни одним человеком. Пилотируемые полеты, как показывает опыт США и СССР, имеют большое политическое значение. Примером плодотворного международного сотрудничества являются испытания шаров-зондов, предназначенных для исследований Марса в соответствии с советской программой "Марс- 1994". Эти испытания, проводились в сентябре 1990 г. в пустыне Мохаве (шт. Калифорния) бригадой специалистов, представлявших французский центр CNES, < советский Институт космических исследований и центр им. Бабакина, американское 4
планетное общество, включая сотрудников Лаборатории реактивного движения и студентов ряда университетов. 10 американских ученых принимали участие в советском проекте "Фобос- 1988", а советские специалисты участвуют в американском проекте "Магеллан" и будут работать над проектом американского КА "Марс Обсервер". Для подготовки к пилотируемому полету на Марс необходимо собрать больше информации о поверхности Марса сначала с помощью КА "Марс Обсервер", а в последующем с помощью роботов, доставленных другими КА на Марс, Затем исследования Марса будут продолжены с помощью крупных марсоходов и аппаратов, доставляющих на Землю образцы марсианских пород. Работы над такими проектами проводятся и в США и в СССР. Перечисленные исследования будут выполнены более успешно, если в них примут участие агентство ЕКА, Франция или Япония. Для подготовки пилотируемых полетов на Марс требуется значительно расширить исследования по обеспечению жизнедеятельности космонавтов при полетах длительностью в один год и более. Необходимы исследования по оценке радиационной опасности в космосе, сохранению здоровья космонавтов в условиях радиационной опасности и обеспечению психологической совместимости членов экипажа. Для полетов на Марс необходимы РН очень большой грузоподъемности, потребуется отработать операции по сборке и заправке компонентами топлива марсианских космических кораблей с помощью космического транспортного узла или космического порта, находящегося на околоземной орбите. При проведении этих работ целесообразно использовать американский опыт, а также опыт Советского Союза по разработке РН "Энергия", агентства ЕКА - по РН "Ариан-5" и Японии - по РН Н-2. Космический корабль для полета на Марс должен обладать исключительно высокой надежностью. Система жизнеобеспечения корабля должна обеспечивать повторное использование воды и кислорода с невиданной до сих пор полнотой. Полет КК на Марс будет в большей степени напоминать кругосветное плавание подводной лодки, находящейся в погруженном положении, чем полет КК "Аполлон" на Луну. Исследования по этим направлениям уже проводятся, но они носят разрозненный характер. Прототип КК для полета на Марс должен сначала пройти летные испытания на околоземной орбите и при полетах на
Луну. В процессе подготовки полетов к Марсу потребуются широкие обсуждения вопросов исследований с помощью роботов, медико-биологических проблем и эксплуатации космопортов на околоземных орбитах при участии специалистов многих стран. Б.И. Ермишкин f'Planetary Reports", «1991, JU, № 3, 4-7 "Space Policy", 1991,2» J* 1723-34 2*Программа ^Ла'йфсат^ США Принципиальные положения программы "Лайфсат" были сформулированы отделом биологии управления космических научных и прикладных исследований НАС А в июле 1986 г. В 1987 г. НАС А образовало научную рабочую группу по "Лайф- сат" для разработки основных требований к проведению научных исследований по программе и контроля за их выполнением. В 1987 г. Национальный научно-исследовательский совет определил основные задачи космической биологии и космической медицины на 80-е й 90-е гг^9 которые включали: - Определение влияния космической радиации на устойчивость генов» - Определение влияния космической радиации на генезис половых клеток и развитие организма, - Оценку влияния радиации, особенно с высокими линейными передачами энергии (ЛПЭ), на частоту появления злокачественных превращений в популяции клеток. Этап А программы был выполнен научно-исследовательским центром им. Эймса НАСА в 1987-1988 гг. Была предложена схема ИСЗ для проведения экспериментальных исследований диаметром 1,9 м. В ходе этапа были получены сведения о возможных конкретных исполнителях по отдельным направлениям программы, в т.ч. по астрофизике, биологии, микрогравитации и т.п. В середине 1989 г. НАСА начало 2 параллельных проекта по возвращаемым ИСЗ: один с фирмой Science Applications International, < другой - с фирмой General Electric. - В том же году НАСА получило директиву президента США по исследованию особенностей полетов к Луне применительно к сооружению там лунной базы, которая может быть использована как промежуточная станция для пилотируемого полета на Марс. В предложениях по директиве президента отмечалась необходи- 6
мостъ создания ИСЗ типа "Лайфсат" для предварительных исследований по космической радиобиологии и микрогравитационной биологии для оценки возможных воздействий на астронавтов в условиях длительных полетов. Программа "Лайфсат" по состоянию на середину 1990 г. предназначалась для решения следующих основных задач: - Получение первых данных и выдача рекомендаций для подготовки решений по реализации гражданской инициативы по исследованию космоса SEY Дж.Буша. Данные должны включать сведения о воздействии совокупности космических радиационных условий и микрогравитации на различные биологические объекты. Первые данные планируется получить в конце 1994 г. после осуществления полета первого ИСЗ, - Проведение фундаментальных исследований различных биологических объектов в космических условиях для выявления механизмов воздействия окружающей среды и уровней возникающих изменений в зависимости от экспозиционных доз. Поиск средств для ослабления воздействий окружающей среды. - Поиск возможностей по объединению усилий по этому направлению исследований НАС А и других стран. Как отмечает сотрудник биотехнологической группы Лаборатории реактивных двигателей (JPL), < на середину 1990 г, имеется еще ряд неопределенностей в моделях космической радиационной обстановки и воздействий ионизирующих излучений и частиц высоких энергий на различные объекты. Так определение поглощенной дозы излучения (Грэй| рад ) содержит предположение о равномерности нарастания поглощенной дозы. Однако эффект воздействия связан не только с поглощенной! дозой, но и с ЛПЭ, мощностью дозы и т.п. Считается, что для адекватного прогнозирования изменений в биологических системах, подвергающихся действию радиации, необходимо учитывать плотность потоков излучений или частиц, величины зарядов, скорости, уд. энергии и времена экспозиции. Имеются пробелы в дозиметрии otfпоземного космического пространства. Современные модели протоносферы (в т.ч. внутреннего радиационного пояса Земли) и электроносферы (в т.ч. внешнего радиационного пояса Земли) основаны на дозиметрии и магнитометрии, проведенных почти 20 лет назад, в то время как происходят непрерывные изменения структур протоносферы и электроносферы с. временным масштабом порядка месяцев. Галактические и солнечные потоки высокоэнергетических 7
атомных ядер с зарядом >2 известны с умеренной точностью только для орбит с малыми наклонениями и низкими высотами. Потоки и спектры нейтронов систематически не изучались. Утверждается, что реальная величина поглощенной дозы в космическом полете, будет определяться по меньшей мере 17 переменными,^ т.ч. плотностями потоков частиц первичных излучений (протонов, электронов), плотностями потоков вторичных излучений (тормозное излучение, нейтронные потоки), энергетическим спектром падающих излучений, составом защитного экрана, толщиной защитного экрана, геометрией защитного экрана, наклонением орбиты, высотой орбиты, временем года, продолжительностью полета и т.д. Применительно к длительным псчетам при прогнозировании поглощенной дозы следует учитывать также вероятность выброса солнечных протонов, которые могут быть очень опасны. Так в 1972 г. пиковая мощность дозы во время солнечной вспышки составила 700 бэр/ч, а в ноябре 1960 г, и августе 1970 г. наблюдалась мощность дозы 200 бэр/ч за защитным экраном с плотностью 2 г/см^. Измерения в условиях солнечных вспышек 1989 и 1990 гг» дали аналогичные результаты. ,К середине 1990 г. уже накоплен некоторый экспериментальный материал по воздействиям космической радиации на биологические объекты. Напр. были обнаружены специфические дефекты развития в организмах из яиц, семян, спор, клеток и т.п., подвергшихся воздействию космической радиации и микрогравитации. Отмечены случаи депигментации и изменений морфологии. Короткие экспозиции в радиационных поясах из-за малой продолжительности полетов дали низкий выход мутаций. Облучение с использованием бортовых источников не показало явно выраженного влияния микрогравитации. По данным советских исследований микрогравитация не дает мутагенных эффектов у дрозофил. В современную программу "Лайфсат* включены 2 этапа летных экспериментов. Первый этап запланирован на период с де— кабря 1994 г. по 1997 г. включительно (таблица). В этих полетах будут использованы общебиологические радиационные модули полезной нагрузки, экспериментальными объектами в которых будут клетки, беспозвоночные и низшие растения* Не исключается вывод микрогравитационного ботанического ъфщупя ЕКА, оснащенного 18 кюветами с растениями. Кюветы закрепляются на внутренней центрифуге для создания искусственной гравитации Ig. Для вывода ИСЗ планируется применить ракету- 8
носитель *Дельта-2".' Этот ИСЗ "Лайфсат" должен иметь следующие основные характеристики: Стартовая масса -а/1350 кг Габариты: диаметр 2 м длина 2,3 м Масса полезной нагрузки 400 кг Объем для полезной нагрузки 1 м^ Запас энергии для экспериментов 100 - 200 кВт-ч Точность регулирования температуры ±2°С Продолжительность полета ^60 суток Уровень возмущений микрогравитаций <10 10~6g ИСЗ будет иметь 3-осную стабилизацию. Он рассчитывается на загрузку живых организмов за 12 ч до старта. Возвращение на Землю будет производиться по схеме баллистического спускаемого аппарата с посадкой на полигоне Уайт-Сандс. Обработку результатов экспериментов первого этапа планируется закончить к 1999 г., когда будут выданы данные по риску космического полета по радиационным показаниям и по требованиям к проектированию лунной базы и пилотируемого К А к Марсу. - В полетах ИСЗ предполагается проводить измерения потоков и спектральных характеристик излучений с целью составления карт радиационной обстановки околоземного космического пространства. В качестве экспериментальных образцов будут применены клеточные культуры, в т#ч. эпителиальных клеток человека, лимфоцитов, микробов и т.п. Второй этап летных экспериментов будет включать вывод на орбиту малых млекопитающих и продолжение экспериментов с клеточными культурами, беспозвоночными и растениями. В случае возникновения научного интереса возможен вывод приматов, условия пребывания которых на орбите разрабатываются CNES (Франция). Вывод ИСЗ будет осуществляться 1-2 раза в год. Ожидается, что уровни поглощенных доз на околоземных орбитах не вызовут существенных изменений по продолжительности жизни позвоночных или высших растений. По результатам наземных экспериментов у -облучение мышей с вы- 2-1 9
План полетов ИСЗ "Л-айфсог* (яереый Номер полета Дата вывода, продолжительность, число ИСЗ Орбита высота, км наклонение, град Назначение 12.1994 г. 800-1000 Подтверждение расчетных ха- 10 - ЗОсут. полярная рактеристик радиационной об- 1 ИСЗ становки. Оценка измерительных систем. Подтверждение данных наземных радиобиологических : экспериментов пб конечным результатам с применением ^ 2 хорошо изученных биологических систем. 2 12.1995 г» Наклонение Подтверждение данных назем- 30-60сут. 34° ных экспериментов без учета 2 ИСЗ 1) 250 взаимодействия с микрограви- (круговая) тацией с применением ряда ха~ 2) > 500 рактерных биологических сис- (круговая) тем. Минимальные дозы будут' получены на первом ЮЗ и максимальные 0,5 -5 Гр - на втором ИСЗ. 3 9,1996 г. Наклонение Получение данных о возмож- 10-60сут. 34° ^500 ном влиянии микрогравитации 2 ИСЗ (круговая) на биологические системьд в сочетании с облучением 0,5 - 5 Гр. В одном ИСЗ будет создана искусственная гравитация -vlg, < другой будет находиться в условиях микрогравитации. 4 6.199 7 г. 400-х Подтверждение наземных экспе- > 60 сут. хЗбОООпо- риментов по ожидаемой реакции лярная на спектр галактического космического излучения с применением различных характерных биологических систем. Ожидает^- с я минимальная доза протонного облучения и максимальная доза 0,1 - 0,3 Гр от галактического 1 О космического излучения
сокой мощностью дозы вызывает сокращение жизни на 5% на каждые 100 рад (1 Гр), а нейтронное облучение - на 10%. Фундаментальные исследования по космической биологии будут включать оценку биологических воздействий потоков протонов, изучение влияния высоких ЛПЭ на продолжительность жизни и мутагенез, определение кинетических закономерностей возникновения раковых опухолей, прогнозирование степеней риска возникновения специфических форм раковых заболеваний, исследования катаракт радиационной природы и т.п. В.А.Карелин "SAE Technical Paper Series", 1990, N 901222; 901228 3» Японские намерения в освоении космоса По мнению одного из редакторов журнала "Aerospace America", с для национального управления по космическим исследованиям Японии NASDA разработка ракеты-носителя (РН)Н= 2 имеет много большее значение, чем просто получение собственного средства вывода крупных ИСЗ на орбиту. Принятие в эксплуатации РНН=2 будет означать приобщение Японии к нациям, обладающим транспортными космическими системами большой грузоподъемности. 4*Н Н=2 предназначается для вывода крупных геостационарных ИСЗ, а также беспилотного мини-МВКА на низкую околоземную-орбиту.Этот беспилотный мини-МВКА НОРЕ может быть использован для доставки расходных материалов на японский экспериментальный модуль JEMOOKC "Свобод а". Разработка предыдущих типов РН в Японии, напр, серии К в 19 75-1986 гГш и Н«1 проводилась с заимствованием американского опыта и американской технологии. В качестве прототипа для всех этих РН служила РН "Дельта" фирмы McDonnell Douglas. i Первые ступени всех этих РН были оснащены лицензированными вариантами ЖРД фирмы Rocketdyne. С учетом приобретенного опыта, считает редактор журнала, не будет неожиданностью, что специалистам NASDA и фирм Mitsubishi Heavy Industries и Ishikawajima=Harima Heavy Industries удастся найти решения основных технических проблем разработки РНН-2. По состоянию на середину 1990г. NASDA считало возможным осуществить первый пуск РН в 1993 г. 11 2-2
Двухступенчатая РНН=2 с грузоподъемностью на переходную геостационарную орбиту 2200 кг на первой ступени будет иметь ЖРД на криогенном топливе LE=7.1 Кроме того РН будет снабжена 2 бустерными РДТТ. Основные проблемы разработки первой ступени связаны с созданием и, испытаниями нового ЖРД на тягу 9 30 кН на уровне моря и 1200 кН ~ в пустоте. По расчетам уд, импульс этого ЖРД замкнутой схемы составит 448 кгс.с/кг. Разработка ЖРД LE-7 ведется с учетом опыта проектирования и успешной эксплуатации криогенного ЖРД LE=5 второй ступени РН Н=1.х Первоначально NASDA считало возможным ограничиться партией в 13 ЖРД LE=7 для выполнения программы огневых испытаний, в т.ч. для аттестации ЖРД для летных испытаний. Однако аварии при огневых испытаниях привели к необходимости дополнительных закупок ЖРД. В сентябре и ноябре 1989 г. огневые испытания были прекращены из-за пожаров. Следующий аварийный пуск с пожаром на стенде был в июле 1990 г. При огневом испытании 26 сентября 1990 г., рассчитанном на 300 с работы, на 16 с работы произошло возгорание в турбонасосном агрегате (ТНА) жидкого кислорода» Испытание было прекращено, но пожар удалось ликвидировать только через 15 мин. Огневому стенду был нанесен значительный ущерб, Для его восстановления потребуются 2 месяца. Отмечается, что это был первый случай аварии в системе подачи жидкого кислорода. Кроме того было установлено, что конструкция ЖРД не позволяет создавать расчетную тягу и необходимо внесение измене-* ний для повышения тяги на /уЮОкН. Затруднения с отработкой ЖРД считаются основной причиной последовательного переноса первого пуска PHH=Z с 1991 г. на 1992 г., а затем на 1993 г. Разработку ТНА жидкого водорбда ЖРД LE=7 ведет фирма lshikawajima=Harima Heavy Industries, < которая является наиболее крупным в Японии поставщиком ТРД, главным образом для оборонного ведомства. Разработку ТНА жидкого кислорода поводит Национальная аэрокосмическая лаборатория (Токио). На второй ступени РН Н=2 будет установлен ЖРД LE-5a на тягу 120 кН. Он рассчитывается на проведение двух запусков: первый длительностью 310 с и второй - 200 - 220с для вывода ИСЗ на переходную геостационарную орбиту. Огневые испытания ЖРД Lfc-5a начались в 1989 г. и будут еще продолжаться в 1991 г. Этот ЖРД признан достаточно совершенным, что подтверждают переговоры между фирмами McDonnell Douglas и Mitsubishi Heavy Industries относительно поставки ЖРД для модернизации РН "Дельта". 12
Бустерные РДТТ для РН Н= 2 разрабатываются фирмой Nissan Motor, i Каждый РДТТ длиной 23,4 м имеет заряд твердого топлива с массой 59 т. Стартовая тяга каждого РДТТ достигает 1600 кН, Расчетное время работы составляет 9 7с. Конструктивно РДТТ состоит из 4 секций и поворотного сопла. Систему управления РН разрабатывает ряд фирм, в т.ч. Japan Aviation Electronic Industry, NEC и т.п. Система основана на использовании инерциальной платформы, трехколь- цевого лазерного гироскопа и датчиков ускорений. Программное обеспечение бортового компьютера разрабатывается фирмой Mitsubishi Space Software, i Летные испытания и отработка системы проводятся на самолетах. Пуски РНН=2 будут осуществляться с космического центра Танегасима, Для этого здесь сооружается ряд объектов, в т.ч. корпус сборки РН, хранилище, станции водорода и кислорода, стартовое сооружение, башня обслуживания и т.д. Космический центр Танегасима, наряду с центром испытаний двигательных установок Какуда, располагает огневым стендом для испытаний ЖРД LE=7. ' В начальном варианте РН 4=2 предполагается использовать обтекатель полезной нагрузки (ПН) диаметром 4 м, хотя NASDA разрабатывает и обтекатель диаметром 5 м йриме- нительнс) к выводу более крупногабаритных ИСЗ типа космической платформы свободного полета SFU. Для вывода более тяжелых ИСЗ считается возможным использовать до 6 бустерных РДТТ, При этом 4 бустерных РДТТ будут запускаться на старте, а 2 остальных - в процессе полета. Пока не предполагается использовать бустерные ступени с ЖРД для повышения грузоподъемности РН с тем, чтобы сохранить простоту исполнения. Вместе с тем специалисты NASDA ведут проработку более грузоподъемных вариантов РН с использованием на первой ступени пакета ЖРД LE=7 или одного ЖРД с еще большей тягой.. Прогнозы показывают, что заложенная в проект РН Н=2 грузоподъемность может оказаться не достаточной на рынке коммерческих выводов ИСЗ в конце 90-х тт. Фирмы, участвующие в разработке РН Н=2, < в т.ч. Mitsubishi Heavy Industries, Mitsubishi Electric, «Nissan Motor, «Kawasaki и др., заинтересованы, в в коммерциализации РН. Имеются предложения об образовании консорциума для коммерческой эксплуатации РН во второй половине 9 0-х гг.г который планируется как японский вариант Arianespace с участием более 70 13
фирм. В целом такой подход совпадает с направлением современной национальной политики Японии в исследованиях космоса. Отмечается, что в Японии имеются прецеденты по передаче части национальной программы в ведение консорциума частных фирм. Так по программе атомной энергетики исследовательские ядерные реакторы переданы в ведение специальному тсонсорциу-* му, который ведет обслухсивание реакторов и поставку электро- энергии потребителям. Стоимость пуска РН в коммерческих целях будет зависеть от долларового курса иены, интенсивности пусков и т.п. Ми- . нистерство международной торговли и промышленности Японии заинтересовано в проведении коммерческих пусков,поскольку они могут обеспечить доходы стране» Существенным препятствием для коммерциализации при проведении пусков с космического центра Танегасима является необходимость учета интересов рыбаков, которая приводит к сезонным ограничениям пусков и компенсациям рыбакам за время вынужденного простоя при проведении пусков. В консорциуме по коммерциализации РН понимают возможность жесткой конкуренции со стороны фирм Arianespace и Martin Marie?Ia, • РН которых используются в настоящее время для вывода японских ИСЗ. Учитывается возможность принятия политических решений по формированию национальных коммерческих инфраструктур для проведения пусков в США и Западной Европе. Признается возможность конкуренции со стороны КНР и СССР с их низкими ценами на пуски РН. NASD А рассчитывает провести "частичную приватизацию" РН Н=2 с тем, чтобы использовать ее для обеспечения правительственных программ, таких как вывод на орбиту мини- МВКА НОРЕ или ИСЗ для испытаний новых конструктивных решений. В этих программах Н=2 будет использоваться как национальная транспортная космическая система. Планируется применить Н=2 для полетов КА на Луну и Венеру. % Разработка беспилотного мини-МВКА НОРЕ проводится в космическом центре Цукуба NASD А. Грузоподъемность мини- МВКА будет на уровне 2 т, что считается не достаточным для обеспечения потребностей экспериментального модуля JEM* Тем не менее считается необходимым продолжать разработку для накопления опыта в технологии мини-МВКА уровня 2000г., чтобы использовать его в собственных будущих проектах МВКА и как конъюнктурный фактор при подаче заявки на участие в проекте будущего международного МВКА. Предполагается, что 14
мини-МВКА будет выведен на орбиту в 1995 г. Уже начаты предварительные проработки по новому мини-МВКА, первый полет которого может быть осуществлен в 1997 г. Это будет пилотируемый мини-МВКА со стартовой массой 20 т бокового крепления к РН, .Наблюдатели из ФРГ отмечают аналогичность технических 'решений по монтажу мини-МВКА в Западной Европе (проект EARL) и в Японии (проект РНН=2 с повышенной грузоподъемностью .+-;Н0РЕ = -2). В 1990 г, стало известно о завершении в ближайшем будущем работ над проектом космической платформы свободного полета SFU с массой 3,8 т, предназначенной для проведения различных космических технологических экспериментов для японских фирм и правительственных ведомств. Платформа SFU будет установлена на третьей РН И=2, < запланированной для пуска в 1994 г. Она будет иметь диаметр 4,6 м. Вместе п 2 панелями солнечных батарей размах платформы составит 23,6 м. Платформе SFU разрабатывается 3 японскими правительственными ведомствами и 13 фирмами. Функционирование SFU будет происходить по типу западноевропейской платформы EURECA. Рабочая орбита платформы будет иметь высоту 500 км. Возвращение платформы на Землю через 6 мес. планируется осуществить на орбитальной ступени МВКА США. В.А.Карелин •'Aerospace America", 1990f 28, N 7, 70-73 "Flight international", 1990, Ш* N 4227, 18 "Flug Revul", 1989, N 7t 61; 1990, N 12, 90 "Satellite News", 1990, 13, N 15, 8; N 35, 10 ••Space Today", 1990, js N 9, 7 4» Правовые недостатки соглашений между США и странами Западной Европы по космическим исследованиям Правовые вопросы международного сотрудничества в космосе определены в договоре от 10 октября 1967 г. 'О принципах, определяющих деятельность государств при исследованиях и использовании космоса, включая Луну и другие небесные тела". На этом договоре базируется космическая политика ведущих космических держав - США, СССР и Западной Европы. Сотрудничество между США и Европой в области космоса имеет свои взлеты и падения, но оно выдержало испытания време- 15
нем, так как оно соответствует политическим концепциям и интересам партнеров, находящихся по разные стороны Атлантического океана. Вопреки ожиданиям, нельзя обеспечить международное сотрудничество и избежать возникновения трудностей при его осуществлении только за счет составления правовых документов. Международное сотрудничество в области космоса дало толчок для заключения очень большого числа международных соглашений» Эти соглашения различаются между собой по ряду показателей: числу участников; положению лиц, подписавших соглашение; организациям, которые следят за исполнением соглашений^ объектам сотрудничества; длительности обязательств, взятых на себя участниками соглашений, и т.п. Соглашения по международному сотрудничеству в космосе могут быть или политическими соглашениями между несколькими государствами или соглашениями между национальными космическими агентствами, подобными НАСА в США и ' Интеркосмос в Советском Союзе, или многонациональными космическими агентствами, подобными ЕКА в Западной Европе. Соглашения на правительственном уровне определяют принципы вцполнения проектов, содержание которых в детальной форме излагается в соглашениях на более низком уровне* Соглашения между космическими агентствами определяют условия сотрудничества при выполнении конкретной программы или проекта. Опыт сотрудничества на протяжении последних 20 лет об-^ нажил трудности и неопределенности при выполнении ряда крупных космических программ, проводимых странами Западной Европы совместно с США, которые проистекают в результате наложения друг на друга принципиально различных правовых систем. История трансатлантического сотрудничества в области космоса. Сотрудничество между Западной Европой и США проис-v- ходит в процессе осуществления совместных программ, главным образом через Европейское космическое агентство (ЁКА), а также путем заключения двухсторонних соглашений с рядом государств-членов ЕКА, например, с Германией, Францией, Италией, Нидерландами и Великобританией. Начало сотрудничества относится к середине 1960-х годов, когда в Западной Европе были созданы Европейская организация космических исследований (ESRO) и Европейская организация до разработке РН (ELDO), являвшиеся предшественниками агентства* ЕКА, 16
НАСА сотрудничало t организациями ESRO и ELDO на рабочем уровне, без заключения каких-либо формальных соглашений. 28 мая 1964 г. ESRO, ELDO и НАСА обменялись письмами, в которых было выражено взаимное согласие на обмен научно-технической информацией. База данных, которую создала служба IRS (Information Retrieval Service - служба уточненной информации) и которая находится во Фраскати (Италия), содержит файл НАСА с постоянно обновляемой информацией, поступающей как из американских, так из европейских источников. Начиная с 19 78 г., ЕКА и НАСА обменялись несколькими меморандумами взаимопонимания (MOU), которые разрешают ЕКА прямой доступ к информации, поступающей от ИСЗ для дистанционного зондирования Земли НАСА с помощью европейских наземных станций. Распределение данных по территории Европы производится с помощью сети Earthnet (ЕКА)- В соответствии с меморандумом, подписанным 8 июля 1964 г., НАСА поставило организации ESRO в 1964 г. две РН для запуска двух первых научных европейских ИСЗ. 30 декабря 1966 г, НАСА подписало меморандум MOU с организацией ESRO, с который гарантировал поставку американских РН для запуска европейских ИСЗ научного и прикладного назначения. Позднее ЕКА получило разрешение использовать американские станции слежения при запусках РН "Ариан". К числу примеров сотрудничества между США и Западной Европой в области космоса относятся: - Заключение меморандума от 2 августа 1974 г. и договоренности от 2 декабря 1974 г. о разработке, развертывании и эксплуатации Спутниковой системы для УВД "Аэросат"* Участниками соглашения были США, Канада и организация ESRO - Заключение 13 августа 1973 г» соглашения между правительством США и правительствами некоторых «европейских государств и меморандума MOU 14 августа 19 73 г. между НАСА и организацией ESRO, ■ согласно которым предусматривалось изготовить западноевропейскую лабораторию 'Спейслэб* для вывода в космос на борту американского МВКА "Спейс Шаттл*". - Заключение ряда меморандумов MOU между НАСА и организацией ESRO (позднее ЕКА) о сотрудничестве при проведении программ научных исследований. Согласно этим доку- 3-1 17
ментам каждой стороне предоставлялось право на получение результатов от научных приборов, поставленных другой стороной. - Заключение 29 сентября 1988 г. межправительственного соглашения между США, странами-членами ЕКА, Японией и Канадой о проектировании, разработке и использовании постоянно обитаемой ООКС гражданского назначения. Это соглашение было дополнено рядом меморандумов MOU между НАС А и ЕКА, уточняющих порядок проведения совместных работ. Трудности при осуществлении трансатлантического сотрудничества. Первая крупная проблема возникла при осуществлении программы "Аэросат". У США возникли трудности при составлении перечня американских организаций, которые должны были стать партнерами организации ESRO, Нерез несколько лет американским властям не удалось обеспечить финансирование этой программы из-за неверия американских авиакомпаний в возможности спутниковой системы для УВД. Некоторое время работы по программе продолжались только при участии европейских государств, но в 1978 г. были официально прекращены. При осуществлении программы "Спейслэб" американская сторона попросила западноевропейские государства задержать изготовление лаборатории "Спейслэб" из-за перераспределения средств на программу МВКА "Спейс Шаттл". В результате этого возросли расходы на лабораторию, которые легли на плечи европейских стран. Согласно межправительственному соглашению американская сторона была обязана закупать в Европе компоненты для американских дополнительных лабораторий, конструкция которых аналогична компонентам первой европейской лаборатории. В 19 73 г. ЕКА узнало, что ВВС США намереваются изготовить систему SSS (Sortie Support System ~ вспомогательная система для выхода в космос), которая во многом аналогична конструкции соответствующего узла лаборатории "Спейслэб", и предложила поставить соответствующие компоненты для этой системы. Но ВВС США отклонили это предложение, сославшись на закон 1973 г. о поставках военной техники, который запрещает привлечение иностранных организаций к этим работам при наличии американских организаций, способных выполнить эти работы при меньшей стоимости. После длительных дискуссий было принято компромиссное решение 18
о закупке США в Западной Европе двух дополнительных лабораторий "Спейслэб". Третий инцедент возник в процессе совместной работы над программой ISPM (International Solar Polar Mission международный проект по изучению полюсов Солнца), которая проводилась в соответствии с меморандумом МШ от 29 марта 1979 г. Каждая из сторон должна была изготовить по одному КА, которые должны были выйти за пределы эклиптики, чтобы изучить северное и южное полушария Солнца. В 1981г. НАСА информировало ЕКА о том, что оно вынуждено отказаться от изготовления своего КА из-за сокращения на 22% ассигнований на научные исследования. В результате длительных споров между НАСА и ЕКА американская сторона согласилась предоставить МВКА "Спёйс Шаттл" для вывода на первоначальную околоземную орбиту европейского КА ISPM, «который позднее получил наименование "Улисс". Значительные трудности возникли при осуществлении программы ООКС, США предложили своим партнерам . (ЕКА, Канаде и Японии) выбрать для себя компоненты ООКС, которые они могли бы изготовить* Переговоры, начавшиеся в 1984 г., затянулись H3f-ea трудности решения вопросов финансирования и воплощения в жизнь совместного проекта. Возник ряд проблем при решении политических и юридических вопросов: контроль за работой и использованием компонентов ООКС, изготовленных й поставленных участниками соглашения, включая вопросы национальной безопасности; статус астронавтов; права на интеллектуальную собственность (на изобретения, которые будут получены в результате исследований на борту ООКС), Окончательные документы (межправительственное соглашение и меморандумы МО О между космическими агентствами) были подписаны 29 сентября 1988 г. В течение 1989 г, стало ясным, что НАСА не может гарантировать получение средств от конгресса ч США в размерах, гарантирующих . выполнение обязательств НАСА. В связи с этим НАСА начало поиск путей по сокращению затрат путем изменения конструкции ООКС и графика работ. Все эти изменения производились без согласования со своими партнерами (ЕКА, Канадой и Японией)* В результате протестов парт*- неров бюджет НАСА был увеличен до уровня его первоначального запроса. Последний конфликт показывает, что остается нерешенной главная проблема - какую реальную цену имеют международные обязательства США* 19 3-2
Юридическая цена международных обязательств. Юридические обязательства , которые берет на себя агентство ЕКА, должны соответствовать конституционным правилам . государств- членов ЕКА, особенно в части их ратификации и непротиворечивости законам государств. Международные соглашения, которые заключают США, делятся на два основных класса - договоры и рабочие соглашения. Договоры могут заключаться президентом США по совету и с согласия сената. После ратификации они юридически связывают США и становятся выше национальных законов. Соглашения попадают в категорию "рабочих соглашений" и обычно выступают в форме меморандумов MOU и в них должны содержаться 4 статьи, на включении которых настаивает НАСА: - Указание об исключении обмена финансовыми средствами. - Условие о "наличии соответствующих средств", которое проистекает из закона США, запрещающего правительству США брать на себя какие-либо финансовые обязательства без согласия конгресса. Поэтому финансирование любой программы производится в соответствии с бюджетом, который утверждается на каждый финансовый год. - Условие о выполнении принимаемых на себя .обязательств с "наиболее возможными усилиями". Это означает, что стороны не обязаны обеспечить услуги, которые являются объектом соглашения, но предпринимают" наиболее возможные усилия", чтобы добиться, этого. - Указание о "разрешении споров", которое исключает обращение в срганы арбитража, но требует их решения путем консультации между договаривающимися сторонами. Западноевропейские партнеры США, которые заключают с ними соглашения на правительственном уровне или в виде меморандумов мои с агентством ЕКА, выражают несогласие с перечисленными условиями американского законодательства: - Условие с "наиболее возможными усилиями" не является общим правилом в европейском законодательстве, определяющем порядок заключения контрактов. В принципе такое условие допустимо применительно к космическим исследованиям, так как они скорее относятся к области НИОКР, а не к промышленному производству. Трудность заключается в том, лето является- судьей при решении вопроса, были ли предприняты "наиболее возможные усилия", 20
- Указание об исключении обмена финансовыми средствами является общепринятым в мировой практике. Условие о "наличии соответствующих средств*', навязываемое американской стороной, не соответствует европейской практике. В большинстве европейских государств разработана методика, которая обеспечивает выделение средств на международные программы в течение нескольких лет, вплоть до ее исполнения. Единственной оговоркой может быть только потолок на расходы по программе. -к Американские организации, заключающие соглашения о сотрудничестве с другими странами, никогда не представляют их на утверждение сената. Европейские партнеры систематически ратифицируют свои соглашения в парламентах. Кроме .того, большинство европейских стран придерживается принципа, что международные договоры имеют приоритет над внутренними законами государства, Б.И.Ермишкин "Space Policy", 1990,^ ** 4, 323-331 5. Отбор НАС А научных экспериментов по исследования^ в условиях микрогравитации Управление космических наук и приложений НАСА объявило .29 июня 1989 г. об отборе 23 научных исследований (И) и главных исследователей для^ проведения этапа определения экспериментов, которые будут проводиться в полетах МВКА для И микрогравйташш. Полагают, что этот этап потребует порядка 2-х лет, в течение которых будет определен и предложен орбитальный полет конкретным исследователям. Из общего количества 23 И 19 предложено 19-ю научными институт тами США. Отобраны 3 центра НАСА - Лаборатория реактивного движения, НИЦ Маршалла и НИЦ Льюиса, а также 11 институтов и университетов. Из отобранных главных исследователей 15 занимаются экспериментами в области материаловедения, 5 - динамики жидкости и 3- биотехнологии. И микрогравитации ведутся в соответствии с заявлением НАСА о возможностях наук о микрогравитации и приложениям. Заявление запрашивает предложения по экспериментам в 2-х сериях полетов МВКА "Спейс Шаттл" - одна с бортовыми Лабораторией микрогравитации США (USML) и Поддоном микрогравитации (USMP), другая с Международными лабораториями мик- 21
рогравиташш (IML). Получены предложения от 89 респондентов из числа которых и делался отбор. В лаборатории IML эксперименты будут проводиться с использованием Печи выращивания кристалле© и Модуля физики капель. На обеих американских установках для проведения И будут использованы такие установки, как Установка критической точки и Устройство пузырьковых капель и частиц, разработанных агентством ЕКА, Криостат разработки ФРГ и печь "Мефисто" (Франция). Кроме того, ученые Европы будут использозать также установки Международной лаборатории микрогравитации(IML). Старт МВКА с лабораторией IML -1 планировался на декабрь 1990 г., а с USML -1 на март 1992 г. - в первом полете ОС увеличенной длительности орбитального полета. Б.А.Булатников "Space Age Times", 1989, j£, # 3-4, 30 6» Страхование в космическом бизнесе В статье Джованни Гобо (вице-директор итальянской фирмы* Assicurazion Generali SpA, Триест) рассматриваются вопросы страхования запусков ракет и ИСЗ в 1980-х годах. Страхование космических операций было начато в середине 1960-х годов . В 1970 г. страховые суммы составили 50 млн долл., а к 1981 г. они достигли уровня 150 млн долл. в год. В 1982-1984 гг. космическое страхование находилось на уровне около 250 млн. долл. в год. В 1986 г. из-за катастрофы МВКА "Спейс Шаттл* с орбитальной ступенью "Чел,- ленджер" и нескольких РН одноразового применения страховые суммы снизились до 80 млн долл. Затем вновь наступило оживление ив 1990 г. страхование достигло 280 млн долл. По мнению специалистов, мировой рынок страхования в последующие годы будет находиться на уровне 230- 300 млн долл. в год. С 1980 по 1984 гг. наблюдался рост максимальных сумм, на которые страховались РН и ИСЗ. В 1980 г. они находились на уровне около 50 млн долл., а 1984 г. РН страховались на максимальные суммы порядка 250 млн долл., а ИСЗ - на 100 млн. долл. В 1989 г. максимальные суммы страхования снизились до 170 млн долл. (и для РН и для ИСЗ), а по прогнозу на 1990 г. они вновь возрастут до 250 млн долл. 22
По состоянию на 1990 г. страховые фирмы выплатили страховые суммы по 45 искам при общей сумме страховых платежей 1120 млн доши, причем до 1981 г. было выплачено только 120 млн долл. Общая сумма страховых исков по РН составила 820 млн долл., а по ИСЗ - 445 млн долл. (включая аварии, связанные с отказом бортовых аиогейных двигателей ИСЗ), Страховые платежи в период с 1976 по 1984 гг. находились в пределах от 5 до 13% суммы страхования, В 1986 - 1987 гг. они возросли до 25%, а к 1990 г. снизились до 20% (в двух случаях страховые платежи были менее 17%). Б.И.Ермишкин "Space Policy", 1991, 7, № 1, 46 - 50 ВОЕННОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОСМОСА 7. Проблемы ограничения ракетных и космических вооружений В статье сотрудника Индийской организации космических исследований (ISRO) Чандрашекара рассматриваются вопросы ограничения ракетного оружия, стратегических и космических вооружений, а также проблемы "мирного" и "немирного'' использования космического пространства. Автор статьи пришел к заключению, что путем переговоров можно добиться запрещения космических вооружений. Большинство образцов космической техники, созданных ведущими космическими державами, базируется на технологиях военного назначения. Военные разработки послужили базой для создания разнообразной техники гражданского назначения: ракет-носителей, связных ИСЗ, ИСЗ для дистанционного зондирования Земли, наземных станций. Развитие космической техники способствует научно-техническому прогрессу государств. По оценке американских специалистов, затраты на НИОКР, проводившиеся НАС А, в течение 10 лет дали отдачу, которая в 14 раз превышает эти затраты. Большинство развивающихся стран смотрит на космическую технику не как на средство технологического развития страны, а как на средство для решения прикладных задач на основе оборудования, технологий и квалифицированных специалистов, заимствованных у передовых космических держав. Некоторые 23
страны стремятся ограничить использование ИСЗ и космической информации иностранных государств, другие предпочитают использовать собственные наземные станции (НС). Поскольку возник широкий рынок оборудования для связных ИСЗ и ИСЗ для дистанционного зондирования (ДЗ) Земли, то некоторые страны стремятся развернуть собственное производство этого оборудования. Ряд развивающихся стран осваивает производство собственных ракетоносителей и ИСЗ. К их числу относятся Индия, Бразилия, Пакистан, Аргентина и Индонезия. Общими чертами указанных государств являются: - Наличие большой территории и многочисленного населения, - Большое количество высококвалифицированных специалистов и развитая промышленная инфраструктура. - Общие проблемы по борьбе с бедностью, безработицей; неравенство по доходам и темпам экономического развития. - Нахождение в авангарде международного движения по борьбе со всеми видами вооружений, в особенности с ядерными и космическими вооружениями. Стремление обеспечить быстрый прогресс на пути создания подлинно невооруженного мира, - Поддержка мероприятий по созданию нового мирового порядка, при котором производилось бы более равномерное распределение богатств, и обеспечивалось бы согласие в вопросах торговли и передачи передовых технологий. Передовые космические державы проявляют озабоченность в связи с появлением новых космических держав, которые могут представлять растущую коммерческую угрозу и потенциальную военную опасность. Создание ракет в развивающихся странах представляет наибольшую' опасность миру на нашей планете. Мирное использование космоса» Автор статьи ставит на обсуждение вопрос, может ли быть ограничено распространение ракетных вооружений с помощью политики эмбарго и ограничений на передачу ракетных технологий. Основная трудность в решении этого вопроса - понимание взаимосвязей между терминами "ракеты", "мирное" и "немирное" использование космоса. В настоящее время правовой режим в космосе характеризуется следующими положениями: - Военная активность в космосе является законной. - Вывод в космос и проведение испытаний в космосе вооружений являются законными, за исключением ядерных вооружений и оружия массового поражения. 24
- Несмотря на существование пяти международных договоров, посвященных только космосу, термин "космос" юридически не определен, - Сложившееся положение объясняется тем, что развитые космические державы предпочитают сохранить за собой право иметь свободу выбора в вопросах использования космоса, разработки вооружений и использования космоса для ведения разведки, обеспечения навигации, связи и т.п. Поскольку ракеты на значительной части траектории своего полета находятся в космосе, определение термина "космос" и терминов "мирное использование космоса" и "космические вооружения" тесно связаны с вопросами стратегических вооружений и глобального разоружения. Очевидно, что развитые космические державы будут стремиться к сохранению своего военного превосходства и своих позиций в использовании космоса. Эмбарго и ограничения на торговлю космической техникой и передачу космических технологий являются орудиями ведущих космических держав для сохранения существующего положения. Последствия введения эмбарго. Развивающиеся страны рассматривают введение различных ограничений ведущими космическим державами следующим образом: "Мы (космические державы) конечно используем космос в военных целях и мы ведем разработку средств для возможного развертывания космических вооружений. Это наше право с учетом глобальной природы наших интересов, но мы не считаем, что вы (развивающиеся страны) имеете право на разработку даже небольших ракет. Мы не уверены в том, что вы обладаете политической зрелостью для обращения с такими сложными системами". Ясно, что такое положение не является приемлемым для развивающихся стран. Оно приводит к росту национальной гордости в этих странах и вызывает решимость добиться самостоятельности в вопросах использования космоса, включая военное его использование. Введение эмбарго, во-вторых, усиливает позиции "ястребов" в развивающихся странах в борьбе со сторонниками мирного использования космоса. Третье отрицательное последствие введения эмбарго - сокращение мирового рынка космической техники. Надежные альтернативы. При поиске альтернативных решений необходимо учитывать, что.' - Существующий режим использования космоса не является мирным. 4-1 25
- Военная активность в космосе в настоящее время разрешена. Она включает вывод и испытания в космосе воружений (которыемогут быть названы оборонительными), а т.акже использование средств для обеспечения военных действий: разведка, навигация и военная связь. - Четкое формулирование термина "мирное использование космоса*' невозможно, так как ведущие космические державы стремятся сохранить за собой право вывода в космос вооружений и использования космических средств для обеспечения военных действий. - Ракеты пролетают через космическое пространство, и поэтому при четком определении термина "мирное использование космоса" будут затруднены испытания, развертывание и, возможно, использование ракет. Требуется четкое и всестороннее понимание термина "мирный*, в особенности по отношению к космосу. В идеальном мире "мирное использование " включает: отказ от применения силы и конфликтов; отказ от угрозы применения силы; преобладание атмосферы мира и спокойствия; отказ от действий, которые ведут к усложнению обстановки. Приложение этих постулатов к космосу приводит к заключению, * что, военная активность в космосе, которая наблюдается в настоящее время, не является законной и правовой. Требуется открытый диалог между ведущими космическими державами и вновь возникающими космическими государствами для устранения препятствий на пути подлинно мирного использования космоса. Этот шаг необходим по следующим причинам: - Это позволит развитым космическим державам изучить свои опасения в вопросах безопасности, которые привели к использованию космоса в военных целях. - Это позволит развивающимся странам изучить свои опасения в вопросах национальной безопасности, исходя из своих региональных и международных интересов. - Это создаст условия для нейтральных государств, ООН и других организаций, которые смогут в качестве посредников содействовать проведению соответствующих переговоров. Существующее положение благоприятствует решению поставленной проблемы. Во-первых, ослабла напряженность в отношениях между двумя сверхдержавами. Достигнут ряд соглашений по,ограничению и сокращению вооружений, создалась обстановка, при которой стало возможным запрещение космических 26
вооружений. Во-втор&х, существует технический базис для заключения соглашения. Более трудной проблемой является установление различий между космическими средствами для ведения разведки и средствами для дистанционного зондирования Земли, а также между навигационными и связными ИСЗ гражданского и военного назначения. Тем не менее имеется ряд технических возможностей для выявления ИСЗ военного назначения: - Военные ИСЗ оснащаются упрочненной радиоэлектронной аппаратурой и специальными средствами защиты, которые могут быть выявлены в процессе инспекции перед запуском МСЗ. - Военные ИСЗ требуют значительно большего количества электроэнергии, что может быть обнаружено при осмотре источников электропитаний и аккумуляторных батарей. - Противоспутниковые средства наземного базирования имеют большие размеры и требуют использования мощных источников энергопитания, что позволяет обнаруживать их с помощью разведывательных ИСЗ, - ТМ-информация, передаваемая с ИСЗ военного назначения, обычно засекречивается. - Выключение бортовой аппаратуры ИСЗ за исключением полета над ограниченными районами Земли, является четким признаком военного назначения ИСЗ» - Военные ИСЗ часто осуществляют орбитальные маневры. - Если информация, поступающая от ИСЗ, не предоставляется для использования другими странами, то этот ИСЗ имеет, возможно, военное назначение. - Испытания вооружений трудно скрыть от других стран, так как они могут быть, проверены с помощью ряда технических средств. Б.И.Ермишкин "Space Policy", 1990, б, «!* 4, 278 - 284 8» Космическое обеспечение военных операций в районе Персидского залива После оккупации Кувейта Ираком стали интенсивно использоваться космические средства США, стран Западной Европы и, возможно, Советского Союза, Наиболее интенсивно использовались разведывательные спутники, ИСЗ для дистанционного 27
зондирования (ДЗ) Земли, связные ИСЗ и ИСЗ для раннего оповещения о запусках баллистических ракет. Разведывательные ИСЗ серии КН-11 (изготовитель фирма TRW, «США) начали выводиться на орбиты с авиабазы ВВС США с помощью РН //Титан-34 0<| с декабря 1976 г. Основные характеристики ИСЗ: масса - около 13 т; длина - 12 м; диаметр - 3 м; высота орбиты - от 300 до 500 км; наклонение орбиты - 97°. Конструктивно ИСЗ аналогичны ИСЗ КН-9 ("Биг Берд"), которые запускались в предыдущие годы и которые возвращали на поверхность Земли экспонированную фотопленку в специальных контейнерах. ИСЗ КН-11 оснащены бортовой двигательной установкой, с помощью которой обеспечивается увеличение высоты орбиты через каждые 3-4 месяца и поддержание эксплуатации ИСЗ на расчетной орбите в течение не менее 3 лет. Разрешающая способность снимков, поступающих с борта ИСЗ КН-11, составляет около 0,3 м. Аппаратура разнообразного типа, установленная на борту ИСЗ КН-11, позволяет получать снимки в различных спектральных диапазонах, круглосуточно и при любых метеорологических условиях. Параметры орбиты ИСЗ обесйечивали прохождение над Средним Востоком и другими стратегически важными районами по нескольку раз в течение суток. Полученные снимки хранятся на борту ИСЗ в цифровой форме и передаются на наземные станции, расположенные в Гренландии и в бассейне Тихого океана. С этих наземных станций разведывательная информация ретранслируется по спутниковым каналам связи в центр Армии США, расположенный в Форт-Бельвуаре, а оттуда в Национальный центр анализа фотографической информации NPIC (ЦРУ, Вашингтон, округ Колумбия). Для ретрансляции разведывательной информации используются коммерческие связные ИСЗ и военные ИСЗ серии SDS(Satellite Data System - спутниковая система для передачи данных). Разведывательные снкмки поступают в Белый дом и в другие правительственные организации, включая Управление картографирования (DMA) министерства обороны США. После анализа и расшифровки снимки рассылаются командирам полевых подразделений войск и соответствующим специалистам. При проектировании ИСЗ КН-11 предполагалось, что они будут проходить техническое обслуживание и дозаправляться компонентами топлива с помощью МВКА "Спейс Шаттл'7. Эти пла- 28
ны были сорваны вследствие катастрофы МВКА с орбитальной ступенью "Челленджер", которая произошла в 1986 г. Положение усложнилось после взрыва РН "Титан-340" в 1986 г., которая должна была вывести на орбиту очередной ИСЗ серии КН-11, Как полагают специалисты, по состоянию на конец 1990 г. сохраняли работоспособность следующие ИСЗ серии КН-11: №6 - запущен 4 декабря 1984 г.; № 7 - запущен 26 октября 1987 г.; № 8 - запущен 6 ноября 1988 г. Предполагают, что ИСЗ КН-11 могут проводить радиотехническую разведку в объемах, выполнявшихся вспомогательными ИСЗ, которые сбрасывались с борта ИСЗ серии КН-9. Разведывательные ИСЗ серии КН-12 (масса 18 тзч ) предполагалось выводить на орбиты с помощью МВКА "Спейс Шат*- тл", начиная с 1986 г. ИСЗ должны находиться на полярной орбите и поэтому их запуски должны были производиться с авиабазы Ванденберг ВВС , США, Из-за неготовности стартового комплекса на авиабазе Ванденберг эти ИСЗ стали выводить на орбиты с меньшим наклонением, используя стартовый комплекс на мысе Канаверал. Первый ИСЗ этой серии был выведен на орбиту с наклонением 57° в процессе полета STS -28 (орбитальная ступень "Колумбия'7), который начался 3 августа 19 89 г. По мнению некоторых специалистов, этот. ИСЗ на начальном этапе полета совершал беспорядочное вращение, которое в последующем удалось приостановить. Попытка вывода второго ИСЗ серии КН- 12 на орбиту с наклонением 62° была предпринята при запуске МВКА с орбитальной ступенью "Атлантис" 2в февраля 1990 г. Однако ИСЗ не вышел на расчетную орбиту и разрушился в плот*- ных слоях атмосферы Земли. Вместо этого ИСЗ был выведен на орбиту другой ИСЗ, запуск которого был произведен 8 июня 1990 г. РН *Титан-4" с мьюа Канаверал (стартовый комплекс № 41). Аппаратура ИСЗ КН-12 в основном аналогична аппаратуре ИСЗ , КН-11, но, как полагают, ИСЗ КН-12 может передавать разведывательную информация непосредственно военным получателям, минуя сложный путь многократной ретрансляции. Специалирты считают, что конструктивно ИСЗ КН-12 аналогичен Космическому телескопу им. Хаббла, который был выведен на орбиту в апреле 1990 г. Косвенным подтверждением этого предположения является доставка телескопа в Косми- I . 29
ческий центр им. Кеннеди в таком же контейнере, как и кдк- тейнеры для транспортировки РОЗ КН-12. ИСЗ для радиолокационной разведки серии * Лакросс* оснащаются РЛС с синтезированием апертуры (SAR), < которая позволяет получать снимки с разрешающей способностью около 1 м. ИСЗ» (изготовитель фирма Martin Marietta) должны выводиться на орбиту высотой около 700 км и наклонением 57 . Первый ИСЗ зтой серии был выведен на орбиту в процессе полета STS -27 МВКА "Слейс Шаттл" (орбитальная ступень "Атлантис"), который был начат 2 декабря 1988 г. При развертывании панелей солнечных батарей (размах 50 м) в течение первых 7 часов полета не удалось раскрыть одну из них. Переход с начальной орбиты ьа расчетную орбиту высотой 700 км производился с помощью бортовой двигательной установки. Запуски следующих ИСЗ этой серии будут производиться на полярную орбиту РН "Титан-4" с космодрома ,'•' Ванденберг. Спутниковая система DSCS (Defense Satellite Communications System - спутниковая система оборонительной связи) выпол няла основную задачу по обеспечению связи американских войск, дислоцированных в районе Персидского залива, с Национальным военным командованием, Белым домом и другими командными центрами. Запуски ИСЗ серии DSCS производились парами с помощью РН "Титан-340" и iMBKA "Спейс Шаттл*. Позднее эти запуски будут производиться РН "Атлас- 2* ( MLV -2). По состоянию на конец 199 0 г. на геостационарной орбите находилось 2 ИСЗ серии DSCS -2 и 4 ИСЗ серии DSCo -3. Непосредственное участие в обеспечении боевых операций принимали участие ИСЗ, находящиеся над Индийским и Атлантическим • океанами. ИСЗ сераи DSCS=2 (изготовитель фирма TRW) имеют следующие основные характеристики: масса - 590 KTf высота - 3,95 м; диаметр -2,75 м; емкость линий связи - 1300 голосовых каналов. Корпус ИСЗ имеет Цилиндрическую форму й стабилизируется в' пространстве за счет вращения вокруг своей оси. Каждая из двух поворотных бортовых антенн может «облучать на поверхности Земля район поперечником 1600 км. Подвижные наземные станции могут перебрасываться по воздуху на борту самолетов С-5 'Телэкси", а на их развертывакке требуется всего несколько минут. Управление работой ИСЗ осуществляется Космическим командованием Армии США, штаб-квар- 30
тира которого находится в Колорадо-Спрингс вблизи командования NORAD. ) Характеристики ИСЗ серии DSCS= 3 (изготовитель фирма GE Astro Space ) . имеют следующие значения: масса - 1243 кг; высота - 2,79 м; диаметр - 1,95 м; размах панелей солнечных батарей - 11,62 м; мощность системы злек-' тропитания - 1240 Вт. Ориентация и стабилизация корпуса в пространстве производится относительно трех осей. На борту ИСЗ установлены многолучевые антенны, бортовая аппаратура упрочнена по отношению к факторам ядерного взрыва и к средствам РЗБ противника. На борту ИСЗ установлено 6 ретрансляторов SHF -диапазона, три приемных и пять передающих антенн, а также одноканальный специальный ретранслятор, работающий в SHF и EHF-диапазонах. По состоянию на конец 1990 г. в системе DSCS эксплуатировались (не считая ИСЗ, находящихся в орбитальном резерве): 2 ИСЗ серии DSCS -'J2, выведенные на орбиту 30 октября 1982 г. РН "Тита*£-34 0 "j 2 ИСЗ серии DSCS-3, которые при полете МВКА "Спейс Шаттл" с орбитальной ступенью "'Атлантис", начавшимся 3 октября 1985 г., были выведены на орбиту высотой 515 км, а затем переведены на геостационарную орбиту с помощью ракеты IUS; 2 ИСЗ серии DSCS &3> выведенные на орбиту 10 мая 19 89 г. РН "Ти- TaH-34Df\ Системы связи "Флитсатком" и "Лисат" обеспечивали действия наземных, морских и воздушных подразделений войск. Управление работой ИСЗ этих систем .осуществляется Космическим командованием ВМС США. * По оценке специалистов, по состоянию на конец 1990 г. эксплуатировались 2 ИСЗ серии "Флитсатком" и 4 ИСЗ системы "Лисат". ИСЗ "Флитсат- крм" (изготовитель фирма TRW ) запускаются с мыса Канаверал РН * Атлас -Центавр*' # Они обеспечивают связь в UHF и EHF -диапазонах между Национальным командованием/ Белым домом, военными управлениями и войсковыми подразде- ленниями сухопутных, морских и воздушных сил. Основные характеристики ИСЗ "Флитсатком": масса - около 1000 кг; размах панелей солнечных батарей - 18 м; мощность системы электропитания - 2,5 кВт. Первый ИСЗ системы "Флитсатком" был выведен на орбиту в 1978 г. ИСЗ F-6, запускавшийся 27 марта 1987 г., был разрушен в результате взрыва, вызванного ударом молнии* В эксплуатационном состоянии находятся ИСЗ F-7 (запушен 31
4 декабря 1986 г,) и F -8 (запушен 25 сентября 1989 г.). Эти ИСЗ будут заменены ИСЗ HS -601 фирмы Hughes, < оснащенными ретрансляторами UHF -диапазона, В системе "Лисат" используются ИСЗ "Синком-5", изготовителем и собственником которых является фирма Hughes, i Эти ИСЗ сдаются в аренду ВМС США для обеспечения связи в UHF -диапазоне между самолетами, судами и стационарными наземными станциями. ИСЗ (диаметр 4,2 м, высота 6,1 м) оснащаются одной всенаправленной и одной спиральной (высота 6,2 м) антеннами, которые развертываются после вывода на орбиту. Масса ИСЗ в момент старта - 6894 кг. ИСЗ /'Лисат-2// был выведен на первоначальную низкую орбиту на борту МВКА "Спейс Шаттл" с орбитальной ступенью "Дискавери", который начался 31 августа 1984 г. ИСЗ (точка стояния 15° з.д,) после 1 года эксплуатации потерял частично работоспособность, но его до сих пор можно использовать на некоторых частотах. ИСЗ "Лисат-1" был выведен на орбиту в процессе полета STS=51A МВКА "Спейс Шаттл'' (орбитальная ступень "Дискавери"), который начался 10 ноября 1984 г., и занимает точку стояния 105° з.д. ИСЗ "Лисат- 3f/ был выведен на орбиту в процессе полета МВКА "Спейс Шаттл", который начался 13 апреля 1985 г., но сразу же вышел из строя из-за неисправности системы электропитания. При полете МВКА, начавшемся 1 сентября 1985 г., неисправность на борту ИСЗ была устранена и ИСЗ удалось перевести на геостационарную орбиту (точка стояния 178° з.д.). В процессе этого же полета на орбиту был выведен ИСЗ " который вышел из строя после перевода на геостационарную орбиту. ИСЗ "Лисат-5" был переведен на геостационарную орбиту 9 января 1990 г. после того как в процессе полета МВКА STS -32 с орбитальной ступенью "Колумбия" его удалось доставить на низкую промежуточную орбиту. В процессе боевых действий в районе Перс адского залива использовались 2,ИСЗ спутниковой системы "Макеат"» запуск которых был произведен с помощью РН "Скаут* 9 мая 1990 г. с космодрома Ванденберг. Эти ИСЗ осуществляют хранение на борту данных и голосовых поручений для передачи их на небольшие наземные станции во время пролета над ними. Система слежения и передачи данных TDRSS, < которая находится в ведении НАСА, также, как считают специалисты, 32
использовалась во время боевых действий в районе Персидского залива. Предположительно через ИСЗ этой системы производилась ретрансляция данных, поступавших от разведывательных ИСЗ "Лакросс". ИСЗ TDRS-1 выполняет функции орбитального резерва. ИСЗ TDRS-2 был разрушен во время взрыва МВКА "Спейс Шаттл" с орбитальной ступенью "Челленд- . жер", который произошел в январе 1986,г. ИСЗ TDRS-3 ' был выведен на орбиту с помощью МВКА "Спейс Шаттл" (орбиталь- ная ступень "Дискавери"), полет которого начался 29 сентября 1988 г., и находится на геостационарной орбите в точке 171 з.д. ИСЗ TDRS==.4V был выведен на орбиту в процессе полета STS-29 МВКА с орбитальной ступенью "Дискавери*, который начался 13 марта 1990 г. Его точка стояния - 41° з.д. Ожидается, что в предстоящем десятилетии военное использование системы TDRSS расширится. Система SDS(Satellite Data System - спутниковая система для передачи данных }, в состав которой входят 13 ИСЗ, находящихся на сильно вытянутых эллиптических орбитах с наклонением 63° (подобных орбитам советских ИСЗ типа "Молния"), используется для ретрансляции данных от ИСЗ КН-11 и 12. Запуски ИСЗ (масса ИСЗ - 700 кг) производились с космодрома Ванденберг РН "Титан-ЗВ", начиная с 19 71 г. Запуски последних ИСЗ этой системы были произведены 28 августа 1984 г., 8 февраля 1985 г. и 11 февраля 1987 г. Радиотехническая разведка производится с помощью ИСЗ типа "Магнум" и /Шале". Два ИСЗ "Магнум" были выведены на геостационарные орбиты в процессе полетов МВКА с орбитальной ступенью "Дискавери", которые были начаты 24 января 1985 г.* и 23 ноября 1989 г, ИСЗ "Шале" был запущен 10 мая 1989 г. с мыса Канаверал РН "Титан-34 П'\ Собранная ИСЗ информация передается на наземные станции, расположенные в различных районах земного шара, а затем поступают в Национальное агентство безопасности (форт Мид, шт. Мэриленд). Запуск очередного ИСЗ "Магнум" намечался на конец 1990 г. в процессе полета МВКА STS-38 с орбитальной ступенью "Атлантис". Созвездие ИСЗ "Уайт Клауд" ("Белое облако") предназначается для слежения за передвижениями военно-морских судов (ракетных крейсеров, подводных лодок, авианосцев). ИСЗ 33
(масса -2 т) находятся на орбитах высотой 1ООО км и наклонением 63°. С основного ИСЗ сбрасывается 3 вспомогательных ИСЗ. Созвездие использует метод пассивной интерферометрии для регистрации характеристик радиоаппаратуры вероятного противника. Возможно, что на борту ИСЗ находятся датчики инфранизкой частоты для обнаружения подводных лодок в подводном положении. Предполагается, что на орбитах находятся 4-5 созвездий ИСЗ ''Уайт Клауд", именуемых NOSS (Navy Remote Ocean Sensing Satellites - ИСЗ для дистанционного слежения за перемещениями военных судов в океанах), В период 1984 - 1989 гг. было произведено 6-10 запусков РН "Атлас- F" и "Атлас-Н". i 5 сентября 1988 г. и 5 сентября 1989 г. с космодрома Ванденберг были произведены запуски РН "Титан^" (созданы в результате переоборудования МБР "Титан-г"), которые предназначались для вывода на орбиты ИСЗ "Уайт Клауд". Раннее оповещение о запусках баллистических ракет осуществляется в США с помощью системы DSP (Defence Support Programme - вспомогательная оборонительная программа). По состоянию на конец 1990 г. на геостационарной орбите находилось 3 активных и 2 резервных ЙСЗ DSP, Эти ИСЗ принадлежат ко второму поколению, разработанному фирмой TRW. ЙСЗ (масса 1670 кг) имеет на борту датчик с апертурой 92 см для регистрации ИК-излучений. Запуск последнего ИСЗ этой системы был произведен 29 ноября 1987 г. РН "Титан-34П". 14 июня 1989 г. с мыса Канаверал РН "Титан-4" был произведен запуск первого ИСЗ третьего поколения, именуемого "DSP"Блок-14 SED ( Sensor Evolutionary Development ~ датчик эволюционной разработки)". Усовершенствованная бортовая аппаратура ИСЗ обеспечивает обнаружение летящих самолетов с высот более 40 км. Основные характеристики ИСЗ: масса - 2360 кг; мощность системы электропитания - 1274 Вт; фокусное расстояние телескопа - 3,65 м. Фирме TRW заказано еще 7 ИСЗ этого типа. ИСЗ метеорологической раз верк и типа DMSP обеспечивали войска информацией о штормах, которой в первую очередь нуждались самолеты и суда. Два последник ИСЗ системы обозначаемые DMSP 5D-*2 обеспечивают круглосуточное наблюдение за погодой в глобальном масштабе при нахождении на солнечно-синхронной орбите. Запуски этих ИСЗ были шаоиз- 34
ведены с космодроме! Ванденберг 20 июня 1987 г. и 3 февраля 1988 г. Всего на орбиты было выведено S ИСЗ DMSP и намечен запуск еще 4 ИСЗ» В 1990-х годах будут производиться запуски третьего поколения DMSP 5D-3, оснащенных специальными микроволновыми зондирующими приборами. Новые ИСЗ создаются на базе ИСЗ серии NOAA фирмы GE Astro Space, < имеющих следующие характеристики: масса - 820 кг| диаметр - 1,22 м; высота - 6,4 м. Аппаратура ИСЗ будет обеспечивать съемку в видимом и ИК-диапазонах спектра, микроволновые характеристики на поверхности морей и океанов, содержание влаги в атмосфере, температура на поверхности суши, строение облачного покрова и влажность. Б»И.Ерми.шкин "Space", !990f 6, # 6, 11 - 12, 14 9» Обоснование министром обороны США необходимости продолжения работ по программе СОИ и запуск ракеты по заказу управления SD 10 Министр обороны США Ричард . Ченьи на основе анализа ситуации, сложившейся в районе Персидского залива после нападения Ирака на - Кувейт, выступил с заявлением о необходимости защиты территории США от возможного нападения какой-либо развивающейся страны. Пример Ирака показывает, что использование современных технологий может превратить третьеразрядную державу в первоклассную военную силу. К 2000 г. более 20 развивающихся стран будет иметь на вооружении баллистические ракеты, 30 государств - химическое оружие, а 10 етран - биологическое оружие. 6 февраля 1991 г, с острова Уоллопс был произведен запуск ракеты LCLV (Low-Cost Laurch Vehicle - РН малой стоимости), произведенной фирмой Orbital Sciences Corporation но заказу управления баллистических ракет ВВС США (ВМО) я управления SDIO, которое руководит НИОКР по программе СОИ. Ракета пролетела 14O км при максимальной высоте траектории полета 512 км. На борту ракеты была установлена аппаратура для проведения экспериментов: LPACE/UVPI (Low Power Atmospheric Compensation Experiment/Ultra-Violet Plume Instrument - эксперимент по компенсации возмущений атмосферы при прохождении излу-
чений малой мощности (прибор для регистрации УФ-излучений от хвоста выхлопных газов) - по заказу управления SDIO; RBIE (Rocket Beam and Interactive Experiment - эксперимент по изучению взаимодействия хвоста выхлопных газов с атмосферой и ионосферой) - по заказу управления ВМО. РН LCLV представляет собой новую трехступенчатую твердотопливную ракету, созданную фирмой Orbital Sciences Corporation на основе ракет семейства "Старберд". В качестве первой ступени используется ракета "Талое*, второй ступени - ракета "Сержант" и в качестве третьей ступени - ракета "Минитмен". Высота ракеты LCLV 17,6 м, а масса - S391 кг. Б.И.Ермишкин "Aerospace Daily", 1990, 156, № 29, 267 - 268 "Flight Intemational", 1991, 139. '» 4256, 14 10. Прогноз организации EIA о сокращении на одну треть военного бюджета США в следующем десятилетии Согласно заявлению представителя организации EIA Джофри Бентли, в предстоящем десятилетии военный бюджет США сократится с нынешнего уровня 300 млрд долл. в год до 200 млрд долл. Военный бюджет будет составлять 3% от ВНП (валового национального продукта), а в настоящее время он находится на уровне 5,4%. Бюджет на 1991 фин. г. должен был составить 277 млрд долл. по сравнению с 291 млрд долл. в 1990 фин. г. В середине 1990-х годов военный бюджет будет сокращаться на 4-6% в год, а в конце десятилетия на 1,9% в год. Численность личного состава вооруженных сил сократится на 37%, а Национальной гвардии и резервных подразделений - на 22%. Как считает Бентли, в 2000 г. в состав вооруженных сил США будут входить более легкие, меньшие по численности и более подвижные подразделения. Численность сил передового базирования сократится. В составе Армии США будет 10 дивизий (сейчас их имеется 18), количество боевых кораблей уменьшится до 400 (включая 10 авианосцев), а число боевых крыльев в авиации сократится с 24 до 13. Эти изменения долж ны привести и к перестроению командных структур. Будут созданы четыре командования: 1 ]jАтлантических сил наземного ба- 36
зирования; 2?)Тихоокеанских сил, ориентирующиеся главным Образом на военно-морские силы; 3) Военных сил, ориентирующихся на страны третьего мира; 4) Стратегических сил, включающих авиацию, подводные лодки и ракетно-космические силы. Поставки вооружений и военной техники сократятся на 20%, но заказные НИОКР будут по-возможности защищены от значительных сокращений. Суммарные военные заказы по проведению НИОКР и поставкам составят в течение 10 лет 868 млрд долл. (в постоянных ценах). Если учитывать инфляцию военные заказы превысят 1 триллион долл. Заказы авиационной техники составят около 265 млрд долл. Большие перспективы будут у^ фирм, производящих разведывательную аппаратуру и средства контроля за соблюдением соглашений об ограничении и сокращении вооружений, включая средства обработки и анализа полученной информации. Значительное внимание будет уделяться разработке автоматических боевых машин с дистанционным управлением и вооружений нового типа. Б.И.Ермишкин "Aerospace Daily"f 1990, 156, №9, 74 - 75 1Д, Военная спутниковая система навигации "Навстар GPS" После полного укомплектования и космического сегмента системы 'Навстар GPS", которое будет завершено в текущем десятилетии, он будет состоять из 18 эксплуатационных ИСЗ (по 6 ИСЗ в каждой из трех орбитальных плоскостей с наклонением 60°) и 3 орбитальных резервных ИСЗ. При круговой орбите высотой 20200 км период обращения ИСЗ составляет 12 часов. Расположение ИСЗ на орбитах таково, что в любой момент времени из любой точки земного шара можно наблюдать не менее 4 ИСЗ системы. Пользователь системы, оснащенный соответствующим терминалом и находящийся на борту самолета! корабля, наземной машине или на какой либо платформе, определяет свое положение по сигналам, поступающим от 3 или более ИСЗ. Положение пользователя определяется как точка пересечения трех Сфер, описываемых из точек расположен- 37
ния ИСЗ с радиусами, которые равны дальности от пользователя до заданного ИСЗ. Дальность до ИСЗ определяется по разности времен между моментом излучения сигнала с борта ИСЗ и моментом приема этого сигнала, терминалом пользователя. Момент времени ^ в который цзлучается сигнал с борта ИСЗ, определяется с помощью кодов, генерируемых на борту каждого ИСЗ системы и терминалах пользователей. При поступлении сигнала от ЮЗ в приемник терминала его код сопоставляется с кодом, генерируемым в приемнике, и в результате вычисляется промежуток времени, который потребовался для прохождения сигнала с борта ИСЗ до терминала, а, следовательно, и дальность до данного ИСЗ. Высокая точность определения положения ИСЗ на орбитах обеспечивается с помощью 5 наземных станций, расположенных в различных: районах земного шара. Данные измерений, полученные станциями, передаются на борт ИСЗ для внесения коррекций в сигналы ИСЗ. В системе GPS достигнута также высокая точность синхронизации часов на борту ИСЗ и приемниках терминале©. Точность бортовых атомных часов составляет 2х lOT^i что эквивалентно ошибке в 1 секунду за 72 тыс. лет. Показания бортовых часов уточняются по сигналам, поступающим от наземных станций. В приемниках, терминалов применяются более дешевые кварцевые часы, показания которых можно уточнять с помощью сигналов, принимаемых от дополнительного четвертого ИСЗ. Компьютер приемника вычисляет дальность до четвертого ИСЗ, проверяет время излучения сигнала с борта ИСЗ и по этому показателю калибрует собственные часы. Система GPS позволяет даже учитывать ошибку, вызываемую разностью хода часов приемника и ИСЗ по теории относительности Эйнштейна. Для коррекции ошибки, вызываемой при прохождении сигнала через ионосферу и тропосферу Земли, сигналы с борта ИСЗ передаются на дву# разйых частотах: 1575 МГц и 1227,6 МПь Компьютер выявляет особенности прохождения сигналов на разных частотах и вносит соответствующие поправки. Два класса пользователей системы, В проект системы "Навстар GPS" заложено деление пользователей системы на два класса. В распоряжение пользователей первого класса предоставляется система PPS (Precise Positioning System -
рого класса - система SPS (Standard Positioning System - система стандартного определения положения). В системе pps предусмотрены обязательное использование сигналов от четвертого ИСЗ и сигналов точного кода Р (Precision), < передаваемых с частотой 10 Мбит/с. Система PPS обеспечивает определение координат пользователя с точностью 15 м, скорости движения - с точностью 0,1 м/с и времени - с точностью 100 не. При применении специального метода вычислений, обрабатывающих сигналы от двух приемников, точность определения координат может быть повышена до 0,5 м. Пользователями системы PPS являются правительственные организации США и войска организации НАТО. В системе SPS точность определения координат снижена до 50 м. Для пользователей системы SPS с борта ИСЗ передаются сигналы грубого кода СА (Coarse Acquisition). Сигналы СА передаются с частотой 1 Мбит/с и сдвинуты по фазе на 90° относительно сигналов кода Р, Совместное использование с другими навигационными системами позволит, как считают специалисты устранить недостатки, которые имеются при использовании системы GPS на этапе ее развертывания: полное отсутствие ИСЗ или малое их количество (меньше трех) в зоне прямой видимости поль- вователя. В связи с этим изготовителями терминалов предлагается дополнять приемники системы GPS аппаратурой для инерциальной навигации или системы "Лоран", которые обеспечат навигацию при отсутствии в зоне прямой видимости пользователя ИСЗ системы GPS. j В настоящее время уже созданы терминалы для одновременного приема сигналов от системы GPS и аналогичной советской навигационной системы GLONASS. На первом этапе в составе системы GPS находилось только 7 ИСЗ серии "Блок-1% которые обеспечивали морскую навигацию только 4-5 часов в сутки. К концу 199 0 г. на орбиты было выведено дополнительно 8 ИСЗ серии *Блок-2*, что позволило увеличить длительность навигационного обслуживания до 19 часов в сутки. ИСЗ серии "Блок-г" (масса 847 кг) имеют упрочненную конструкцию по отношению к электромагнитным импульсам и к другим средствам вероятного противника. Расчетный срок службы увеличен до 7,5 лет (на два года больше, чем у ИСЗ серии "Блок-1"). Министерство обороны США заказало фирме 39
Rockwell International (im\ Калифорния) 28 ИСЗ серии "Блок-2"на общую сумму 1,2 млрд долл. Это количество распределяется следующим образом: эксплуатационные ИСЗ - 18 шт.; орбитальный резерв - 3 шт.; наземный резерв - 4 шт.; резерв для замены аварийных ИСЗ и потерь при запусках - 3 шт. # Первоначально предполагалось выводить ИСЗ системы GPS с помощью МВКА "Слейс Шаттл", но катастрофа МВКА с орбитальной ступенью "Челленджер* побудила принять решение о запусках ИСЗ с помощью РН "Дельта~2", грузоподъемность которой составляет 5,05 т при выводе на низкие орбиты и 1,82 т - при выводе на переходную к геостационарной орбиту. Терминалы системы GPS, • которые уже разработаны, могут иметь один, два или пять каналов, что обеспечивает одновременный прием сигналов соответственно от одного, двух и пяти ИСЗ системы GP S. . Одноканальный приемник упрощенной конструкции может использоваться в ранцевых терминалах или терминалах, устанавливаемых на легких наземных машинах. Двухканальные приемники применяются на вертолетах, транспортных самолетах и судах. Наиболее дорогие пяти- канальные приемники предназначаются для наиболее сложных видов военной техники, например, для сверхзвуковых самолетов. Все виды приемников системы GPS работают по одному принципу. При включении приемника на дисплее воспроизводятся поступившие из памяти данные о приблизительных значениях координат, скорости движения и времени. Затем начинается поиск и .слежение за полетом ИСЗ, В данных, поступающих с борта ИСЗ, указывается номер ИСЗ, его 'местоположение в пространстве и время, отсчитываемое в системе. Приемник вычисляет дальность до ИСЗ, а затем этот процесс повторяется для двух других ИСЗ. Компьютер терминала вычисляет точку пересечения трех сфер и переводит ее в значения широты, долготы и высоты пользователя. Разность показаний кварцевых часов терминала по отношению к показаниям атомных часов всей системы GPS определяется по данным, поступающим от четвертого ИСЗ. Скорость движения пользователя вычисляется по доплеровскому сдвигу частоты относительно центральной частоты системы GPS. j Весь процесс вычислений происходит автоматически* без вмешательств ва оператора. 40
Современные приемники системы GPS могут работать автономно или совместно с инерциальными навигационными системами и доплеровскими РЛС. С помощью современного 5- канального приемника может осуществляться управление движением пользователя с помощью следующей информации: направление движения в заданную точку, ошибка в определение координат пункта назначения, продолжительность движения и дальность до пункта назначения, угол возвышения при движении к заданному пункту» проекция скорости движения на поверхность Земли и азимут направления движения по поверхности Земли, напряженность магнитного поля Земли и его вариации, дата и время суток и другие данные. Военные требования к терминалам. Министерство обороны США определяет требования, которым должны отвечать терминалы, поступающие военным пользователям, В 1985 г. министерство обороны заключило контракт в сумме 436 млн. долл. с отделением Collins Government Avionics фирмы Rockwell International на поставку терминалов системы GPS. С 19 87 г. это оборудование стало поступать к пользователям. Все приемники военного назначения, изготовленные отделением Collins, обеспечивают прием сигналов L - диапазона, излучаемых спутниками системы GPS, и обработку сигналов точного (Р) и грубого (СА) кодов. Специалисты отделения Collins разработали метод навигационного обеспечения при полной потере несущего сигнала от ИСЗ GPS. iC помощью дополнительной инерциальной аппаратуры терминал обеспечивает слежение за сигналами точного кода при уровне искусственных помех до 54 дБ. Инерциальная аппаратура позволяет поддерживать заданную точность навигации на период воздействия средств РЭБ вероятного противника. В новой аппаратуре применяются фильтры Кальмана и алгоритмы специальной обработки с помощью множества процессоров. К числу других поставщиков терминалов для системы GPS относятся фирмы Sperry и Motorola, которые совместно разработали приемник CZ-81G . Этот приемник обеспечивает выдачу данных о местоположении и скорости движения с интервалами в одну секунду и ввод полученной информации в систему управления полетом фирмы Sperry так же, как и от других навигационных приборов. Фирма SEL (Германия) продемонстрировала возможность определения координат с точ- 41
ностью 10 м при приеме сигналов грубого кода, она также участвует в разработке приемника Euronav. j Фирмой iRacal Avionics (Великобритания) разработан приемник для работы с системой SPS (стандартного определения положения), который по многим'параметрам аналогичен приемникам системы PPS (точного определения положения). Высокая стойкость к средствам РЭБ Обеспечивается за счет использования адаптивной антенны, адаптивной цифровой петли слежения и тесной увязки конструкции с аппаратурой других типов. Фирма Plessey, < приобревшая соответствующий опыт при совместной работе с фирмой Magnavox, < создала набор модулей, из которых может быть собран 5-канальный приемник для установки на борту самолетов (РА -9 052) и приемник РА - 9151 для установки на судах, вписывающийся в общую навигационную систему корабля. Фирма Honeywell совместила приемник системы GPS с инерциальной системой навигации для самолетов Do-328, мГольфстрим", и ВАе -125. Канадская фирма Marconi создала приемник, совместный с системой VLF Л Омега". Приемник фирмы Crouzet (Франция) может работать как по сигналам от ИСЗ системы GPS, • так и совместно с аппаратурой инерциального типа. Фирма Smith Industries создала приемн.ики, отвечающие требованиям военных стандартов, Терминалы морского назначения. Специалисты обнаружили тенденцию к разработке приемников системы GPS для прогулочных судов. Яхтсмены уже сейчас используют приемники стоимостью всего лишь 2 тыс. ф,ст. Расширение производства приведет к снижению цены. Японской фирмой Radio Company создана навигационная аппаратура для морских прогулок типов Raytheon Ray star - 920 и ILT -4200. Эти приемники обеспечивают прием сигналов от всех ИСЗ системы GPS, находящихся в зоне прямой видимости, а также имеют ввод от компаса гироскопического или электронного типов и для использования сигналов системы "Лоран", Фирмой Magellan Inc. (шт. Калифорния) выпускаются терминалы серии Nav -1000 массой всего лишь около 1 кг. Морской вариант этого терминала обеспечивает плавание к 50 пунктам, может выбирать ИСЗ, находящиеся в наиболее благоприятном положении, и даже выполнять функции будильника. Военный вариант терминала Nav -1000 обеспечивают выдачу координат по системе MGRS (Military Grid Reference 42
System - справочная система на основе военной сетки координат), в системе UTM (Universal Transverse Mercator Coordinates ) или в виде обычных значений широты и долготы. Фирмой Trimble Navigation (шт. Калифорния создан 3-х канальный приемник Trimble Pak массой всего лишь около 2 кг и размером двух биноклей. Дисплей терминала воспроизводит информацию в виде 4 сорок, используя 20 знаков. Дисплей может работать в одном из трех режимов; сухопутном, морском и воздушном. Применение системы GPS во время боевых действий в районе Персидского залива. Опыт боевой эксплуатации пока- залг что многие пользователи Армии США предпочитают применять коммерческие варианты терминалов системы GPS вместо терминалов военного назначения. Выяснилось, что не всем войскам необходимо оборудование, которое должно выдерживать ударные и вибрационные нагрузки, электромагнитные импульсы и помехи, создаваемые средствами РЭБ. Терминалы коммерческого назначения в четыре раза дешевле военных терминалов, а также имеют меньшие размеры и массу. Особую популярность приобрели ранцевые терминалы. Потребность войск в навигационном оборудовании не была полностью удовлетворена. Командование Армии в процессе подготовки к операциям против иракских войск решило срочно закупить терминалы коммерческого назначения для оснащения войск, дислоцированных в Саудовской Аравии. В начале 1990 г. фирма Trimble завершила поставку 1012 дегких приемников системы GPS, < которые были заказаны ей Управлением космических систем ВВС США в соответствии с контрактом на сумму 4 млн долл. Эти 2-х канальные терминалы типа Trim Рак имеют малую массу и от>- дичаются конструктивной жесткостью. Фирма Collins разработала терминал для истребителя массой 4,5 кг и размером 8х 18 х25 см. Опыт боевых действий » Саудовской Аравии показал, что необходимы терминалы системы GPS карманного типа для оснащения каждого солдата, а также компактные терминалы для наземных машин. Б.И.Ермишкин "Space", 199 О, J>, :№ 6, 21 - 22# 25 - 26 43 6-2
12. Запуск десятого ИСЗ спутниковой навигационной системы "Навстар GPS" с помощью модернизированной ракеты "Дельта-г* 26 ноября 1990 г. был произведен успешный запуск десятеро ИСЗ серии "HaBCTapGPS11. Первый запуск ИСЗ этой серии был произведен 14 февраля 1989 г. Все 10 запусков были успешными. Запуски ИСЗ "Навстар GPS" (разработчик и изготовитель фирма Rockwell International ) будут продолжаться с интервалами между очередными запусками 60 суток, пока на орбиты высотой 20200 км не будет выведено 21 ИСЗ три из которых будут орбитальным резервом. Спутниковая навигационная система "HaBCTapGPS" предназначается прежде всего для обслуживания военных пользователей. При запуске 26 ноября 1990 г. была использована РН "Дельта-^" модификации 7925 со следующими отличиями от ранее применявшейся модификации *6925: - 9 твердотопливных ускорителей "KacTOp-4A" фирмы Thiokol, < имеющих тягу по 39t3 тс, заменены 9 твердотопливными ускорителями фирмы Hercules, < тяга которых составляет 45,0 тс. - Степень расширения сопла двигателя первой* ступени RS - 27 фирмы Rocketdyne увеличена с 8:1 до 12:1. Твердотопливные ускорители фирмы Hercules Aerospace изготавливаются из композиционного материала на основе графита и эпоксидных смол. Длина нового двигателя больше на 1,8 м, чем у двигателей "KacTOp-4A". Спутниковая система "Навстар GPS 9 широко применялась войсками США во время боевых действий в районе Персидского залива, Б.И.Ермишкин ••Aerospace Daily", l990f 156, № 37f 333 "Aviation Week and Space Technology9\ 1990, 133, » 23, 77 13e Перспективная военная инбормационная система США Управление связи министерства обороны США (DCA) ведет исследования по созданию новой информационной системы, объединяющей сети линий связи и компьютеров. Новая информацион- •14
ная система должна : обеспечивать работу Национального военного командования США (NCA-National Command Authorities), Комитета начальников штабов (JCS), < Командующих объединенных и специализированных командований. Эта цель язляется одной из задач программы "Видение-21" (Vision -21), предусматривающей обеспечение проведения военных операций на рубеже 20-го и 21-го веков. Составной частью новой информационной системы является Оборонительная система связи (DCS-Defense Communications System). )B отличие от существующей системы DCS, « которая представляет собой сообщество свободно соединяемых подсистем, предназначенных для выполнения специальных функций, новая система DCS явится полностью интегрированной информационной системой, которая должна обслуживать управление DC А, «начиная с 1995 г. Для более дальней перспективы предусматривается разработка Оборонительной информационной системы (DIS- Defense Information System). Концепцией системы DIS предусматривается разработка информационных подсистем для сбора, производства, хранения, воспроизведения и распространения информационных продуктов и услуг. В общем виде система DIS будет представлять собой комплекс датчиков (или устройств для ввода данных), сетей линий связи и вычислительных средств для производства информационных продуктов и услуг, предоставляемых пользователям. Составными частями системы DIS являются соответствующее оборудование, программное обеспечение, квалифицированный персонал и необходимые технологии. Задачи системы DIS шире, чем задачи, решаемые системой связи DCS. i Система DCS предназначается для передачи информации внутри системы DFS, < но не для сбора и обработки информации. Система DIS обеспечивает обработку, сбор и распределение информации как в локальном масштабе, так и с привлечением средств, находящихся в отдаленных районах. Задача системы DCS - обеспечение связи или, как говорится в соответствии с новой терминологией, передачу информации. Однако средства связи являются не придатком к системе DIS, а их составной частью. Система DIS должна состоять из местных узлов и линий связи между ними для передачи информации. Технологии, обеспечивающие создание системы DCS к середине 1990-х го- 45
дов, позволят осуществить программу "Видение-21". Создание системы DCS станет возможным благодаря использованию достижений, полученных в коммерческих средствах связи, включая сеть ISDN (Integrated Services Digital Network -цифровая сеть для обеспечения интегрированных услуг), интегрированную систему рвязи для обслуживания западного полушария (IDCS- \УН\систему DMS (Defense Message System - оборонительная система для передачи поручений) и систему DCOSS (Defense Communications Operations Support System - оборонительная система для обеспечения работы средств связи \ которая осуществляет контроль за работой системы DCS. Для развития системы связи DCS необходимо увеличить средства, которыми располагает фонд CSIF (Communications Services Industrial Fund - промышленный фонд для развития услуг связи). Система DCS и компоненты системы для передачи информации начнут функционировать в середине 1990-х годов, чтобы обеспечивать войска на континентальной части территории США и в других частях света. Ключевую роль в реализации программы //Видение-21// будет играть сеть ISDN. Узлы сети ISDN будут преобразованы в узлы системы DIS. Ожидается, чтр в 1995 г. начнется эксплуатация сети ISDN на дальние расстояния. Система связи для обслуживания западного полушария IDCS-WH в это время станет обеспечивать -интегрированные услуги на базе аренды* Она заменит: систему AUTO- VON (Automatic Voice Network - автоматическая сеть голо- сой связи)^ сеть DCTN (Defense Commercial Telecommunications Network ' - сеть оборонительных коммерческих телекоммуникаций); сеть DDN (Defense Data Network - cetb для передачи оборонительных данных! В настоящее время изучаются стратегия закупок компонентов системы DIS и взаимосвязи с общими услугами, которые будет предоставлять Телефонная система - 2000, разрабатываем мая федеральной администрацией США. Система DCS по состоянию на 1995 г. будет в основной такой же, как и сейчас, но с более высокими характеристиками* Канальное переключение через систему DPAS (Dig tal Patch and Acces System система доступа и передачи пакетов цифровой информации) обеспечит передачу информации по соответствующим стволам двух других переключаемых сетей. В настоящее время в министерстве обороны (МО) США передача поручений обеспечивается системой DMS. Эта система производит передачу как индивидуальных поручений, так и об- 46
служивание организаций. Первая ее функция осуществляется с помощью сети AUTODIN (Automatic Digital Network - сеть для автоматической передачи цифровых данных), вторая - с помощью сети ПШ,Сеть AUTODIN эксплуатируется уже с начала 8 1960-х годов, она дорога и недостаточно эффективно обслуживает пользователей (получателей и отправителей поручений). Попытки МО усовершенствовать системы для передачи поручений не приведи к желаемым результатам. Стратегия использования системы DMS была разработана с целью обеспечения быстрой и упорядоченной передачи поручений на основе широкого использования существующих компонентов оборудования и существующих технологических процессов и документации. Началась разработка архитектуры и мет тодов перехода"kf системам21-го века. На первом этапе (начало - середина 1990-х годов) предусматривается автоматизация существующих центров ТСС (Telecommunications Centers - центры телекоммуникаций) и расширение услуг по передаче поручений за счет снижения стоимости и численности персонала, обслуживающего центры ТСС. Обеспечение интерфейса между старыми хранилищами данных, современной системой AUTODIN и сетью DDN для пакетной передачи цифровых данных также должно быть произведено на первом этапе работ» На втором этапе намечено внедрить услуги Х.400, которые обеспечат передачу поручений как от индивидуальных пользователей, так и от организаций. Предусматривается передача функций от центров ТСС к рабочим станциям пользователей и центрам ASC (AUTODIN Switching Centers - центры переключения в сети AUTODIN). i Это станет возможным благодаря существенным усовершенствованиям в технологии передачи засекреченной информации, базирующихся на системах SDNS (Secure Data Network System - система сетей для передачи засекреченной информации). Третий этап развития системы DMS для передачи поручений станет первым этапом осуществления программы "Видение- 21". Главная задача этого этапа - развертывание системы DIS, * базирующейся на сетях ISDN и обеспечивающей телекоммуникационные услуги ъ отдельных районах и на широких территориях- Пакетная передача цифровой информации позволяет снижать стоимость передаваемой информации, В настоящее время широко применяется передача информации в пакетах TI со скоростью 1,5 Мбит/с. Сейчас внедряется передача в пакетах ТЗ, 47
обеспечивающих скорость до 45 Мбит/с, К 1995 г, намечается создание систем с узлами, обеспечивающими интегрированное переключение, и автоматизированными системами контроля. Такие системы обеспечат загрузку незагруженных линий связи и соответствующее сокращение эксплуатационных затрат, В перспективных системах связи предусмотрен контроль за работой отдельных частей сетей связи со стороны пользователей, а также повышение эффективности работы в условиях военного времени. Это позволит производить перестроение линий связи в случае выхода из строя каких-либо участков системы связи. Ожидается быстрое внедрение систем DCOSS, » обеспечивающих автоматический контроль за работой систем связи. Управление ПСА совместно с другими военными организациями намереваются провести полевые испытания системы DCOSS •* Внедрение систем DCOSS обеспечит интегрированный контроль за работой системы связи DCS в реальном времени и в глобальном масштабе после ее расширения и развития в начале 21-го века. Управление работой системы DCOSS осуществляется оперативным центром управления ПСА, находящимся при штаб-квартире управления в Арлингтоне (щт. Виргиния). Управление работой линий связи на отдельных театрах военных действий (ТВД) производится основными центрами АСОС (Area Communications Operations Centers оперативные центры связи в заданных районах) и резервными центрами ААСОС. На каждом заморском ТВД должно быть развернуто по 6 установок SRCF (Subregional Control Facility - подрегиональные контрольные установки). Установки SRCF должны обеспечивать переключение каналов связи и контроль за работой наземных линий связи в соответствии с заданиями военных организаций. Б.И.Ермишкин "Signal", 1990,^ № 5, 71-72, 94, 76-77 ПРИКЛАДНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОСМОСА 14. Конкуренция между стекловолоконными кабельными линиями и спутниковыми системами связи Стекловолоконные кабельные линии коммерческого назначения уже опоясывают земной шар и начинают становиться альтернативой для военных спутниковых систем связи, предназ- 48
наченных для командования, контроля, связи и разведки Возможности кабельных линий уже учитываются при планировании военных операций. Стекло вол оконные кабельные системы связи коммерческого назначения используются более 20 лет, но только в последние 10 лет они показали себя как экономичные высоконадежные средства связи. Кабельные линии, которые расположены на территории США и пересекают Атлантический и Тихий океаны, обеспечивают военные организации доступным и коммерчески выгодным средством для передачи информации на дальние расстояния. Обеспечение операций С I традиционно осуществлялось с помощью спутниковых систем военного назначения, которые развертывались и * эксплуатировались министерством обороны США. В современных условиях, когда имеются строгие бюджетные ограничения, стало целесообразным использование стекло волоконных линий связи, обладающих более высокой экономической эффективностью, чем спутниковые системы связи. Специалисты прогнозируют, что к концу 199 0-х годов у спутниковых линий связи не хватит полосы частот для передачи всего объема информации в интересах систем С I. К сожалению, невозможно использовать потенциальные возможности коммерческих спутниковых-с истем связи в военных интересах. Полагают, что уже в 1991 г. создастся дефицит спутниковых каналов связи из-за недостатка РН для вывода на орбиту связных ИСЗ (уже накопилось 40 ИСЗ, ожидающих запуска)^ В этих условиях министерство обороны вынуждено арендовать канальГ связи в ИСЗ коммерческого назначения, пока оно не сможет заменить стареющие связные ИСЗ на современные ИСЗ. В условиях дефицита спутниковых каналов связи арендная плата растет, что делает их менее привлекательными. Кроме того стало трудным проводить страхование запусков ИСЗ в связи с убытками, дсоторые терпят страховые компании (только в 1984-1985 гг. они составили 600 млн., долл. К„ Преимущества стекловолоконных кабельных линий связи. В идеальных условиях кабельные и спутниковые системы связи дополняют друг друга. Спутниковые средства превосходя! другие средства при ведении разведки и военных операций, например для обеспечения связи неподвижного командного пункта с подвижными тактическими подразделениями. Спутниковые системы очень хороши в случаях осуществления связи в одном 7-1 49
направлении, например при ТВ-вещании в глобальном масштабе, и, возможно, наиболее экономичны при обслуживании слабо развитых стран, В последние годы выявились существенные преимущества кабельных линий связи. Передача информации по кабельным линиям производится более эффективно и без задержек, присущих спутниковым каналам связи. К наиболее важным преимуществам кабельных линий относятся: засекреченность передачи информации; более низкие расходы на эксплуатацию; высокая емкость каналов связи; более надежное планирование работы; простота ремонта; отсутствие помех; высокая скорость передачи информации и меньшие по продолжительности задержки при передаче информации. Засекреченность передачи информации по кабельным линиям обеспечить проще, так как местоположение кабелей трудно обнаружить. Сигналы, передаваемые по кабельным линиям, можно легко зашифровать, что затрудняет прослушивание в случаях, когда противник получает доступ к кабелю. В спутниковых каналах связи трудно обеспечить защиту от перехвата, так как очень просто принимать сигналы в зоне облучения ИСЗ. Кабельные линии позволяют также соединять абонентов по множеству маршрутов, что невозможно произвести в спутниковых системах связи. Стоимость и экономическая эффективность. При оценке этих показателей необходимо принимать во внимание два существенных отличия между кабельными и спутниковыми линиями связи: -Геостационарные связные ИСЗ необходимо постоянно (24 часа в сутки, 7 дней в неделю) удерживать в расчетной точке орбиты, - Один запуск ИСЗ (вместе с РН и запасным ИСЗ) обходится более, чем в 300 млн долл., а стоимость всего подводного кабеля ТАТ-8 (первый стекловолоконный кабель, пересекший Атлантический океан) была лишь 361 млн. долл. Стоимость компонентов, связанных со стекловолоконными технологиями, систематически уменьшается благодаря усовершенствованиям конструкции и технологических процессов. Спутниковые системы будут вынуждены снижать тарифы, чтобы выдержать конкуренцию с кабельными линиями связи. Емкость каналов связи. В стекловолоконных системах шире полоса частот, которую можно использовать для передачи сиг- 50
налов, и меньше потери сигнала. В настоящее время суммарная ширина полосы частот, используемых в ИСЗ для передачи информации, составляет 100 - 150 МГц, а в стекловолоконном кабеле - 1,7 ГГц. Из-за перенаселенности геостационарной орбиты ограничено число ИСЗ, которое может вывести на орбиту каждая страна. При прокладке кабельных линий практически, нет ограничений, которые бы затруднили удовлетворение текущих и перспективных потребностей. Планирование работы линий связи. Прокладка стеклово- л$конного кабеляможет быть произведена проще и точно в заданные сроки, чем вывод на орбиту ИСЗ, который зависит от метеорологических условий и ряда других неконтролируемых обстоятельств. Прокладка кабелей ТАТ-8 (через Атлантический океан ) и ТРС-3 (через Тихий океан) была завершена в установленные сроки с точностью в несколько суток. Простота ремонта. На ремонт трансокеанского кабеля требуется в среднем 11 суток, ремонт же геостационарного ИСЗ практически невозможен. Технический прогресс в стеклово- локонных .технологиях делает ремонт все более легкой задачей. Например, фирмы AT and T и Coming создали волокна с аморфным покрытием, которые обладают высокой герметичностью по отношению к воде и водороду. Новая технология особенно полезна на подводных; кабелях, у которых под воздействием давления водорода могут возрасти напряжения в процессе прокладки и ремонта кабеля. Отсутствие помех характерно для стекловолоконных кабелей, в них нет интерференции, вызываемой радиосигналами различных частот, а в спутниковых каналах связи эта интерференция имеется. Скорость передачи информации в современных стекловолоконных нёокеанических кабелях составляет сейчас 1,7 Гбит/с и скоро достигнет 3,4 Гбит/с на пару волокон. Ожидается, что к 2000 г. скорости передачи информации по кабелям достигнут уровня Тбит/с (более 10*2 бит/с). Задержка сигнала в кабельных лййиях составляет всего несколько наносекунд, а спутниковых системах может достигать 0г5 с. В последние годы кабельные линии связи быстро распространились из США по всему земному шару. Заметным событием стал ввод в эксплуатацию стекловолоконного кабеля 7-2 51
ТАТ-8, который произошел 14 декабря 1988 г. В изготовлении и прокладке кабеля ТАТ-8 принимали участие 29 организаций, включая фирмы AT and T, «British Telecom International и France Telecom* Этот кабель обеспечивает одновременно 40 тыс. телефонных переговоров, что в 4 раза выше пропускной способности трансатлантического кабеля на медных проводниках, который был проложен в 1983 г. В 1990 г. был введен в эксплуатацию стекловолоконный трансатлантический кабель РТАТ-1 с пропускной способностью 80 тыс. телефонных переговоров, изготовлением и прокладкой которого занимались фирмы Cable Wireles PLC (Лондон, Великобритания) и US Sprint (США). В 1991 г. намечалось завершить прокладку кабеля ТАТ-9 с пропускной способностью 80 тыс. телефонных переговоров. Этот кабель соединит меэвду собой населенные пункты на территории шт. Нью-Джерси (США), Канады, Англии, Франции и Испании. 18 апреля 1989 г. был введен в эксплуатацию кабель TFC-3, соединяющий между собой территории США и Японии. Его пропускная способность 40 тыс. телефонных переговоров. Новый кабель заменил два старых медных кабеля, которые вместе со спутниковыми линиями связи обеспечивали всего Лишь 6 тыс. одновременных телефонных переговоров. Новый кабель создан в результате сотрудничества 30 международных компаний. Наиболее крупными совладельцами кабеля являются американская фирма AT and T и (35%) и японская фирмы Kokusai Denshin Denwa(KDD,< 23%). В число совладельцев входят также фирмы MOI, <US Sprint и RCA Clobal Communications. Конкурентом кабеля ТРС-3 стал кабель, созданный фирмами Pacific Cable Telecom, «Incorporated, international Digital Communications, < Incorporated и Cable and Wireles PLC и вступивший в эксплуатацию в 1990 г. Его пропускная способность 60 тыс. телефонных переговоров* Согласно прогнозу, протяженность стекловолоконных кабелей в 1992 г. составит более 25 млн км. Эти кабели проложены на четырех континентах, через Атлантический, Тихий, Индийский океаны и через Карибское море. Министерство обороны США быстро расширяет использование кабельных линий и дальность передачи информации по ним. Эти кабели стали применяться в системах обнаружения подводных лодок, управления полетом баллистических ракет, обнаружения излучений и мониторинга температуры. Стекловолоконные технологии исполь- 52
зуются также в системах тактической связи, РЛС, устройствах для дистанционного зондирования и робототехнических системах. Примером использования является программа разработай ракеты FOG-M (Fiber Optic Ghided Missile - ракета, управляемая с помощью стекловолоконвой оптики), которая предусматривает передачу изображений от ТВ-камеры, установленной в носу ракеты, к оператору, находящемуся на значительном удалении от летящей ракеты, по тонкому стекловолоконному кабелю. Этот же кабель применяется для передачи команд от оператора на борт ракеты. Б.И.Ермишкин "Signal", 199 0, 44, № 7t 57 - 59 15. Деятельность фирмы Ford Aerospace по разработке спутниковых средств связи Фирма Ford Aerospace занимается изготовлением ИСЗ с 1960 г. ЗО-леткий •• , опыт работы в этой области, в течение которого фирма изготовила 30 ИСЗ, убедил ее руководство в том, что для достижения успеха на мировом рынке необходимо тесное сотрудничество с иностранными фирмами. Эти фирмы являются не просто субподрядчиками, а членами содружества специалистов, обеспечивающими изготовление экономичной и надежной продукции . На первых порах фирма занималась изготовлением связных ИСЗ по заказам министерства обороны (МО) США, а в середине 1960-х годов приступила к выполнению заказов МО Великобритании и организации НАТО. Поскольку военные заказы не обеспечивали устойчивой деятельности фирмы, она решила расширить свое участие в изготовлении ИСЗ коммерческого назначения* Первый крупный контракт на изготовление ИСЗ гражданского назначения был заключен фирмой в конце 1960-х годов с организацией "Интелсат" на изготовление ИСЗ серии "Интел- саг-5*\ В настоящее время членами международной организации "Интелсат" являются 124 страны, заключившие с руководством организации соответствующие соглашения, в которых определяются права и обязанности сторон. Членам органи- 53
зации выплачивается гарантированный доход в размере 14% на вложенный капитал. Система "Интелсат" приносит крупные доходы. Организация "Интелсат" заплатила фирме Ford Aerospace за поставленные ею ИСЗ "Ителсат-б" 650 млн долл., а телефонные компании платят ежегодно организации 650 млн долл. за пользование каналами спутниковой связи. Телефонные же компании получают доход от спутниковых линий связи в размере 6,5 млрд долл. в год. Поставщиками ИСЗ серий "Интелсат>-1 - 4*' были фирмы Hughes Aircraft и TRW. Для того, чтобы выиграть конкурс на получение контракта на ИСЗ "Интелсат*-5" фирме Ford Aerospace было нужно приложить большие усилия. Во-первых, она предложила производить поставку ИСЗ "Интелсат^-Б" \ при широком участии других иностранных фирм и, во-вторых, она представила проект с использованием новых технологий. До этого времени участие иностранных фирм в изготовлении ИСЗ для организации "Интелсат" было минимальным. Для привлечения иностранных субподрядчиков фирма Ford Aerospace разработала спецификации для отдельных узлов и агрегатов ИСЗ, предоставив субподрядчикам полную свободу в рыборе собственных технологий, проектировании и изготовлении компонентов ИСЗ. Это позволило субподрядчикам создавать собственную базу для проведения НИОКР, которую можно широко использовать при выполнении других заказов. Для повышения заинтересованности субподрядчиков в своевременном и качественном выполнении работ была разработана система поощрительных платежей. Новые технологи и» Связные ИСЗ, изготавливавшиеся до ИСЗ "Интелсат-б", оснащались системой стабилизации и ориентации путем вращения корпуса вокруг своей оси.' Специалисты фирмы предложили использовать в конструкции ИСЗ *Интелсат-5 * систему ориентации и стабилизации относительно трех осей, что позволило сильно увеличить мощность системы электропитания. При такой конструкции можно использовать панели солнечных батарей, с достоянной ориентацией на Солнце. При вращении корпуса вокруг своей оси только одна третья часть солнечных элементов получает полный световой поток от Солнца. За счет широкого применения в конструкции ИСЗ "Интелсат*- 5" композиционных материалов удалось добиться существенного снижения массы ИСЗ, что позволило увеличить массу бор- 54
товой связной аппаратуры и снизить расходы на запуск ИСЗ. Выбор материалов производился на основе результатов экспериментов с композиционными материалами различных типов. Предпочтение было отдано материалам на основе графита, которые имеют низкие значения коэффициента линейного расширения, малую плотность и большую жесткость. Система "Интелсат" до ввода в . . эксплуатацию ИСЗ серии "Интелсат-5" работала только в С-диапазоне. Для увеличения числа каналов связи на борту ИСЗ были установлены также ретрансляторы К и -диапазона, использован метод многократного использования одной частоты (до 4-*х раз). На борту ИСЗ была установлена поворотная остронаправленная антенна Q-диапазона, чтобы обслуживать районы с траффиком вьюокой плотности. Субподрядчиками фирмы Ford Aerospace при разработке ИСЗ серии "Интелсат-5" были следующие фирмы: Aero spatial и Thomson-CSF ^(Франция); Selenia (Италия); Mitsubishi Electric of Japan (Япония); МВВ (Германия); Marconi (Великобритания). Запуск первого ИСЗ серии "Интелсат-5" был произведен в декабре; ,19 80 г., а последнего - в январе 1989. г. По первоначальному контракту было заказано 7 ИСЗ, но позднее количество ИСЗ было увеличено до 15. Из этого числа 13 было выведено на геостационарную орбиту, а 2 были потеряны из}-за аварии РН "Атлас-Центавр" и "Аркан". Фирма Ford Aerospace в процессе производства ИСЗ серии "Интелсат-5" вводила многие усовершенствования в их конструкцию: стала устанавливать малошумные приемники, увеличивала емкость каналов связи, обеспечила обслуживание морских судов, стала использоэатъ антенны с двумя остронаправленными лучами диаграммы направленности. На борту 13 ИСЗ серии "Интелсат-5" установлено 440 ретрансляторов, из которых только один перестал функционировать, превысив на 2 года расчетный срок службы. Первый ИСЗ этой серии, который по состоянию на конец 1990 г. находился на орбите 10 лет, продолжал работать. ИСЗ серии "Интелсат*-7" разрабатываются фирмой Ford Aerospace совместно с иностранными субподрядчиками в соответствии с контрактом, заключенным с фирмой в октябре 1988 г. Запуск первого ИСЗ этой серии намечен на 3-й квартал 1992 г., последующие запуски должны производиться с интервалами в 5 месяцев. Контрактом предусмотрено изго- 55
товление 5 ИСЗ и право заказать еще 9 ИСЗ. Субподрядчиками являются: Alcatel (Франция); Selenia (Италия); NEC и Mitsubishi Electric ( MELCO,< Япония); AEG и ANT(Tep- мания); Ferranti (Великобритания); Com Dev (Канада). На борту ИСЗ "Интелеат-7" будут устанавливаться по 26 ретрансляторов С-диапазона с твердотельными усилителями мощности (на ИСЗ '"Интелсат-б" в качестве усилителей мощности используются ЛБВ). На 10 ретрансляторах Ки -диапазона мощность составляет 35 или 50 Вт, что намного больше, чем на ИСЗ "Интелеат-5 "• Суммарная мощность излучения ИСЗ "Ителсат>-7" почти в 5 раз больше, чем у ИСЗ "Интел- сат-5". Благодаря этому можно использовать наземные станции меньших размеров (а значит и более дешевые) и обеспечить обслуживание большей части населения. Конструкция ИСЗ "Интелсат-7" позволяет увеличить количество панелей солнечных батарей и тем самым поднять мощность системы электропитания с 3 до 5 кВт. Благодаря более широкому использованию композиционных материалов на основе графита масса ИСЗ снижена почти на 20%. ИСЗ "Интелсат*-?" будет иметь 4 управляемых точечных луча диаграммы направленности (3 в Ки -диапазоне и 1 в С-диапазоне). Расчетный срок службы ИСЗ достигнет 10,9 лет, а запасов топлива на борту ИСЗ для двигательной установки хватит на 15 лет. Использование управляемых лучей диаграммы направленности позволит в будущем обеспечить обслуживание новых районов на поверхности земного шара. Сотрудничество фирмы с японскими организациями. , Фирма Ford Aerospace длительное время оказывает помощь Японии в разработке спутниковых средств связи. Первый японский связной ИСЗ CS-1, который был запущен в 1977 г., был полностью изготовлен фирмой Ford Aerospace в соответствии с контрактом с фирмой MELCO. ИСЗ CS-2 на 50% изготовлен фирмой MEL С О, включая его сборку и испытания. Участие фирмы Ford Aerospace в изготовлении ИСЗ CS -3 выразилось лишь в поставке некоторых компонентов. Фирма MELCO до сих пор использует опыт фирмы Ford Aerospace при проектировании новых спутников связи. ИСЗ "Суперберд" создан на базе технологий ИСЗ серии "Интелсат- 5". На борту ИСЗ "Суперберд" установлена аппаратура Ка~,Ки~ и Х-диапаэонов. Антенна Ки -диапазона облучает территорию всей Японии, включая остров Окинава. Антенна Ка -диапазона 56
с остроналравленным лучом диаграммы направленности обслуживает район большого Токио, Х-диапазон предназначается для обслуживания' японских сил самообороны. Первые два ИСЗ серии "Суперберд" были запущены в 1989 г. Сотрудничество фирмы Ford Aerospace с фирмой MELCO носит двухсторонний характер. Сейчас фирма MELCO занята подготовкой к производству компонентов для американского ИСЗ прямого ТВ-вещания, который создает фирма Ford Aerospace совместно с несколькими другими американскими фирмами. Вклад фирмы MELCO составит около 10%. Б.И.Ермишкин "Space", 199 0, 6, <№ 6, 5 - 6, 9 16. Связные ИСЗ американской фирмы HCI Фирма Hughes Aircraft Company более 10 лет произво- рит ИСЗ серии HS-376, которые получили широкое распространение на мировом рынке коммерческих спутниковых средств, ИСЗ, стабилизируемый относительно оси цилиндрического корпуса с помощью инерциальных маховиков, характеризуется высокой надежностью работы; В настоящее время фирмой Hughes создается новая серия ИСЗ HS -601 модульной конструкции, оснащаемых совершенными бортовыми компьютерами, и аппаратурой, работающей в трех частотных диапазонах. Первый ИСЗ серии HS -601 намечалось вывести на орбиту в 1991 г, для обеспечения прямого ТВ-вещания и обслуживания подвижных пользователей. ИСЗ будет эксплуатироваться австралийской национальной фирмой Аиssat. Разрабатываются дополнительные ИСЗ серии HS -601 по заказу фирмы Aus-\ sat и ВМС США. Модульный принцип проектирования и изготовления ИСЗ позволил сократить на год длительность освоения серийного производства ИСЗ. Ожидается, что ИСЗ серии HS - 601 будут эксплуатироваться вплоть до начала 21-го столетия. ИСЗ типа "Гэлэкси-бО!" создаются дочерней фирмой Hughes Communications Inc. т(НС1), которая является самой крупной американской фирмой, эксплуатирующей частные спутниковые системы связи. ИСЗ *Тэлэкси-601" являются более мощной модификацией ИСЗ HS-601. По состоянию на конец о 7.
1990 г. в стадии изготовления на заводе фирмы Hughes Space and Communications Group (Эль-Сегундо, шт. Калифорния) находилось три ИСЗ "Гэлэкси-601", два из которых предназначаются для запуска, а третий будет резервным для хранения на поверхности'Земли. Всего же фирма HQ намечает истратить около 1 млрд долл. на изготовление и запуск ЮЗ серии Тэлэкси-601". Первый ИСЗ типа "Гэлэкси-601" намечено вывести на орбиту с помощью РН "Ариан-44ЬИ с космодрома в Куру в августе 1992 г. ИСЗ (масса 2725 кг) после вывода на орбиту получит обо&начение Тэлэкси-?". Второй ИСЗ ("Гэлэк- си-4Г) должен быть выведен на орбиту в конце 19 92 г. ИСЗ Телекс и-6 01" станет одним из наиболее мощных связных ИСЗ коммерческого назначения. На борту предусмотрено установить 8 панелей солнечных батарей с размахом 24,4 м мощностью более 4,0 кВт. Суммарное энергопотребление на борту ИСЗ составит 3,8 - 3,9 кВт, включая 3,4 кВт, потребляемых бортовой аппаратурой связи. На борту ИСЗ разместятся 24 ретранслятора С-диапазона и 24 ретранслятора Ки -диапазона. Общая масса связной аппаратуры достигнет 410 кг. Ретрансляторы С - диацазона (3,7- 4,2 ГГц) при мощности 7 - 9 Вт будут обеспечивать передачу i ТВ-программ и радиовещание. Ретрансляторы Ки -диапазона (11,7 - 12,7 ГЛц) при мощности от 40 - 60 Вт и до 180- 200 Вт предназначаются для обеспечения: ТВ-вещания, голосовой связи, передачи данных, прямого ТВ-вещания и передачи ТВ-программ в отдаленные районы США. Директор программы Телекс и-6 01" на. фирме HCI Пол Мак-Леллан считает, что ИСЗ Тэлекси-бб1" обладают рядом преимуществ. Совмещение на борту ИСЗ ретрансляторов двух частотных диапазонов обеспечит существенное снижение затрат. На борту ИСЗ используется двигательная установка, работающая на монометилгидр&зине и четырехокиси азота, с помощью которой будут проводиться орбитальные маневры и обеспечиваться работа системы стабилизации и ориентации. Бортовая компьютерная система ИСЗ Тэлэкси-601" обеспечит: обнаружение неисправностей на борту ИСЗ и переключение аппаратуры для восстановления работоспособности ИСЗ; контроль за работой системы ориентации и стабилизации; переключение бортовой аппаратуры ИСЗ; управление ориентацией панелей солнечных батарей для повышения мощности системы электропитания. Передача телеметрической информации, слеже- 58
ние за полетом ИСЗ'и прием командных сигналов будут производиться в С-диапазоне радиочастот, что позволит использовать существующие наземные станции фирмы HCL ]Наличие на борту ИСЗ аппаратуры для слежения за наземными станциями, устранит потребность в слежении за полетом ИСЗ с помощью радиомаяка и упростит эксплуатацию системы. Слежение за полетом ИСЗ Тэлэкси-601" будет производиться с помощью существующего центра управления полетом (ОСС), который находится в Эль-Сегундо (imv Калифорния). Фирма имеет собственные наземные станции для передачи команд и слежения за полетом ИСЗ: первичная (основная) станция находится в Спринт-Крик (шт. Нью-Йорк), а вспомогательная - в Филморе (шт. Калифорния). Однако управление работой ИСЗ может производиться и с помощью других наземных станций. В ретрансляторах С-диапазона устанавливаются твердотельные усилители мощностью 16 Вт, а ретрансляторах Ки- диапазона усилители на /1БВ мощностью по 50 Вт. Мощность излучения в обоих частотных диапазонах достаточна для обслуживания всей территории США, включая Аляску, Гавайские острова и острова в Карибском море. Применение в приемниках ИСЗ транзисторов с высокой электронной подвижностью (НЕМТ) позволит снизить уровень шума до 2 дБ в Ки -диапазоне и до 1,8 дБ в С-диапазоне. Фирма ИС1 обладает богатым опытом эксплуатации спутниковых систем связи. По состоянию на конец 1990 г. она имела в своем распоряжении 13 ИСЗ (включая один в орбитальном резерве), в том числе: 6 ИСЗ С-диапазона - "Гэлэкси-1, 2, 3 и 6", "Уэстар-4 и5" j 3 ИСЗ Ки -диапазона -SBS- 4, 5 и 6. ИСЗ Ки -диапазона фирма HCI приобрела у фирмы Satellite Transponder Leasing Corporation, < которая является владением фирмы IBM. фирма HCI осуществляет также эксплуатацию 4 ИСЗ "Лисат" для ВМС США, которые используются для связи в UHF -диапазоне (голосовая связь и передача данных). В октябре 1990 г. РН "Ариан-44ЬИ были одновременно запущены ИСЗ SBS-6 и Тэлэкси-6". Последний имеет на борту 24 ретранслятора С-диапазона и является 32-м по счету ИСЗ серии HS -376 . , Современные ИСЗ, которые эксплуатирует фирма HCi, имеют расчетный срок службы от 8 до 10 лет, Новые ИСЗ фирмы НО рассчитаны на работу в течение 12 лет. В начале 199 0-х годов несмотря на взод в эксплуатацию ИСЗ новой серии *Тэлэкси-601" будут продолжаться
запуски ИСЗ серии HS-376, которыми будут заменяться существующие ИСЗ С-диапазона. Эти запуски будут производиться с помощью РН "Атлас-!." из Космического центра им.. Кеннеди, В 1991 г. должен быть выведен на орбиту "Гэлэкси-5" (для замены ИСЗ "Уэстар-5"), а в 1992 г. - ИСЗ Тэлэкси- IR" (для замены ИСЗ Тэлэкси-1"). В настоящее время фирма HCI с помощью своих ИСЗ С- и Ки -диапазонов обеспечивает деловое телевидение и другие вида голосой связи и передачи данных, включая использование терминалов с очень малой апертурой (VSAT). i Эти виды услуг будут предоставляться и в предстоящем 10-летии, когда станут вводиться в эксплуатацию ИСЗ серии Тэлэкси-601". Фирма ведет подготовку к вводу в эксплуатацию системы "Скай Кейбл" которая должна, начиная с 1993 г., вести прямое ТВ-вещание на территории США. В развертывании системы "Скай Кейбл" примут участие еще три партнера фирмы HCI, В составе системы "Скай Кейбл" будут эксплуатироваться 4 ИСЗ типа HS -601, первый из которых будет выведен на орбиту в 199 3 г. Система будет использовать 108 каналов для прямого ТВ-вещания на бытовые приемники, оснащенные антеннами диаметром 30 - 45 см. Ожидается, что продажа приемников такого типа составит 330 тыс. штук 'в год. Б.И.Ермишкин "Space", 1990, 6, №6,16 - 19 17. Японские связные ИСЗ серии "Суперберд" В 1985 г. министерство почт и телекрммуникаций Японии выдало лицензии двум группам фирм на создание спутниковых систем связи для обслуживания территории Японии: 1) С. Itoch, Mitsui и Hughes -система "Суперберд"; 2) ЧСА и Sony - система ICSat, Первая группа фирм именуется Mitsubishi и в ее состав входят фирма Mitsubishi Corporation (торговый дом), Mitsubishi Electric Company (MELCO) и еще 27 других родственных организаций. В марте 1986 г. был заключен контракт в сумме 200 млн. долл. с фирмами Foid Aerospace и Communications Corporation на изготовление двух ИСЗ серии "Суперберд", их запуск, обеспечение эксплуатации на начальном этапе и выполнение ряда других услуг. Общие расходы на систему "Суперберд" достигли 600 млн долл., включая изготовление ИСЗ "Суперберд-А и В", 60
наземных станций, наземного комплекса и проведение рыночных операций. Основные параметры системы "Суперберд": даты запуска ИСЗ - 1989, 1990 (неудачный запуск ) и 1992 г,; РН - "Ариан-44 L"; расчетный срок службы - 10 лет; точки стояния на геостационарной орбите - 158° и 162° в.д.; ретрансляторы оснащаются усилителями мощности на основе ЛБВ; Х-диапазона (8/7 ГГц) - мощность 40 Вт, ширима полосы 40 МГц, количество -2(1 запасной); Ки -диапазона (14/12 ГПх)-мощность 35 Вт, ширина полосы 36 МГц, количество - 19; Ка-диапазона (28/19 ГГц) - мощность 29 Вт, ширина полосы 100МГц, количество-10; масса на гестационарной орбите-2489 кг. Собственником системы, осуществляющим ее эксплуатацию, является фирма Space Communications (Гогр. ИСЗ обозначаются ее изготовителем фирмой Ford как FS -1300. Фирма Ford является головным разработчиком ИСЗ серии "Суперберд". Компоненты ИСЗ изготавливаются рядом субподрядчиков, а именно: панели солнечных батарей - фирмами MELCO (Япония) и МВВ (Германия),; реблекторы антенн Ка- диапазона - фирма MELCO; ЛБВ для ретрансляторов Х-диапазона - AEG (Германия);'ЛБВ для ретрансляторов Ки- и К а—диапазонов - фирма Hughes (США); маяки Ки -диапазона -NEC (Япония); выходные мультиплексеры - ComOev (Канада); фирма MELCO поставила маяки Ка-диапазона, преобразователи, связную аппаратуру, панели для корпуса ИСЗ, систему терморегулирования и некоторую электронную аппаратуру. Фирма Те- lesat Canada поставила станции слежения, которые установлены на территории Австралии, Канады и Люксембурга. Антенна Ка-диапазона дает широкий луч диаграммы направленности для обслуживания японских островов, включая остров Окинава, и остранаправленный луч, с помощью которого облучается район большого Токио с поперечником 200 км (в этом районе проживает 25% населении Японии). Диаметр антенны 2 м. ИСЗ "Суперберд-А" был успешно запущен в июне 1989 г. Вскоре после запуска был кратковременный отказ в системе ориентации и стабилизации, но неисправность была быстро устранена. По состоянию на середину 1990 г. эксплуатация ИСЗ производилась нормально. ИСЗ "Суперберд-В" при подготовке к запуску и при запуске преследовали неудачи. Во время землетрясения в шт. Калифорния в октябре 1989 г. ИСЗ проходил испытания на заводе фирмы Ford. В связи с этим 61
он был направлен на повторные испытания, в процессе которых были проведены небольшие изменения в конструкции ЛБВ, которые были рекомендованы изготовителем ЛБВ фирмой Hughes для повышения надежности ЛБВ. В связи с этим дата запуска была перенесена с 13 декабря 1989 г. на 22 февраля 199,0 г. Запуск РН "Ариан* ( V -36) оказался аварийным, что привело к разрушению ИСЗ "Суперберд-В" и запускавшегося совместно с ним ИСЗ BS - 2Х. • Намечалось произвести запуск другого ИСЗ серии "с "Суперберд" в 1991 или в 1992 г. Конструкция ИСЗ серии "Суперберд" базируется на ИСЗ серии "Интелсат*-5". Панели солнечных батарей с размахом 20,3 м дают около 4 кВт мощности. В начале эксплуатации ИСЗ "Суперберд-А" ретрансляторы Ки- и X-диапазонов были загружены на 50%, а ретрансляторы Ка-диапазона находились в резерве. Пользователями ИСЗ были японские ТВ-компании, коммерческие организации и Силы самообороны Японии. По состоянию на начало 1990 г. арендная плата одного ретранслятора была около 260 тыс. долл. в месяц. По прогнозу фирмы Nomulta Securities до 2000 г. рынок коммерческих спутниковых средств связи будет расти на 12,1% в год. Б.И.Ермишкин "Satellite Communications", 1990,14, № 7, 20 - 21 18, Организация гражданской авиации Великобритании начнет испытания спутниковой системы управления воздушным движением в 1992 г. Организация гражданской авиации САА (Civil Aviation Authority ) Великобритании начнет в 1992 г. летные испытания .системы ADS ( Automatic Dependent Surveillance - автоматическая система разведки), которая обеспечит управление воздушным движением (УВД) при полетах самолетов над океанами вне пределов досягаемости РЛС и маяков типа S. В системе ADS применяются спутниковые каналы связи для передачи в соответствующие центры УВД данных о местоположении самолетов. В испытаниях примет участие центр УВД над океаном, расположенный в Прествике (Шотландия).
Организация САА уже принимает участие в программе европейских стран, предназначенной для изучения работоспособности системы ADS с базированием на комплекс 1-11 Королевского авиационно-космического института (ЧАЕ). Организация САА уже оповестила авиакомпании, фирмы-изготовители самолетов, специалистов организации "Инмарсат", орга^ низации British Telecom и SITA о своих работах по системе ADS. • Организация САА надеется получить самолеты, оснащенные аппаратурой системы ADS, < к началу 199 2 г. Испытания системы ADS уже проводятся Федеральной авиационной федерацией (FAA) США над Тихим океаном по инициативе Тихоокеанского испытательного центра. В испытаниях участвуют самолеты; фирмы United Airlines "Боинг; 747-400'', оснащенные соответствующей аппаратурой и совершающие полеты по расписанию в Гонконг. При обычных полетах самолетов над океанами центры УВД выдают информацию летящим самолетам об их местоположении с интервалами в один час. При этом ошибка в определении местоположения самолета достаточно велика. С помощью системы ADS информация о местоположении самолета может выдаваться в любой момент по желанию экипажа. При полетах самолетов "Боинг-747" данные о местоположении самолета выдаются экипажу из центра УВД с интервалами 5 минут. Бла- «годаря использованию системы ADS будут сокращены допустимые расстояния между соседними самолетами по горизонтали и вертикали, что позволит увеличить пропускную способность на наиболее загруженных маршрутах. ipynna NASPG {North Atlantic Systems Planning Group группа планирования работы систем над Северной Атлантикой), которая входит в состав Международной организации гражданской авиации (ICAO), • изучаете принципе вопрос об установке аппаратуры системы ADS на самолетах, совершающих полеты над Атлантическим океаном. Б.И.Ермишкин ••Flight International", 1991, <Ц9, # 4248, 20 63
19. Разработка твердотельных диодов и использование их в лазерных спутниковых системах связи В США ведется разработка твердотельных диодов и схем из них, которые благодаря их высокой мощности и эффективности получат широкое применение в перспективных лазерных линиях связи между ИСЗ. Военные спутниковые сис.темы связи, включающие в свой состав ряд ИСЗ, связанных между собой лазерными линиями связи, будут обеспечивать передачу больших потоков данных и при высокой стойкости к средствам РЭБ вероятных противников значительно сократят зависимость систем связи от работы наземных станций. НИОКР по передатчикам и приемникам для лазерных спутниковых систем связи ведут две крупнейшие американские фирмы -Rockwell International и McDonnell Douglas. НИОКР в этой области проводятся также рядом других фирм и правительственных лабораторий. Небольшие лазерные диоды, разработка которых проводится фирмой McDonnell Douglas Electronic Systems Company, < предназначаются для: лазерных линий связи, стойких к средствам РЭБ, с самолетами и подводными лодками^ лазерных локаторов (радаров); электрооптических средств радиопротиводействия; средств захвата и слежения за целями; исследований в области лазерных технологий. Научный центр фирмы Rockwell International разработал метод сборки лазерных диодов малой мощности из арсенида галлия в крупные когерентно работающие установки, обладающие средними и высокими значениями выходной мощности. Согласно сообщениям специалистов центра, в установках применяется метод смешения двухволновых и четырехволновых излучений в фотоотражающих естественных и искусственных* средах. Фирмой Rockwell уже созданы лазерные приемники для самолетов и подводных лодок и ведутся работы по созданию твердотельных лазеров для линий связи в направлении ИСЗ - Земля, Лазерные линии связи. Твердотельные лазерные диоды используются фирмой McDonnell Douglas в лазерных линиях связи с самолетами, обладающих низкой вероятностью перехвата при работе в условиях враждебного окружения. Такая система предусматривает применение небольших самолетных антенн, которые могут быть размещены на самолетах малых размеров. Система обеспечивает голосовую связь и передачу данных при скорости передачи информации от нескольких килобит до сотен ме- 64
габит в секунду. Командный воздушный пункт, оснащенный лазерной системой связи, сможет получать информацию разведывательного характера от ИСЗ и самолетов. Были успешно проведены летные испытания самолетной аппаратуры, размещенной на борту самолета С-135, в которой использовался самолетный передатчик на основе неодимового YAG—лазера. Приемник Оып установлен на ракетном полигоне Уайт-Сандс (шт. Нью-Мексико), Эти демонстрационные испытания показали возможность захвата, слежения и связи с наземными пользователями при скоростях передачи в несколько гигабит в секунду при различных атмосферных условиях. Специалисты ожидают, что самолетные лазерные линии связи позволят создавать автоматизированные эскадрильи из беспилотных и пилотируемых самолетов с обеспечением дозаправки топливом в воздухе, радиосвязь которых не будет прослушиваться наземными приемниками. Ведется разработка приемников по перспективным концепциям в отделении Collins Defence Communications (Ричардсон* шт. Техас), которое входит в состав фирмы Rockwell. Приемник, который разрабатывается в соответствии с концепцией birefringent wedge,•» будет способен различать лазерные сигналы от излучений фона, источниками которого являются Солнце, Луна и звезды. В приемнике будет производиться сравнение лазерных излучений с калибровочным излучением, состоящим из темных и ярких полос света. Приемник будет способен определять направление на источник излучения и длину его волны. Фирма McDonneJl Douglas и другие фирмы в последнем десятилетии продемонстрировали возможности лазерных средств связи с подводными лодками, находящимися в погруженном положении, с помощью самолетной аппаратуры. Фирма McDonnell Douglas в соответствий с контрактом с управлением SDIO, которое руководит НИОКР по программе СОИ, продемонстрировала возможности лазерного радара. Испытания этого радара проводились при запусках ракет "Дельта, № 180" в 1986 г. и "Дельта, № 183" в марте 1989 г. Технические особенности применения лазерной аппаратуры. В результате освоения автоматизированного массового производства тшрдотельных лазерных диодов и сложного анализа стоимостных факторов фирме McDonnell Douglas удалось снизить на 60% их стоимость в течение двух лет. КПД на выходе лазеров с накачкой составляет 20%, в то время как КПД диода 9-1 * 65
в режиме непрерывной работы превышает 50% от импульсной мощности. Фирма считает, что полученные значения являются наиболее высокими для твердотельных лазеров. Наиболее высокое значение удельной мощности лазеров на основе твердотельных диодов фирмы McDonnell Douglas превышает 3 кВт/см^ при частоте импульсов около 700 Гц. Высокая эффективность лазерных диодов на основе арсенида галлия и алюминия привлекла большое внимание специалистов, особенно в связи со значительным сокращением их стоимости. Возможность использования множества диодов в одной установке захватила воображение специалистов перспективой их широкого использования в лазерном оружии тактического назначения, включая создание лазерных ружей, способных разрушать лазерные и ИК-датчики (например, дальномеры в в приборах ночного видения). Монолитные двухразмерные пленки из арсенида галлия и алюминия, состоящие из нескольких слоев толщиной по 10 мкм, составляют основу твердотельной схемы. Общая толщина пленки составляет около 100 мкм. Лазерное излучение возникает за счет взаимодействия тока электронов и дырок в активной зоне. Изготовление многослойных лазерных пленок производится методом осаждения атомов из металл-органического вещества, находящегося в парообразном состоянии. Фирма McDonnell Douglas провела более 2,5 млн часов испытаний разных диодов на основе арсенида галлия и алюминия. Лазерные диоды в прошлом применялись для создания пучков лазерного когерентного излучения, но их применение ограничивалось из-за их низкой мощности и низких значений КПД. Достижения фирмы McDonnell Douglas значительно расширили области применения лазерных диодов. Возможность модулирования излучения лазерных диодов привела к использованию их в составе лазерных систем связи. Схемы из диодов стали применяться в качестве мощных источников питания в системах связи, а также в качестве средства накачки неодимовых YAG-лазеров с высокими значениями пиковой мощности (от 1 до 10 Дж в одном импульсе при частоте 100 Гц), предназначенных для использования в качестве лазерных радаров космического базирования и электрооптических устройств противодействия. Фирмой McDonnell Douglas созданы лазерные диоды с КПД более 50% и выходной мощностью около 500 мВт, рабо- 66
тающие при комнатной температуре, К числу других технических достижений фирмы в области разработки лазерных диодов являются: - Диоды с накачкой и переключением типа Q, < создающие энергию 150 мДж в одном импульсе при частоте следования импульсов 20 Гц при средней мощности 3 Вт и общем КПД около 6%* - Комбинированный лазерный передатчик, имеющий в своем составе 7 диодов, при комбинированном КПД более 80%, длине волны излучения 120 А и * частоте модуляции 800 Гц. Передатчик передан НАСА, - Диоды для ИСЗ системы раннего оповещения о запусках баллистических ракет (DSP) со сроком службы около 10 лет и суммарным числом импульсов более 3.10^, которые были продемонстрированы в процессе испытаний. - Лазерные диоды с запорным впрыском, на основе которых ожидалось создание схем из фазированных лазерных диодов с когерентным излучением и мощностью 10 Вт. Уже создан образец когерентного лазерного диода мощностью 500 мВт. - Гетеродинная аппаратура связи на основе неодимового YAG -лазера, работающая при частоте 2 Гбит/с. - Неодимовый YAG-лазер с накачкой решеткой диодов с анергией импульса 120 мДж, предназначенный для использования в качестве маяка. В настоящее время уже применяются решетки диодов с удельной мощностью 36 Вт/см . Фирма Rockwell International наряду с проведением работ по твердотельным лазерам на основе арсенида галлия проводит НИОКР по созданию химических лазеров, работающих в видимом и УФ-диапазонах спектра. Фирма в течение многих лет вела работы по кислородно - йодным лазерам с излучением в ИК-диапазоне спектра. Отделением Collins Defense Communications ведется разработка уникальной аппаратуры, которая могла бы работать в радиодиапазоне частот и в лазерных системах связи. Такая аппаратура могла бы найти применение в космических, воздушных и наземных линиях связи. Системы перекрестной связи. Фирма McDonnell Douglas выпускает системы лазерной перекрестной связи для ИСЗ састемы DSP. *В составе системы применяется в качестве антенны телескоп Кассегрена диаметром 20 см, в качестве источника излучения неодимовый YAG -лазер с накачкой от твердотельного диода. Фирмой McDonnell Douglas ведется разработка лазерной системы перекрестной связи второго поко- 9-2 67
ления, предназначенной для использования в разведывательном комплексе BSTS (Boost Surveilance and Tracking System система разведки и слежения на активном участке траектории полета баллистических ракет) в соответствии с контрактом фирмы Lockheed Corporation. Перекрестные лазерные линии связи будут обеспечивать передачу военной информации с наиболее достижимой засекреченностью, скоростью и надежностью. В состав перекрестной линии лазерной связи должны входить: решетка диодов, модулируемая непосредственно связной информацией и частотой аппаратуры слежения; самонастраивающаяся оптическая аппаратура; легкий бериллиевый телескопу кардановый подвес. Достигнута воеможность слежения почти в пространстве полусферы с точностью в одну угловую секунду. Б.И.Ермишкин "Signal", 1990, «44, * 7, 33 - 35 КОСМИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ И РАКЕТЫ-НОСИТ ЕЛ И 20. Решение научно-технических задач при эксплуатации МВКА США Научно-технические задачи, решаемые в полетах МВКА после 1986 г., относятся к усовершенствованию транспортной космической > системы, выполнению фундаментальных и прикладных научных исследований, а также к внедрению коммерческих космических технологий. Так в декабре 1989 г. отмечалось, что необходимо усовершенствовать технологические процессы и организацию предстартовой подготовки и пуска с целью повышения частоты пусков и эффективности использования имеющегося потенциала. Специалисты правительственных ведомств и промышленности после обсуждения тогда пришли к выводу о возможности выполнения 14 полетов МВКА в год без увеличения численности технического персонала и объема наземного стартового оборудования. По мнению фирмы Lockheed Space Operations,» являющейся головным подрядчиком НАСА по обеспечению предстартовой подготовки и пуска МВКА, одной из причин недостаточной эффективности функционирования стартового комплекса является высокий уровень сверхурочных работ, 68
который приводит к усталости и ошибкам персонала. Считается (возможным снизить уровень сверхурочны* работ с 10 - 12% до 6%, Для повышения оперативности при принятии решений и контроля выполняемых работ фирма монтирует АСУ второго поколения, позволяющую во многом отказаться от бумажной документации. Одновременно космический центр им, Джонсона разрабатывает и готовит к применению новую методику программирования, которая должна упростить и облегчить создание пакетов программ для каждого полета МВКА, По технологии НАСА цикл предстартовой подготовки МБКА должен занимать 81 сутки, в т.ч. 51 сутки - подготовка орбитальной ступени (ОС) в отдельном корпусе, 5 суток - в монтажном корпусе МВКА и 25 суток - на стартовой площадке, До 1986 г, подготовка ОС продолжалась 28 суток. Из-за дефектов материальной части подготовка полета STS-33 продолжалась 246 суток. Фирма Lockheed Space Operations предложила вести параллельную подготовку 3 ОС с использованием 7 тыс, чел, технического персонала от фирмы. Работы при этом будут проводиться в 3 смены с 7-дневной рабочей неделей как при эксплуатации аэропортов. В августе 1990 г, указывалось на возможность установки новых бортовых компьютеров общего назначения (БКОН) AP-101S на ОС уже в 1991 г, Используемые до этого БКОН были разработаны на уровне техники 60-х гг. Усовершенствованный БКОН имеет в 2,5 раза больший объем памяти и в 3 раза большую скорость выполнения операций. Для эксплуатации нового БКОН практически не потребуется изменять программное обеспечение. Новый БКОН, поставляемый фирмой IBM, имеет в 2 раза меньшие габариты и массу по сравнению с прежним, В 1990 г, БКОН использовались в космическом центре им, Джонсона для тренировок астронавтов. Между тем центр космических полетов им. Годдарда планирует летные испытания на МВКА процессора модели 860 Supermini фирмы Raythean, « изготовляемого по лицензии фирмы Digital Equipment и перезаписываемого оптического дискового запоминающего устройства с диаметром диска 133,35 мм. Запоминающее устройство фирмы Sundstrand имеет объем памяти 300 Мбайт. Считается возможным провести эти испытания в полете STS-39 с размещением оборудования в грузовом отсеке ОС. Этот полет ОС "Дискавери" выполняется в интересах МО США. Процессор модели 860 кос- 69
мического назначения с габаритами 203x279x508 мм рассчитан на отвод тепла с помощью теплопроводной поверхности без применения конвективного воздушного охлаждения, ВВС США планируют применение этого процессора также в других системах вооружения» Изменение условий охлаждения может быть, связано с нештатной ситуацией на борту ОС "Колумбия" в полете STS- 35, ' когда воздушные вентиляционные каналы компьютеров дисплейных блоков DDU управления телескопами во время астрономических наблюдений оказались забитыми волокнистыми материалами из ткани, бумаги и т.п. Астронавтам не удалось удалить эти пробки вакуум ированием. В результате произошел перегрев и отказ этих блоков. НАС А тогда приняло решение наводить телескоп ASTRO-1с помощью наземных средств. ОС "Колумбия" в этом полете была оснащена телескопами для наблюдений квазаров, пульсаров, черных дыр, галактик, суперновых звезд и т.п. объектов. В числе приборов были УФ-телес- коп университета им. Гопкинса, фотополяриметр университета шт. Висконсин, УФ-телескоп с преобразователем изображения в видимое от центра космических полетов им. Годдарда, широкополосный рентегновский телескоп от центра космических полетов им. Годдарда и т.д. Дисплейные блоки были поставлены фирмой MATRA (Франция). Фирма Dormer (ФРГ), поставила систему звездной ориентации, которая однако работала неудовлетворительно из-за недостатков . в программном обеспечении компьютера. Забитые волокнистыми материалами трубы не позволяли сбра* сывать избыточную воду за борт. Было принято решение собирать избыточную воду, полученную из атмосферного конденсата и мочи, в большой резиновый мешок. В качестве резервного варианта предусматривалось использование пластиковых сборников мочи старой конструкции. Наблюдатели отмечали, что нештатные ситуации с дренажом воды были и ранее. Так в 1984 г. было намерзание льда вокруг выходных патрубков воды на О£ "Дискавери". В январе 1990 г. на ОС "Колумбия'' изч-за забивания труб произошло подтекание воды под половой настил. Во время полета STS-28 в августе 1989 г. был успешно проведен эксперимент SILTS по определению температуры поверхности левого крыла ОС при гиперзвуковом обтекании при входе в атмосферу на спуске. ИК-камера была смонтирована в охлаждаемом кожухе на верхней части вертикального стабилиза- 70
г тора. Камера имела мозаичный приемник из 400 х 200 элементов. Полученные изображения использовались для оценки распределения температур по поверхности и в дальнейшем - для выдачи рекомендаций по изменению условий обтекания с целью снижения температур и по улучшению тепловой защиты отдельных участков. Испытания тормозного парашюта для ОС должны были начаться в июле 1990 г. на авиабазе Здвардс. Запланированы 8 посадок самолета В-52 с раскрытием парашюта при скоростях 259,3 - 370,4 км/ч. Нормальной посадочной скоростью ОС считается ^ 418,4 км/ч, однако самолет не может садиться со скоростью > 370,4 км/ч из-за ограничений по техническим характеристикам шасси. Специалисты надеются, что тормозные парашюты улучшат посадочные характеристики ОС. Эти испытания являются частью продолжающейся программы НАСА по повышению эксплуатационных характеристик и безопасности полета ОС. Опробование тормозного парашюта в условиях реального применения будет выполнено на новой ОС "Индева". В начале 1990 г» НАСА подписало соглашение с университетской корпорацией атмосферных исследований UCAR по использованию 5 отработавших внешних топливных баков (ВТБ) в качестве космических ллатформ. Входящие в UCAR 58 университетов объединены программой Space Phoenix научных исследований на уровне докторских диссертаций по атмосферным процессам. Административным руководителем программы Space Phoenix является фирма External Tanks, < которая будет обеспечивать подготовку и эксплуатацию на орбите систем, смонтированных на ВТБ* В ходе современных полетов МВКА ВТБ достигают скорости 99% от орбитальной и находятся в космосе *• 1 ч до входа в атмосферу и разрушения. В результате совместных работ UCAR,НАСА и ракетно-космических фирм должны быть созданы системы для ускорения ВТБ до орбитальной скорости и обеспечения связи, управления и функционирования в космосе. Сначала предполагается использовать ВТБ как не герметизированную платформу., В перспективе возможно превращение ВТБ в герметизированный модуль для выполнения работ, требования к которым не соответствуют условиям на ООКС, в т.ч. для экспериментов с клеточными культурами, для выращивания растений и биосферных экспериментов. Отработавший ВТБ имеет массу 34 т. Внутренний 71
объем составляет 2039 мЗ, Не исключается наличие остатков компонентов топлива до 10 т, Коммерческие эксперименты на ОС "Дискавери" в полете STS-41, основной целью которого был вывод КА "Улисс", свидетельствовали о возрождении коммерциализации космоса, осуществляемой с помощью центров содействия коммерциализации космоса НАС А, В 199 0 г. НАСА вложило в коммерческие программы 16 млн долл. Вклад со стороны промышленности США составил 32,1 млн долл» 16 центров НАСА подготовили 61 предложение, практическая реализация которых может дать ощутимый доход. В планах-графиках полетов МВКА по 1995 г. включительно запланированы более 150 коммерческих экспериментов на МВКА. Кроме того программы полетов орбитальных лабораторий "Спейслэб" включают проведение 81 коммерческого эксперимента. Ряд экспериментов будет проведен также на исследовательских ракетах, в условиях кратковременной невесомости на самолетах и в башнях свободного падения. Один из коммерческих экспериментов на ОС "Дискавери" в полете STS-41 был предложен Бэттеллевским институтом. Его целью являлось определение условий получения полимерных мембран, спрос, на которые все возрастает?. Объем/продаж мембран ожидается на уровне 1,5 млрд долл. На борту ОС находились 2 комплекта оборудования, основу которого составляли 3 цилиндрических баллона» Эксперимент начинался с вакуумирования самого большого баллона. Образец в виде геля из полимера и двух-компонентного растворителя помещался на рабочую пластину в одном из двух меньших баллонов. В третьем баллоне находилась вода. Затем открывался клапан, соединяющий вакуумированный баллон с баллоном с образц$м. Растворитель испарялся и на рабочей пластине оставалась тонкая полимерная мембрана. Для сохранения полученной в условиях микрогравитации структуры производили "закалку" мембраны водой из третьего баллона. Для оценки возможного старения структуры мембраны в одном эксперименте она не заливалась водой в течение 7 ч. Полученные мембраны исследовались в лаборатории Бэттедлевского института в КолумёуСе (шт. Огайо). Обнадеживающие результаты были полечены в первом испытании этой технологии в полете STS- З^кбгда получили очень однородные мембраны с экстремально мелкими порами. Еще одно летное испытание должно быть проведено в полете STS-43 на ОС "Атлантис". 72
Коммерческий эксперимент фирмы Genentech в полете STS- 41 имел своей целью оценку медикаментозных свойств протеина против деградации костно-мышечной системы и разрегулирования иммунной системы при длительном пребывании в условиях микрогравитации. Для этого 8 крысам был введен протеин, а другие 8 крыс находились в контрольной группе, v3tot эксперимент готовился фирмой совместно с центром по клеточным исследованиям при университете шт. Пеннсиль- вания и научно-исследовательским центром им. Эймса НАС А. В.А.Карелин ''Aerospace Daily", 1990, 155, <№ 14, 114 "Aviation Week and Space Technology", 1990, 132, N 1,89-90; N 3, 47; 133, N 17, 109. Ill; N 23, 46 '•Defense Daily", 1990, Ш, N 32, 257 "Interavia Air Letter", 1990, N 12043, « "Spaceflight", 1988, 60, N 12, 463; 1990, 32, N 8, 261 "Space Today", 1990, 5, N 11, 7 - 8 21, Пересмотр проекта ООКС '"Свобода" В связи с финансовыми затруднениями администрация президента Буша приняла решение произвести пересмотр проекта ООКС "Свобода", чтобы сократить на 6 млрд долл. затраты, доведя их до 31 млрд долл. Задачи ООКС будут сведены к проведению исследований по материалам и наукам о жизни. Пересмотром проекта предусматривается уменьшение размеров ООКС и упрощение ее конструкции. Предложения по изменению проекта должны были быть представлены конгрессу США в апреле 1991 г. К изучению предложений по изменению проекта администрация Буша привлекает ряд федеральных организаций, которые должны* определить соответствие пересмотренного проекта техническим, научным и финансовым требованиям. В соответствии с пересмотренным проектом не требуется постоянное присутствие, экипажа на борту ООКС. После 2000 г. на борту ООКС будет находиться экипаж численностью 4 человека (по первоначальному проекту численность экипажа была 8 человек). В связи с новым решением будут отложены запуски западноевропейского и японского модулей, 10-1 73
размеры которых превышают размеры модулей OGKG по пе-> ресмотренному проекту. По новому проекту в состав ООКС будет входить лабораторный модуль длиной 8,2 м, установленный на центральной раме длиной 90 м (по первоначальному проекту длина рамы была 150 м). К модулю должны быть прикреплены 6 (ранее было 8) панелей солнечных батарей, обеспечивающих получение 60 кВт электрической мощности (ранее мощность была 75 кВт). Для обеспечения энергопитания научной аппаратуры будет выделяться 30 кВт. По первоначальному проекту в состав ООКС , должны были войти лабораторный и жилой модули длиной 16 м. По пересмотренному проекту сборка центральной рамы должна производиться не на орбите, а на поверхности Земли. Ее доставка на орбиту должна производиться в грузовом отсеке МВКА "Спейс Шаттл". Для полного развертывания ООКС потребуется 23 полета МВКА (по первоначальному проекту требовалось 34 полета). Запуски МВКА для доставки на орбиту компонентов ООКС должны начаться в 1995 г., а в сентябре 1996 г. после совершения еще двух полетов МВКА должна начаться эксплуатация ООКС в режиме периодических посещений ее астронавтами. ООКС в первоначальной комплектации может быть собрана после 4-х полетов МВКА двумя астронавтами в течение 6 часов работы в открытом космосе. Б.И.Ермишкин " Flight International", 1991, 139, <№ 4258, 14 22. Аспекты безопасности в конструкциях СЖО обитаемых КА На 20-й Внутренней конференции по системам среды обитания (энвиронментным системам), состоявшейся в Виллиам- сбурге (шт. Вирджиния) 9-12 июля 1990 г., рассматривались проблемы разработки (Р) специальных систем безопасности в составе СЖО обитаемых КА различного назначения. В докладе Хаттенбаха и Орама из английской фирмы Nelson Space Services дается общий обзор проблемы, включая аспекты описаний одасных процессов, дозиметрического контроля и подавления опасных ситуаций на борту КА (возгорания, пожары, интоксикация, запыление и т.п.). Доклад Томаса из фирмы Brunswick Defence (США) концентрируется на 74
анализе проблем индикации возгораний и пожаров в условиях м икрогравитац ии# Общие положения. Существовавший в ранних Р общий подход к обеспечению безопасности в космических полетах - минимизация количества опасных материалов в обитаемых помещениях КА, по мнению авторов, с введением на КА длительного полета регенеративных СЖО не может быть выдержан. Многие из находящихся сейчас в Р физико-химических процессе» при осуществлении их в среде обитания неизбежно внесут элементы риска из-за химической или потенциально высокоэнергетической природы их содержания, а также потому, что они часто используют или производят соединения, которые при достаточно высоких концентрациях'могут быть опасны для человека. Стандарты, отражающие требование полного запрета на внесение чего либо опасного в среду обитания, практически невыполнимы и в конечном счете препятствуют перспективному развитию ценных промышленных отраслей в космосе. Особенно это относится к области лабораторных исследований (И) и экспериментированию, где пользователи космической техники должны иметь определенную степень свободы выбора химикалиев и процессов, зная, что размещение их требует дозиметрического контроля и связано с риском; С увеличением сложности КА и их СЖО систематическое точное определение величины и природы опасности для среды обитания будут приобретать, все большую важность для отработки стандартов и методик, i Стратегии контроля должны учитывать потенциальные возможности возникновения опасных ситуаций. Космической индустрии, по мнению авторов, еще предстоит Р обширного набора таких стандартов. Для ООКС "Свобода" располагаемое для этого время истекает. В таких условиях целесообразно использовать имеющиеся земные стандарты стран, где уже накоплен ценный опыт в таких отраслях промышленности, как например, нефтехимия, где разработаны системы и методы идентификации . Г1, опасных ситуаций и действий в опасных ситуациях на установках, которые функционируют в неблагоприятной среде (морские платформы на континентальном шельфе для добычи нефти и газа, нефтеперерабатывающие предприятия, угольные шахты и др.). Факторы опасности. Понятие "опасность" определяют как ситуацию, содержащую угрозу жизни или физической целости - *-> о 7Я
обитаемого космического помещения (уставов*»)» Жтжм си- туация может быть либо критичной, выражающейся в утрате или серьезном повреждении установки, либо катастрофичной, когда может быть потеряна сама жизнь или перманентно утрачена способность к жизни. Наиболее обычным подходом к идентификации опасности является классификация факторов опасности по их физическим характеристикам» Применительно к СЖО используются следующие категории факторов и их свойств: газы, жидкости и твердые вещества - свойства горючести, токсичности, коррозионности и комбинации этих свойств; пыль - горючесть и взрывоопасность; механические воздействия - повреждения внутренними или внешними 'агентами; радиация; прочие факторы. Классификация потенциальной опасности может включать: воспламенение статическим электрическим разрядом пыли, скопившейся в вентиляционных каналах; ограниченный взрыв паровой фазы; короткое замыкание в электрооборудовании^ утечки газов в определенном оборудовании СЖО (например, водорода при электролизе воды или окиси углерода - в перспективных процессах окисления твердым окислителем); возгорание древесного угля в устройствах контроля следов загрязнений; проливы и утечки химикалиев при экспериментах; падение давления в кабине из-за удара метеороида; внешняя радиация, которая может вывести из строя все детекторы. Описание опасности - метод, который может быть исподьт- зован для определения природы операционных опасностей, с которыми вероятна встреча в будущих космических миссиях и которые еще не появлялись, чтобы быть полностью развиты. В земных процессах (нефтехимическая и смежные отрасли) факторы опасности обычно подразделяются по наличию горючих газов, паров или пыли в определенных зонах ("зонная классификация*'). Нечто подобное может быть разработано применительно к обитаемым КА, где опасный фактор (например, горючий газ) может распространяться по всей площади модуля или ограничиваться отдельными помещениями (отсеками, корпусами приборов, стеллажами и т.п.)*. Когда размеры определены, может быть предпринято множество предохранительных мер, включая: - попытки уменьшить опасность, усиливая вентиляцию, чтобы рассеять огнеопасный газ; - перемещение всего оборудования, которое может содер- 76
жать источники воспламенения (искрообразование, высокотемпературные поверхности); - отделение источников воспламенения от потенциально опасных факторов ^ физическими средствами, такими как газонепроницаемые и противопожарные перегородки^ - точное определение оборудования, методы и детали конструкции которого специально предназначены для функционирования внутри опасной области. Теоретически подобные технические приемы можно использовать в космических обитаемых помещениях, если определены области, в которых вероятно присутствие горючих газов и материалов. В отличие от нефтехимических предприятий, где перерабатываемые материалы представляют основную опасность, СЖО и ее вспомогательное оборудование может представлять потенциальный источник риска в замкнутой среде, В космической среде обитания возможны воспламенения/пожары в областях вокруг устройств электролиза воды и восстановления СО2 (водород), в вентиляционных системах (пыль), в устройствах контроля загрязнений (углерод), а в будущем потенциально возможными источниками горючего материала станут еще реакторы Сабатье и автоклавы аэробных отходов, если их развернут на борту КА. , Авторы приводят примерные схемы, таблицы и описания возможной дислокации и размеров опасных зон по возгораниям и токсичности газов, а также низкому парциальному давлению кислорода применительно к СЖО некой абстрактной конфигура*- ции ООКС. Дополнительно могут быть определены еще другие зоны, где скопления газов и жидкостей могут представить токсическую опасность для экипажа. Например, лаборатории, где возможны местные проливы химикалиев, зоны перспективных процессов восстановления ССК/ из которых могут просачиваться СО и канцерогенные субпродукты, баки использованной для гигиенических нужд воды, где может скапливаться сероводород (продукт деятельности бактерий) и др. Контроль и подавление опасности. Чтобы обеспечить безопасность в обитаемых помещениях КА, все площади, независимо от их классификации, должны постоянно контролироваться. Система детектирования должна обнаруживать ранние стадии возгорания (дым), огонь и скопления газов (огнеопасных и токсичных). Необходим также контроль за вредными жидкостями (включая нелетучие) и частицами, так как они случайно могут попасть в обитаемое помещение в результате 77
деятельности лабораторий, управления отходами и при работах по содержанию помещения. Система должна также иметь входы ручной тревожной сигнализации для предупреждения о случайных непредвиденных происшествиях всех членов экипажа. Выбор и расположение детекторов дыма, гаэа и др, должны учитывать отсутствие естественной конвекции в условиях невесомости. Все известные виды опасностей, такие как утечка водорода из регенеративных устройств восстановления атмосферы, должны индицироваться и подавляться преимущественно по сигналам специальных местных датчиков, а не таких централизованных устройств, как масс-спектрометры. Применительно к электронным системам это правило должно распространяться на уровень укладок и приборных панелей. Должны быть обеспечены или рассмотрены следующие возможности: - подразделение установок на определенные зоны тревожной сигнализации и управления подавлением опасности; - в каждой зоне должно быть размещено не менее 2-х датчиков; - сигналы предостережения и задействование средств должны подтверждаться системой выбора (отличающей m от п); - контуры чувствительных датчиков должны иметь средства самоконтроля и самовосстановления; - детекторы должны обладать способностью инициировать действия инициирования-отключения. Системы безопасности, которые постоянно контролируют потенциально • опасные проявления, должны реагировать на любое происшествие, которое угрожает целости установки и, как следствие, человеческой жизни, при обеспечении контроля экипажа за их правильным функционированием. Некоторые виды факторов опасности, как например, удар метеороида и. падение вследствие этого давления в кабине, представляют собой события, на которые система может среагировать лишь после того, как они произошли. Другие виды - как проливы жидкостей в . лабораторных помещениях или воспламенения, должны быть детектированы прежде, чем они станут критичными или катастрофичными. Усложнение космических миссий потребует Р полностью дублированных систем, объединяющих функции множества отдельных секций управления и контроля безопасности в интегрированное целое. При этом в зависимости от степени опасности а важности для экипажа функционирования объекта, где детектирована опасность, может быть применена его изоляция 78
при продолжений функционирования (например, утечка водорода из электролизера) или отключение, если дальнейшее его функционирование утратило значение из-за некоторых других событий (например, общее падение уровня электроснабжения). Авторы приводят ряд таблиц и принципиальных схем интеграции секций управления в качестве примеров, иллюстрирующих общие подходы, которые сочетают разнесение элементов и подсистем обеспечения безопасности по помещениям и объектам КА с интеграцией их в единую систему безопасности. В аспектах пожаро- и токсической безопасности особо выделяются проблемы детектирования возгораний в условиях микрогравитации. В числе средств подавления опасных факторов на КА могут использоваться - подача СС^, ( подача инертного газа, разгерметизация, выключение агрегатов, отключение питания, вентиляция и др. Приводится иерархическая схема защитных мер для постоянно обитаемого космического помещения с регенеративной СЖО, включающая позиции нормального функционирования, 5 уровней отключения элементов оборудования и для случаев неустранимой опасности - аварийную эвакуацию помещения с использованием средств индивидуальной защиты, эвакуации и спасения экипажа. Подсистема детектирования возгораний должна входить составной частью Управляемой экологической СЖО (ECLSS) К А. Основное требование к этой подсистеме - обеспечение предупреждения о предстоящей опасности прежде, чем произойдут серьезные повреждения, и достаточно своевременно для успешного контроля ситуации при исключении ложных сигналов тревоги. Последнее представляет особые трудности. Так, если отрегулировать чувствительный датчик так, чтобы он не реагировал на обычный кухонный дым, он может не дать раннего пре- дупреждени реального возгорания или предотвратить серьезное повреждение. Еще до начала Р МВКА "Спейс Шаттл" при проведении моделирования на имитаторах обитаемых космических кабин разработчики встретились с рядом проблем использования детекторов возгораний в замкнутых СЖО. . Ложные сигналы пожарной тревоги поступали при снижении давления в кабине или скорости воздушного потока в вентиляционных каналах. Избавиться от них можно было только путем снижения чувствительности датчиков. Так как испытания в имитаторах кабин проводились при сравнительно небольших объемах помещений и 24-часовой про- 79
должительности работы в них экипажа, вероятность развития необнаруженной пожарной опасности была минимальна. К тому же эвакуация экипажа могла быть выполнена очень быстро* На КК "Меркурий", "Джемини" и "Апполон" расчет делался на способность детектировать пожароопасность членами экипажа. В ОЛ "С^айлэб" имелись УФ-детекторы, но задача раннего предупреждения и подавления огня опять же возлагалась на экипаж. И и Р в области систем детектирования и раннего предупреждения о пожаре для программы "Спейс Шаттл'' начались в 19 70-х гг. в Брунсвике и наибольшее развитие получили в экспериментах на борту МВКА и ОЛ "Спейслэб". Детектирование воспламенения до того, как в поле зрения появится дым, вспышка или устойчивое горение, в настоящее время более важно, чем когда либо ранее из-за длительной изоляции перспективных КА. Раннее предупреждение имеет для них большое значение, так как предоставляет время для принятия эффективных решений и действий по защите от огня. При этом уменьшается также масса загрязняющих веществ, которые попадают в атмосферу кабины экипажа и должны быть выведены Управляемой экологической СЖО. р эффективной системы детектирования неосуществима без моделирования опасных факторов, создающихся внутри полномасштабных моделей и количественного анализа всех составляющих образующихся продуктов. Неизученные пока воздействия микрогравитации на процесс горения, естественно, увеличивают трудность . подтверждения требуемых характеристик и критериев системы чувствительных датчиков без экспериментов в полете. Документально установлено, что в первоначальной фазе зарождения фактор опасности пожара выражается в появлении частиц субмикронного размера, а по мере развития процесса размеры частиц увеличиваются из-за роста выброса энергии и агломерации. Для индикации присутствия таких аэрозолей в промышленности используются 2 типа датчиков - ионизационные камеры и фотоэлектрические элементу. Однако наличие в атмосфере неопасных частиц (например, пыли) может вызывать у детекторов с датчиками этих типов ложные срабатывания. Сравнительные экспериментальные И показали более раннюю реакцию на зарождение опасных ситуаций датчиков ионизационного типа, которые и были установлены в подсистемах детектирования СЖО МВКА. Результирующая конструкция детектора для МВКА, использующая датчик с двойной ионизационной камерой, включает се- 80
паратор восходящего потока, отклоняющий неопасные аэрозоли от чувствительного датчика, через который в результате проходят только частицы, ассоциирующиеся с ранней фазой пожара. Поток сепарации создается небольшой встроенной 3-лопаст- ной вакуумпомпой производительностью 5-6 л/мин. Ее функционирование не оказывает усиливающего воздействия на состав отбираемой воздушной пробы из потока. Изоляция воздушной камеры от окружающей среды позволяет ей работать в высокоскоростных потоках без возмущений ионизирующего электронного поля. Сепарация частиц производится по диапазонам размеров в аэрозолях, формирующихся при горюний различных материалов КА (средний размер в начальной фазе 0,4 мкм), частиц нормального фона (1,0 мкм). Испытания показали, что существует определенное различие между размерами не только частиц начальной фазы возгорания и фона, но также частиц этой первой фазы и частиц второй самоподдерживающейся фазы горения. Пиролитический процесс в первой фазе не самоподдерживается и пиролиз прекращается с прекращением притока тепла извне. Во второй фазе генерируемого в процессе тепла достаточно для инициирования дальнейшего пиролиза без притока в материал дополнительного тепла извне* Было обнаружено, что для первой фазы характерен выброс частиц с доминирующим размером в диапазоне 0,1 мкм, а переход ко второй фазе характеризуется увеличением количества частиц размерами, близкими к 1,0 мкм. Сопоставление относительной концентрации частиц размером 0,8- Сло и размером 0,1 мкм - Сл t показывает, что в первой фазе Cq q/Cq j< 1, «а при переходе ко второй фазе Система детектирования пожара для МВКА состоит из сети, включающей 9 чувствительных датчиков, из которых по 2 размещены в каждом из 3-х основных приборных отсеков, а остальные 3 в воздушных каналах летной палубы. Аналогичная система с бню датчиками установлена на ОЛ "Спейслэб": по 2 устройства, дублирующих одно другое, размещены во входных воздуховодах 2-х приборных стеллажей и 2 •*• на общей подпалубной площади. Современные спесйфикации для ООКС "Свобода" содержат требования к трем типам датчиков: пламени, тепла и аэрозолей. Датчик пламени срабатывает при размерах пламени 0,09 м2 на расстояний 15 м. Датчик теплового типа срабатывает при пороговом значении темпа нарастания температуры 8 С0 /мин. 81
Критерий срабатывания датчика аэрозольного типа при пороговом значении затемнения 1,64% непрозрачности на метр и плотности частиц 5,3х 1О10 на 1 м3. Определены зоны срабатывания датчиков этих типов или их комбинаций для МВКА и ООКС, обеспечивающие защиту от ложных срабатываний и минимизацию повреждений в случаях реальной опасности. И горения в условиях микрогравитации пока ограничивались проведенными НИЦ Льюиса испытаниями в шахтах свободного падения, на пикирующих самолетах и ОЛ "Спейслэб". Малая продолжительность невесомости в этих испытаниях ограничивала объем записи данных и несколько снижала количество измеряемых параметров. Типы горючих также ограничивались в основном тонкими твердотельными образцами. Проблема состоит в выяснении вопроса о способности продуктов горения к миграции от своих источников к местам дислокации детекторов при отсутствии влияния на их перемещение поддерживающих сил конвекции. Проведенные испытания в полностью закрытом помещении (куб размерами (v3 м) с целью определения времени срабатывания детекторов дыма в зависимости от их расположения от источника возгорания при отсутствии поддерживающей конвекции. Источник возгорания состоял из небольших проволочных катушек, постепенно перегружаемых подаваемым в них током до тех пор, пока не произойдет разрушение изоляции. Катушки размещались в нескольких местах - от пола до потолка. Результаты показали, что раннее образование субмикронных аэрозолей (не подверженных гравитации) характеризуется отходом частиц от поверхности материала во всех направлениях со скоростью, достаточной для их обнаружения всеми датчиками с разницей во времени, измеряемой секундами. Исследователи на этом основании предполагают, что отсутствие поддерживающих сил в условиях микрогравитации не пред-* ставит серьезной проблемы для раннего детектирования пожарной опасности, если выбор размещения датчиков произведен правильно. Однако проблема в целом на может все же считаться реше- ной до получения результатов испытаний в условиях, точно соответствующих обстановке на орбите. При этом приборное обеспечение должно включать, как минимум, набор датчиков, реагирующих на: концентрацию аэрозолей и распределение в них частиц по размерам; состав газов; профили температуры; проз- 82
рачность и скорости воздушных потоков. Все эти параметры должны измеряться на нескольких дистанциях от источника и соотноситься с временем. Источники возгораний также должны быть тщательно отобраны, чтобы как можно точнее представлять возможные опасные события. Концепции систем детектирования пожаров для перспективных КА. Проектирование эффективной системы детектирования пожаров для перспективных КА должны использовать опыт МВКА"Спейслэб", однако эксплуатационный ресурс, расход электроэнергии и требования к управлению при длительном пребывании в космосе предполагают новую систему критериев. В Брунсвике были предложены несколько концепций систем детектирования й раннего предупреждения, использующих те же черты, что и детекторы МВКА, но приспособленные к йо- вым условиям: 1. Базой системы является многотрубная пневматическая подсистема отбора проб с вращающимся , клапаном, соединенным с одним датчиком. В принципе система логична, однако добавленный в ее конструкцию клапан снижает ее общую надежность и несколько увеличивает время задержки срабатывания из-за длительности прохождения проб по трубам и продолжительности цикла клапана. Преимущество концепции - возможность исйользовать в детектирующем центре разнообразные чувствительные датчики опасности. 2. Многотрубная концепция, отличающаяся от первой исключением вращающегося клапана и присоединением трубопроводов всех датчиков (до 40) к магистрали с одной общей помпой, которая для повышения надежности дублирована резервной помпой. 3. В третьей концепции помпа полностью исключена и заменена другим источником прокачки воздуха через систему детектирования. Датчик просто присоединен к уже имеющемуся источнику отрицательнрго давления в одной из систем контроля среды, что обеспечивает требуемый перепад давления для сепарации частиц с высокой чувствительностью и без ложных сигналов. В заключение исследователи приходят к выводу, что опыт эксплуатации систем индикации пожара на МВКА "Спейс Шаттл" и ОЛ "Спейслэб" должен использоваться как база для определения основы требований к аналогичной системе GOKC "Свобода", а опыт эксплуатации систем этой ООКС - для ело- 83 11-2
дующего поколения систем т.д. Реальный ответ на потенциальные проблемы детектирования пожаров в условиях микрогравитации может быть получен лишь после проведения соответствующих экспериментальных И на борту комплекса МВКА "Спейслэб" в орбитальных полетах. Есть основания полагать, что горение в невесомости на ранних стадиях аналогично этим процессам в условиях земной гравитации, а следовательно современный уровень развития чувствительных датчиков может обеспечить адекватную степень безопасности КА. Б. А.Булатников HSAE Technical Paper Series", 1990, № 901215, 1 - 9; № 901248, i - 12 23. Регенеративная система удаления углекислого газа для ОС МВКА "Спейс Шаттл" продленного орбитального полета НИЦ им. Джонсона (НАСА) ведет разработку по контракту с фирмой Rockwell International и ее субподрядчиком Отдедением Hamilton Standard фирмы United Technology Регенеративную систему удаления углекислого газа - РСУУ (RCIJS), i которая будет установлена на ОС МВКА "Спейс Шаттл". Это является частью программы ОС увеличенной продолжительности - OCyn(EDO - Extended duration orbiter ) орбитального полета, В системе РСУУ регенерируется и повторно используется адсорбирующий материал (твердый пористый инертный субтрат - амин, покрытый полиэтиле ним ид ом), размещенный в двух раздельных кюветах. Субстрат состоит из микросфер сложного акрилового эфира диам* 0,5 мм. Суммарная площадь поверхности этих микросфер 283,5 м2/смЗ. Полиэтиленимидное покрытие (PEI -18) имеет молекулярную массу 1800 и вносится в субстрат через защищенный патентом процесс. Конечный продукт HS-C - сорбирующий материал, состоящий из пористых пузырьков с тонким аминовым покрытием. Суммарная площадь поверхности 198,6 м^/см^. Когда воздух из кабины проходит через сорбирующий материал, вода и углекислый газ соадсорбируются в него, выделяя при этом 696-9 28 кДж/кг углекислого газа и 2552 кДж/кг воды. Кюветы поочередно через систему клапанов управления сообщаются с атмосферой кабины экипажа, адсорбируют воду и 84
углекислый газ, а затем сообщаютсяс забортным вакуумом, куда дееорбируются газ и вода. Воздух .атмосферы кабины забирается из существующей системы обновления атмосферы ОС, продувается через одну из кювет и возвращается в кабину. В это время вторая кювета проходит вакуумную десорб- ционную часть процесса, выделяя через открытые вакуумные клапаны в космический вакуум адсорбированные вещества и тепло, получаемое от первой кюветы. Вакуумная часть процесса продолжается 13 мин., по истечении которых клапаны изолируют обе кюветы и на протяжении 90 с компрессор снижает давление в первой кювете, а затем через другой клапан давление в обеих кюветах выравнивается. После этого клапаны устанавливаются в положение, обеспечивающее экспозицию кюветы, прошедшей адсорбционную часть цикла, в космический вакуум для десорбции, а десорбиррванная (вторая) кювета воспринимает поток воздуха из атмосферы кабины. Затем цикл повторяется и кюветы снова меняются ролями. Общая продолжительность рабочего цикла составляет 30 мин. РСУУ на ОС МВКА будет размещаться под средней палубой перед абсорбером с гидроокисью лития (LiOH ) и устройством контроля температуры в кабине. Так как для функционирования РСУУ требуется космический вакуум j предполагается сборку абсорбера с гидроокисью лития оставить на месте и использовать гидроокись лития на стартовом участке и при входе ОС ,в атмосферу, а также в качест.ве резервной системы на случай отказа РСУУ, Современные планы предусматривают оставить на борту ОС запас гидрида лития, достаточный для 3-су- точного полета. Замена существующей системы обновления атмосферы в ка-^ бине экипажа с соответствующим запасом гидрида лития в канистрах на систему РСУУ дает существенную экономию стартовой и посадочной массы ОС, а также, что весьма существенно для увеличения продолжительности орбитального полета, экономию объема хранилищ канистр с гидридом лития. При использовании системы РСУУ планируется довести продолжительность орбитального полета ОС сначала до 18, а в перспективе до 30 сут. Первая оценка системы РСУУ в удлиненном орбитальном полете планируется на март 1992 г. Б.А.Булатников "SAE Technical Paper Series", 1990, № 901292, 117 - 131 85
24. Перспективные космические двигательные установки В обзоре возможных технических решений по двигательным установкам (ДУ) будущих космических экспедиций президент фирмы Forward Unlimited акцентировал внимание на необходимости поиска экономически выгодных, средств транспортировки полезных нагрузок (ПН), в т.ч. и по программам в рампах гражданской инициативы по исследованию космоса (SEJ) Дж.Буша, Считается, что технические возможности химических РД могут быть существенно повышены за счет применения новых топлив. В настоящее время наиболее высокоэнергетичным топливом признан состав "жидкий кислород + жидкий водород" с уд. импульсом до 500 кгс. с/кг. Основной целью осуществляемой программы поиска систем с высокой энергетической плотностью IIEDM является синтез новых соединений и определение условий их применения. Так по теоретическим представлениям перспективным компонентом может быть тег- раводород (молекула прямоугольной структуры с 4 водородными атомами, находящаяся в возбужденном состоянии), однако расчеты на ЭЦВМ показали очень малое время существования таких молекул, подтвердив тем самым невозможность нахождения таких молекул в природе. Исследования в этом направлении привели к синтезу таких веществ как несимметричная перекись азота a-N^CU, Li-J.IjFN^H З^Ве^.Теоретически B^Be-j имеет энтальпию образования 238 ккалАюль и при разложении должен развивать уд. импульс > 600 кгс.с/кг. Полученный FINU стабилен при низких температурах и находит применение как компонент топлива для химических лазеров и ВВ. Атомарный водород со спиновой поляризацией, потенциально позволяющий достигнуть уд. импульс 2100 кгс.с/кг, был получен в количестве, достаточном для взрыва в стеклянном сосуде Дьюара. Поскольку концентрация атомарного водорода быстро падает с ростом частоты соударений трех тел, то повышение плотности с ростом давления, будет приводить к быстрому .исчезновению атомарного водорода. Необходима разработка специальных технологических приемов для исключения соударений атомов. Только после этого можно будет рассматривать атомарный водород как потенциальное горючее. Металлический водород с плотностью ИЗО кг/м3 при его применении может обеспечить уд. импульс М.700 кгс.с/кг. 86
К настоящему времени имеются только микрообразцы этого вещества, полученные при давлениях >300 ГПа. Практическое его использование будет возможно только после решения ряда технических проблем крупномасштабного производства, хранения и обращения с ним. Указывается на возможность использования в качестве горючих кубенов, имеющих кубическую структуру из углеродных атомов, однако выигрыш от их применения, по-видимому, будет небольшой по сравнению с топливом ''жидкий кислород + жидкий водород'7. По мнению президента фирмы за последние годы достигнут значительный прогресс в разработке лазерно-термических ДУ. Большое внимание уделялось ДУ плоской схемы, когда блок" аблирующего твердого , даиочего тела облучается по плоской торцевой поверхности. В качестве рабочих тел могут найти применение лед или терморазлагающиеся пластики. Рабочий цикл представляется состоящим из двух лазерных импульсов: Первый лазерный импульс испаряет микротонкий слой твердого вещества, в результате чего образуется слой газа на поверхности. Вторым лазерным импульсом этот слой газа нагревается до очень высокой температуры, вызывая вэрывоподобное расширение газа и создание силы тяги. Взрывное расширение газа.происходит так близко от поверхности блока, что сопла 4не требуется. Вектор тяги всегда направлен по нормали к плоскости блока и не зависит от угла падения лазерного луча, позволяя ЛА двигаться под углом к лазерному лучу. Сдвоенные лазерные импульсы можно посылать с частотой 100 - 1000 Гц. Считается . возможным управлять направлением полета Л А с Земли путем смещения оси лазерного луча от центра плоской торцевой поверхности. Это позволит отказаться от бортовой системы наведения. Масса ПН зависит от мощ^- ности лазера: выходной мощности 20 МВт достаточно для вывода ЛА с массой 150 кг и массой ПН 20 кг. Макс, ускорения будут сравнимы с достигаемыми при использовании . химических РД. Во второй принципиальной схеме лазерно-термических ДУ передача энергии излучения рабочему телу происходит посредством фокусирования излучения в центральной части потока рабочего тела. Считается возможным получать тяги порядка 10 Н при уд. импульсе 1000 кгс. с/кг при применении водоро- 87
да в качестве рабочего тела. Такие ДУ могут быть использованы для транспортировки ПН с низкой околоземной орбиты на геостационарную орбиту. При использовании лазеров с выходной мощностью 10 - 100 МВт возможен вывод небольших ПН с Земли. Пусковая установка мощностью 20 МВт при 100 пусках в день с ПН 20 кг сможет за год вывести на орбиту несколько сот тонн ПН, Более мощные пусковые установки, напр, порядка ГВт, могут обеспечивать вывод многотонных ЛА. В своем обзоре президент фирмы Forward Unlimited исключил из рассмотрения электроракетные двигатели, считая их достаточно хорошо разработанными и имеющими свое место в двигателестроении. Одновременно с этим он исключил из рассмотрения возможность обеспечения ЛА энергией с Земли с помощью направленного микроволнового излучения. По предложению фирмы Microwave Power Transmission Systems такая система может быть использована для . межорбитальных КА перехода с низкой околоземной орбиты на геостационарную- орбиту. При этом предполагалось применение ионных электроракетных двигателей (ИЭРД). Для доставки на геостационарную орбиту ПН 100 т и обратно на низкую околоземную орбиту 25 т потребуется КА с сухой массой 42 т, из которых 14 т составит масса приемной антенны с выпрямительными контурами, 14 т - масса 500 ИЭРД и 14 т - масса несущей конструкции. Приемная антенна рассчитывается на выходную мощность постоянного тока 20 МВт * при поверхностной плотности потока излучения на антенне 400 Вт/м^ и площади антенны 50000 м2# ИЭРД должны работать на ксеноне и развивать уд, импульс 4200 кгс*с/кг. Каждый ИЭРД на мощность 40 кВт с диаметром пучка 50 см будет иметь массу 28 кг. При одновременной работе 500 ИЭРД будут создавать тягу 750 Н, обеспечивая ускорение сухой массы КА 0*0178 м/с2. Для достижения геостационарной орбиты потребуется 72 ч. Для этого потребуется масса рабочего тела 27,5 т. На Земле в экваториальной области предполагается разместить по меньшей мере 4 иэлучательных станции с антенной площадью на каждой 1400 х1400 м. Для передачи энергии предпочтительно использоваоъ частоты в диапазоне 3 ГПь В этом случае на передачу энергии не будут оказывать влияния атмосферные условия, и потери на поглощение энергии молекулами газов в атмосфере будут минимальными. В солнечно-термических ДУ используются большие развертываемые фокусирующие зеркала для концентрирования солнечного 88
излучения на приемнике-теплоой^еннике. Полученным теплом нагревается водород, который истекает из сопла создает тягу. В середине 80-х гг. была изготовлена ДУ малой тяги с полостным приемником, в котором по периферии полости размещались рениевые трубки с протекающим по ним водородом. На полости концентрировалось излучение . мощностью 20 кВт. Такая ДУ развевала тягу 4,45 Н при уд. импульсе 650 кгс.с/кг.'Тог&а же был изготовлен развертываемый концентратор диаметром 3 м, обеспечивающий концентрирование излучения в 12000 раз. Разработан неосесимметричный концентратор 4x6 м, Показана возможность изготовления натурных неосесимметричных концентраторов размером 30 м на тепловую мощность 1,5 МВт, что достаточно для работы 2 РД с тягой 222,5 Н при уд. импульсе 900 кгс.с/кг. Ядерные ракетные двигатели (ЯРД), разрабатывавшиеся в 1959-1972 гг. по программам "РОВЕР" и "НЕРВА", показали практическую возможность такой реализации ядерной энергии. Возобновленные в последние годы работы по этим программам направлены на создание двухмодового ЯРД, который сначала функционирует как ядерно-термический РД с высоким уд. импульсом и большой тягой для быстрого перехода с низкой околоземной орбиты на траекторию межпланетного полета, а затем как ядерно-электрический РД с малой тягой. Считается, что по сравнению с оснащением К А для возвращаемого полета на Марс химическими РД стартовая масса К А на низкой околоземной орбите за счет ЯРД уменьшится в*в раза. Ведутся исследования ядерного реактора с радиальным течением рабочего тела на выходную температуру 3200 К при давлении 0,07 МПа для ЯРД суд. импульсом 1250кгс.с/кг. При таком ЯРД будет обеспечена тяговооруженность, достаточная для пилотируемого полети на Марс. ЯРД рассчитывается на работу в двух режимах. При дросселировании до давления 0,0007 МПа уд> импульс возрастает до 1500 кгс.с/кг. На этом режиме ЯРД будет работать после достижения второй космической скорости. Непрерывная работа ЯРД на режиме малой тяги позволит сократить время перехода до Марса до .< 100 дней. Современный реактор для такого ЯРД, заполненный шаровыми твэлами, на тепловую мощность 300 МВт имеет диаметр 56 см и длину 102 см. Для решения ряда космических задач предложены поводке - вые (тросовые) схемы метания КА, в т.ч. для метания КА на геостационарную орбиту. Для этого от ООКС или орбитальной 12-1 89
ступени МВКА на низкой околоземной орбите вертикально вверх на тросе отводится межорбитальный КА, При отсоединении от троса межорбитальный К А приобретает импульс для перехода на более высокую орбиту, а ООКС - теряет импульс и переходит на более низкую орбиту. Для такого перехода РД на межорбитальном К А не требуются. Аналогичный принцип считается возможным применить для транспортировки ПН по межпланетной траектории, напр, с низкой орбиты Марса на низкую околоземную орбиту. Необходимые для этого импульсы могут быть получены за счет раскрутки ПН сначала на тросе длиной 940 км вокруг Фобоса, а затем на тросе длиной 6100 км - вокруг Деймоса. Для троса предлагается использовать материал Spectra, прочностные характеристики которого выше, чем у кевларового троса. Считается возможным по такой схеме транспортировать массы ПН до 10 т. При этом масса тела, от которого отрывается ПН, должна быть не менее 300 т. Не ослаоляется интерес к разработке солнечных парусов, обеспечивающих движение КА за счет светового давления. Такой парус с изменяемым углом его плоскости к направлению солнечного излучения предлагается применить для -регулирования орбитальной скорости ИСЗ. В 1976 - 1977 гг. были выполнены проектные работы по квадратному парусу и 12-лопастному гелио-роторному движителю применительно к использованию в программе полета к комете Галлея. Первый модельный солнечный парус для экспериментальных проверок условий компоновки, развертывания и т.п. был изготовлен в 1981 г. Новый тип солнечного паруса, названного солнечно- фотонным двигателем был предложен в 19S8 г. Отмечается возможность использования солнечных парусов при проведении исследований Солнца: устройство, оснащенное таким парусом, может зависать над выбранной точкой поверхности Солнца вследствие компенсации силы притяжения планеты силой давления света. В магнитном парусе используется контур из высокотемпера'-- турного сверхпроводящего материала, в котором поддерживается постоянный ток для создания магнитного поля. Взаимодействие магнитного поля контура с проходящими через его плоскость электрически заряженными частицами солнечного ветра приводит к отклонению этих частиц и возникновению силы реакции на контуре. , Возникающая сила тяги пропорциональна площади контура, а масса - периметру контура, так что отношение 90
" тяга/масса для магнитного паруса на порядок величины выше, чем для солнечного паруса. Выполненные недавно расчеты показали возможность создания экранированных от нагрева Солнцем кабелей с пассивной тешюизоляцией, внутри которых можно поддерживать температуру 65 К для получения эффекта в вые окотемпературной сверхпровод им ости • Вместе с тем при проектировании крупногабаритных объектов типа солнечных парусов, концентраторов солнечной энергии, радиаторов и т.п. необходимо учитывать высокую вероятность их повреждения искусственными орбитальными объектами (ИОО), возникшими в результате подрыва верхних ступеней ракет-носителей, разрушения отработавших ресурс ИСЗ и т.д. По состоянию на 1990 г. принималось во внимание существование 3,5 млн. ', ИОО, 2450Q из которых имеют размер 10 мм и более. Применительно к использованию аннигиляции антиматерии в качестве способа достижения высоких уд. импульсов предлагаются технологии получения "антиводорода с помощью лазерных излучений. Лазеры должны работать на энергии, получаемой от Солнца, и размещаться на околосолнечной орбите. В соответствии с выполненными расчетами по схемам космических установок HORA и L9B для получения 20 т антиводорода ва 20 лет потребуются 200 солнечных спутников с производственными установками с обшей массой 6.10^ Тв Разработаны общие предложения по КА с аннигиляционным РД с экипажем *v 1000 чел. для полета за пределы Солнечной системы на расстояние 10 световых лет, которое считается возможным преодолеть за 33,Л года с учетом времен разгона до околосветовой скорости и торможения. Расход антиводорода будет составлять 11,8 кг при тепловой мощности РД 6,4д105 тВт, что потребует запаса антиводорода на борту 20.10® т. Для получения такого количества антиводорода потребуются производственные установки на околосолнечной орбите с общей массой 6Д011 т. Имеются работы по обоснованию применимости термоядерных РД, возможностей использования для движения К А кривизны космического пространства и т.п. В.А.Карелин "Aerospace America", 1990, 28, N 7, 60 - 64 "AIAA Paper", I988f N 3170 "Astronautik", 1989, 26, N 1, 9 - 12 "Flight International", 1990, 131, N 4215 12-2 . 91
25, Промышленность бустерных РДТТ МВКА США на начало 1991 г. Хотя 29 сентября 1988 г. возобновились полеты МВКА США, оснащенных модернизированными бустерными РДТТ, однако выполненные с этого времени полеты показали, что не все проблемы решены. Еще в конце декабря 1987 г. дефек- тация после огневого испытания модернизированного бустер- ного РДТТ выявила повреждения внешнего кольца гибкого кожуха, защищающего деформируемое поворотное соединение утопленного сопла с корпусом. Повреждение могло быть следствием большой разности давлений между камерой сгорания и полостью поворотного соединения с начальным объемом 62,73 л, хотя зга полость сообщается с камерой сгорания посредством 36 каналов диаметром 7,9 мм каждый. Дефектация показала, что эти каналы забиты шлаком. Считается, что сочетание нагрузок от разности давлений и от перемещений поворотной части сопла и вызвало повреждения внешнего кольца. Фирмой Morton Thiokol экспериментально и теоретически были изу-^ чены режимы работы полости поворотного соединения, в т.ч. с втыканием запыленных горячих газов из камеры сгорания через узкие каналы. Эксперименты проводились на модельном РДТТ. В них продукты сгорания алюминизированного твердого топлива заполняли цилиндрические емкости объемом 1,5 л каждая. Установлено, что забивание каналов оксидом алюминия наступало на 20 с работы РДТТ. Теоретически рассмотрен процесс течения двухфазной смеси с полужидкими шлаковыми частицами в каналах диаметром 7,9 мм и длиной 96,9 мм. Показано, что длина пробки, может достигать ^45 мм. В марте 1989 г. отмечалось, что разрушение теплоизоляции носовой части бустерного РДТТ могло быть причиной повреждения плиток теплозащитного покрытия орбитальной ступени (ОС) "Атлантис" в декабре 1988 г. Изоляция разрушилась на 85 с полета при скорости М = 2,5. Послеполетный осмотр ОС выявил ^700 выбоин в плитках покрытия. На них были обнаружены небольшие частицы теплоизоляции и краски с бустерного РДТТ. Установлено, что технологические режимы нанесения теплоизоляции РДТТ были на пределе допустимых. Материал- теплоизоляции РДТТ MSA- разработан в центре космических полетов им. Маршалла и изготовлялся фирмой USBI. * 92
В ноябре 1989 г, было закрыто предлрийтие фирмы Avtex Fiberst < поставлявшее вискозное волокно для производства сопл бустерных РДТТ. Причиной закрытия послужили неоднократные сбросы хлорированного дифенила в р. Шенандоа в период 1985 - 1989 гг. Окружным судом Ричмонда на фирму наложен штраф 3 млн долл. НАСА было вынуждено искать новых поставщиков. Одним из возможных претендентов стала фирма North American Rayon# i По контракту НАСА фирма Morton Thiokol проводила оценку готовности претендента к началу выпуска вискозного волокна соответствующего качества в +* июне 1991 г, В декабре 1989 г. планировалось начать испытания модельных РДТТ с соплами, изготовленными с применением новых волокон. Первое огневое испытание сопла натурных размеров намечалось на октябрь 199 0 г., а третье - на апрель 1991 г. Огневые испытания проводятся ; на стендах фирмы в. Brigham City (шт. Юта). Из полученных вискозных волокон сначала изготовляется ткань, которая карбонизируется и пропитывается неполимеризованной эпоксидной смолой. Такой препрег послойно укладывается на оправку по профилю сопла и затем полимеризуется. В ноябое же J.989 г. перед . полетом МВКА STS-33 с ОС "Дискавери* с полезной нагрузкой МО США пришлось заменить один из двух электронных блоков управления на бус- терном РДТТ. Для замены был взят блок от РДТТ для следующего полета. Еще в августе 1989 г. НАСА выпустило запрос на предложения для участия в конкурсе на контракт на разработку, проектирование, испытания, аттестацию и поставку перспективного бустерного РДТТ ASRM для МВКА. В мае 1990 г. НАСА заключило контракт с фирмой Lockhee'd Missiles and Space. В объем контракта стоимостью 971 млн долл. входит изготовление 20 РДТТ в течение 5 лет. Из них 12 будут использованы для полетов МВКА, а остальные 8 - для проведе, - ния огневых испытаний и аттестации. "Первый полет МВКА с ASRM намечен на 1995 г. Планируется продолжение работ, включающее изготовление и поставку еще 88 бустерных РДТТ ASRM. ^Считается, что применение ASRM позволит повысить грузоподъемность МВКА на 5,443 т. Изготовление ASIIM планируется организовать на новом предприятии в Йеллоу-Крик. Строительство предприятия осуществляет фирма RUST International (Бирмингем, шт. Алабама). Контракт на создание предприятия стоимостью 550 млн долл. включает рас- '""" " ' . ' " 9 3
ходование 314 млн долл. на проектирование и строительство или модернизацию существующих сооружений и 236 млн долл. - на закупку и монтаж оборудования. В космическом центре им. Стенниса НАСА будет построен огневой стенд для испытаний РДТТ, увеличены мощности по изготовлению сопл на сборочном предприятии НАСА в г. Мичуд и расширена испытательная база в центре космических полетов им. Маршалла. Всего планируется построить, реконструировать или расширить более 60 сооружений. В.А.Карелин "Aerospace Daily", 1989, 149, N 41, 332; И2, N 36, • 282,283 "AIAA Paper "#Д989, N 2875 "Defence Daily»', 1989, 162, N 59, 483; 1990, '167, < N 32, 257 "Space Age Times", 1989, 05, N 9-10, 4-16 "Space flight", 1990,^2, N 8, 258 26. ПВРД в ракетно-космической технике 90-х гг. По мнению сотрудников фирмы United Technology es на начало 90-х гг. в серийных ЛА используется 5-6 типов ПВРД и ракетно-прямоточных двигателей (РПД), в т.ч. 2 типа ПВРД первого поколения на ЗУР "Бладхаунд" (Великобритания) и ее аналоге КНР IIY- 3/C101. ПВРД второго поколения применяются на УР класса "корабль-воздух^"Си Дарт" (США) и советской ЗУР SA- 4 Г Отличительными особенностями этих ПВРД считаются осесимметричный носовой воздухозаборник и использование для разгона УР до рабочей скорости ПВРД твердотопливных первых ступеней, которые после выработки топлива отбрасываются. Особенностями ПВРД третьего поколения являются помещение твердотопливного заряда первой ступени в камеру сгорания (КС) ПВРД. Реализация ПВРД третьего поколения потребовала новьгх технических решений, в т.ч. по крышкам воздухозаборников, необходимым при работе РДТТ первой ступени; по отбрасываемым сопловым блокам РДТТ, используемым для повышения давления в КС; по способам управления УР на переходных режимах и т.п. Первый ПВРД третьего поколения был установлен на советской ЗУРБА-б с 4 воздухозаборниками в хвостовой части. Эта ЗУР была принята на вооружение в начале 70-х гг. Франция 94
в начале 80-х гг. разработала первый ПВРД с использованием КС как КС ЖРД первой ступени. Считается, что УР класса "воздух-земля"ASMP с таким ПВРД имеет наилучшие в мире характеристики для УР таких габаритов и массы. В ASMP применяются 2 неосесимметричных воздухозаборника в хвостовой части УР, расположенные в горизонтальной плоскости. В последнее время, отмечают сотрудники United Technologies, в мире повысился интерес к ЛА с ПВРД и РПД. В 70-х гг. США выполнили с большим успехом 2 программы аттестационных летных испытаний 'малообъемного ПВРД ALVRJ ВМС США и перспективной стратегической УР воздушного пуска ASALM. По этим 2 программам были проведены 13 успешных летных испытаний. В ALVRJ применяются 4* неосесимметричных воздухозаборника в хвостовой части УР и КС из жаропрочной стали с керамической теплоизоляцией, которая позволяет иметь в КС температуру ~,1650°С. В ASALM используется носовой трехмерный воздухозаборник. В КС применена новая легкая теплоизоляция на основе силиконовых пластиков, которая допускает температуры от сжигания топлива стехиометрического состава. В ALVRJ я ASALM приняты воздухозаборники постоянной геометрии, рассчитанные на работу в широких диапазонах высот и скоростей полета, ПВРД такого типа предназначаются для сверхзвуковой маловысотной мишени SLAT для отработки и аттестации системы ПРО-ПВО Aegis ВМС США. ВВС США работают над ПВРД с регулируемой тягой VFDR. ^В нем будут использованы двойной воздухозаборник в хвостовой части УР и КС ЖРД внутри КС ПВРД. Разработанная сложная логика управления ПВРД позволит использовать эту ДУ для УР классов " земля-воз дух", "воздуХг-воздух" и "воздуХг-земля", Франция и ФРГ совместно разрабатывают ПВРД с ЖРД первой ступени внутри КС для сверхзвуковых противокорабельных УР ANS. Эти УР будут воздушного пуска- При этом ФРГ значительное место отводит разработке борсодержащих топлив, ВВС и ВМС США имеют задел в разработке ПВРД на твердых горючих, в т.ч. на борсодержащем твердом горючем. Принципиально новым направлением является разработка двигательных установок (ДУ) на основе ПВРД для гиперзвуковых ЛА. НИОКР направлены на разработку новых криогенных топ- лив, которые будут позволять полеты со скоростями М = 6-8. Разрабатываются способы сверхзвукового сжигания водорода и углеводородных горючих. Предлагаются - ДУ новых схем, 95
эключаюших, кроме ПВРД, также агрегаты ТРД, ЖРД и т.п. Целевым назначением разрабатываемых ДУ являются воздушно-космические самолеты (ВКС) различных одноступенчатых и двухступенчатых вариантов. Западноевропейские исследования по ДУ (фирмы MB3/ERNO, Rolls -Доу,сеи Штуттгартский университет) проводились применительно к ВКС для выхода на круговую орбиту с высотой 400 км и наклонением 28,5° (таблица 1). Выбранные для анализа схемы ДУ включали: 1) Комбинация ТРД/ПВРД. ДУ представляет собой ПВРД, внутри проточного тракта которого размещен ТРД так, что КС ПВРД занимает кольцевой зазор между корпусом ТРД и наружной обечайкой. При этом ТРД исш льзуется для работы при скоростях полета до М = 3, а ПВРД - до • М = 7. 2) Водородоэкспандерный ТРД. В этой ДУ газифицированный водород используется как рабочее тело турбины, приводящей в движение компрессор всего поступающего через воздухозаборник воздуха. Водород после турбины поступает в КС. Продуктами сгорания топливной смеси в теплообменнике газифицируется водород. 3), РПД/ЖРД. Считается, что такая комбинированная ДУ имеет преимущества для одноступенчатых ВКС из-за повышенной тяговооруженности. ДУ включает ЖРД внутри проточного тракта ПВРД с поступлением воздуха в продукты сгорания ЖРД. и их дожиганием. На большой высоте будет работать один ЖРД. Таблица 1 Характеристики анализируемых ВКС Характеристика Двухступенчатый ВКС 1 ступень 2 ступень Одноступенчатый ВКС Стартовая масса, т 260 Скорость отрыва, м/с 150 Площадь аэродинамических несущих поверхностей, м2 1000 Макс, скоростной напор, кПа 45 96 110 250 4 30 150 1000 55
4) Эжекторный РПД/ЖРД. Отличие этой ДУ от предыдущей заключается в применении секционированного выходного сопла для эжектирования воздуха из кольцевого проточного тракта. 5) ТРД/РД с воздухом в качестве окислителя. Эта ДУ считается пригодной для одноступенчатых ВКС. ДУ состоит из турбокомпрессорного агрегата, приводимого в действие продуктами сгорания с избытком горючего из КС газогенератора, камеры дожигания и ракетного сопла. В камеру дожигания компрессором нагнетается воздух, подаются газы после турбины и дополнительный водород для получения общего стехиометри- ческого соотношения компонентов топлива. Считается, что эта конструкция может быть достаточно легкой и обеспечивать разгон ЛА до скоростей М = 2,5 - 3,0 с последующим переходом на работу в режиме ПВРД со стопорением компрессора и поворотом лопаток по , потоку. Для орбитальной ступени ВКС предполагалось применить ЖРД на топливе "жидкий кислород + жидкий водород" с уд. импульсом 350 кгс.с/кг на уровне моря, 472 кгс.с/кг в пустоте, макс, расходом топлива 151,23 кг/с и уд. массой ЖРД 1,486» 10-3 кг/Н. Орбитальные маневры будут осуществляться с использованием ЖРД на том же топливе, но с уд. импульсом 440 кгс.с/кг. ЖРД системы ориентации и стабилизации предполагаются. на том же топливе, но с уд. импульсом 39 0 кгс.с/кг. Выполненные расчеты ДУ для первой ступени двухступенчатого ВКС (таблица 2) показали существенные преимущества использования водородоэкспандерного ТРД по сравнению с ТРД/ПВРД для разгона ВКС до М = 7. Применительно к одноступенчатому ВКС рассматривались 3 схемы ДУ: эжекторный РПД/ЖРД, ТРД/ПВРД/ЖРД и ЖРД+ .+ПВРД (таблица 3). Эжекторный РПД/ЖРД маж^г обеспечить взлетную тягу 2t7 MH при тяговооруженности 0,67. Для разгона до скорости отрыва потребуется израсходовать 22,46 т водорода. ДУ характеризуется повышенным расходом горючего до достижения скорости перехода на работу в режиме РПД. В проведенных расчетах ДУ ТРД/ПВРД/ЖРД предполагалась выполненной из 10 ТРД/РД с воздухом в качестве окислителя и 8 индивидуальных ПВРД. Франция планирует исследования по комбинированной ДУ ТРД/ПВРД/ЖРД для получения возможности одноступенчатого выхода на низкую околоземную орбиту. Предполагается использовать ПВРД на макс, скорость полета М = 6. Дальнейший
Таблица 2 Влияние схемы ДУ на массовые характеристики двухступенчатого ВКС Характеристика Схема ДУ ТРД/ПВРД Водородоэкспан- дерный ТРД Первая ступень Масса топлива для подъема, т 36,376 Масса ДУ, т 4 3,500 Масса топлива и ДУ, т 79,876 Вторая ступень Масса топлива для подъема, т 81,552 Выводимая на орбиту масса, т 28,747 Полезная нагрузка, т 5,437^) 27,974 33,000 60,974 81,982 28,316 4.9221) Примечание. 1) С учетом топлива системы орбитального маневрирования. прирост скорости будет осуществляться за счет работы двух- компонентного ЖРД. ФРГ ведет работы по ДУ для ВКС "Зен- гер", в которой ТРД/ПВРД будет использоваться для полета до М = 7 на высоте 30 км. Далее будет функционировать ЖРД, В Японии исследуется возможность достижения орбитальной скорости с использованием ПВРД/СПВРД, причем ПВРД со сверхзвуковым горением (СПВРД) будет работать также на водороде. Рассматривается также двухступенчатый ВКС, в kotojjom на первой ступени будет применяться экспандерный ТРД/Ж1Д, а на второй ступени - обычный двухкомпонентный ЖРД. По мнению сотрудников United Technologies в 90-х гг. ускорится разработка СПВРД на углеводородных горючих для достижения скоростей полета М ^6 и орбитальных скоростей - дри применении водорода. Ожидается, что будут разработаны керамические композиты для работы при повышенных температурах гиперзвукового полета.
Табл ица 3 . Влияние схемы ДУ На массовые характеристики одноступенчатого ВКС Характеристика Схема ДУ ЖРД + ПВРД 1| Эжекторный РПД/ЖРД ТРД/ПВРД/ЖРД Режим полета Стартовая масса, т 411,317 407,540 407,540 407,540 426,725 426,725 426,725 Масса топлива,!? - для отрыва 18,683 22,460 22,460 22,460 3,275 3,275 3,275 - для подъема 320,969 322,692 328,932 335,929 328,572 329,979 333,010 - для маневров на орбите -4,798 Масса ДУ, т 23,72 Масса топлива + 4,517 4,185 3,815 20,400 20,400 20,400 5,225 5,150 4,989 34,400 34,400 34,400 ДУ, т 368,170 370,069 375,977 382,604 371,472 372,804 375,674 Выводимая на орбиту масса, т 90,348 84,848 78,608 71,661 98,153 96,746 93,715 Примечание. Режим 1 - ускоренный подъем; режим 2 - дозвуковой квазистационарный подъем с М = 0,9 до высоты 10 км:, режим 3 - дозвуковой квазистационарный подъем до высоты 10 км и затем крейсерский полет на 100 км при М = 0,9, Во всех случаях масса ВКС перед началом разбега была 430 т. Под стартовой массой понимается класса в момент отрыва ВКС от взлетно-посадочной полосы.
Специалистами из ФРГ был проанализирован проект двухступенчатого ВКС СССР на базе транспортного самолета Ан- 225 "Мрия" с грузоподъемностью 250 т. Второй ступенью должен быть многоцелевой КЛА либо в пилотируемом, либо в беспилотном варианте. По расчетам НПО "Молния" пилотируемый вариант будет иметь грузоподъемность 7 т на орбиту с высотой 200 км, а беспилотный КЛА - 8 т. Предполагается, что КЛА со своим внешним топливным баком будет иметь стартовую массу 250 т. Он может быть выведен на орбиту с любым наклонением. В качестве компонентов топлива ДУ будут использоваться жидкий кислород, жидкий водород и керосин. За счет использования керосина считается возможным уменьшить объем водородных баков и соответственно увеличить массу ПН. Ан-225 будет поднимать КЛА на высоту 10 км. В 1990 г. НПО "Молния" вышло с предложениями к иностранным фирмам по кооперации в разработке КЛА. Как отмечают специалисты из ФРГ, проект НПО "Молния" не отличается новизной. Уже проведены летные испытания РН "Пегас" воздушного пуска со стартовой массой 18 т, Известны проекты фирмы Teledyne Brown по применению самолета "Боинг-747" для воздушного пуска одноступенчатого возвращаемого ВКС, фирмы ОН В по применению самолета "Конкорд" для .воздушного пуска не воз вращаемой РН (проект DIANA ) и проект ВКС "Зенгер". Применение Ан-225 с его низкой скоростью полета 235 м/с и сравнительно низкой высотой 10 км требует очень большого приращения скорости от работы ДУ КЛА - 8250 м/с из общего требуемого приращения скорости для выхода на низкую околоземную орбиту 9600 м/с с учетом всех видов потерь. Орбитальная ступень ВКС "Зен- гер" должна иметь возможность лриращения скорости 6150м/с и при стартовой массе грузового варианта С ARGUS 96 т будет обладать грузоподъемностью 14 т на низкую околоземную орбиту. Расчеты показывают, , что пилотируемый вариант КЛА со стартовой массой 250 т на Ан-225 при реальных предпосылках не осуществим. По мнению специалистов из ФРГ проекты на базе дозвуковых транспортных самолетов с использованием техники современного уровня в обозримом будущем не могут быть реализованы. Выход усматривается в создании крылатой нижней ступени с возможно более высокой скоростью от*- 100
деления орбитальной ступени - путь создания ВКС по схеме "Зенгер", В.А.Карелин 99Acta Astronautica", 1989, «20, «Suppl. Space and Humanity, 117 - 129 "Aerospace America", 1990, 28, N 7, 28 - 30 "Flug Revue", 1989, N 11, 12 - 13 "Space flight", 1990, 32, N 5, 146,
СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ' И ПРОЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИИ 1. Перспективы международного сотрудничества в космосе в период окончания холодной войны ........ 3 2. Программа "Лайфсат" США > . . . Ь 3. Японские намерения в освоении космоса ....... 11 4. Правовые недостатки соглашений между США и странами Западной Европы по космическим исследованиям 15 5. Отбор НАС А научных экспериментов по исследованиям в условиях микрогравитации 21 6. Страхование в космическом бизнесе . 22 ВОЕННОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОСМОСА 7. Проблемы ограничения ракетных и космических вооружений . . . 23 8. Космическое обеспечение военных операций в районе Персидского залива 27 9ч Обоснование министром обороны США необходимости продолжения работ по программе СОИ и запуск ракеты по заказу управления SD10 ь w i. i . . . w . > •. . u - . 35' 10. Прогноз организации EIA о сокращении на одну треть военного бюджета США в следующем десятилетии 36 11. Военная спутниковая система навигации "Навстар GPS" 37 12. Запуск десятого ИСЗ спутниковой навигационной системы "Навстар GPS" с помощью модернизированной ракеты "Дельта-2" 44 13. Перспективная военная информационная система США . . . . - 44 ПРИКЛАДНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОСМОСА 14. Конкуренция между стекловолоконными кабе/]ъными линиями и спутниковыми системами связи ..... 48 15.Деятельность фирмы Ford Aerospace по разработке спутниковых средств связи 53 16.Связные ИСЗ американской фирмы НС1 , 57 102
17. Японские связные ИСЗ серии "Суперберд" 60 18. Организация гражданской авиации Великобритании начнет испытания спутниковой системы управления воздушным движением в 199 2 г - 6 2 19. Разработка твердотельных диодов и использование их в лазерных спутниковых системах связи 64 КОСМИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ И РАКЕТЫ-НОСИТЕЛИ 20. Решение научно-технических задач при эксплуатации МВКА США " , . . . 6Я 21. Пересмотр проекта ООКС "Свобода" 73 22. Аспекты безопасности в конструкциях СЖО обитаемых КА 74 23. Регенеративная система удаления углекислого газа (RCRS) для.ОС МВКА "Спейс Шаттл" продленного орбитального полета 84 24. Перспективные космические двигательные установки 8^ 25. Промышленность бустерных РДТТ МВКА США на начало 1991 г -. 92 26. ПВРД в ракетно-космической технике 9 0-х гг. . . 94 Приложение 1. Перспективные программы космических исследований в США Приложение 2. Стратегия НАС А в развитии космических СЖО
Технический редактор В.Ф.Овчинникова Корректор Л.Н.Вдовий Сдано в набор 05.09.91 Подписано в печать 03.09.91 Формат 60x90 1/16 Печать офсетная Усл.печ.л.6,5 Усл.кр.-отт. 6,62 Уч.-изд.л. 5*97 Тир. 516 экз. Зак. 134Д Адрес редакции: 125219, Москва, А-219, ул.Усиевича20а Тел. Г52-54-94 Производственно-издательский комбинат ВИНИТИ 140010, Люберцы 10, Московской обл., Октябрьский проспект, 403