показал, что измерение доплер
овского сдвига частоты радиосигнала, излучаемого движущимся по извест
ной орбите передатчиком, может быть использовано для определения геогр
афических координат точки наблюдения.
Достигаемое при использовании космических средств повышение точности
навигации было особенно принципиальным для подводных лодок ракетного
базирования (ПЛАРБ), поскольку погрешность определения ими своего место
положения ограничивает точность наведения баллистических ракет, наход
ящихся на борту.
В 1958 г. ВМС США приступили к разработке навигационной системы «Транзит», п
редусматривавшей запуск 6 спутников на круговые полярные орбиты высото
й 1000 км. Аналогичная советская система стала развертываться в 1967 г Характе
рные синхронизированные сигналы, передаваемые навигационными спутник
ами, не позволяли их спутать ни с какими другими, даже несмотря на то, что к
онфигурация создаваемой в СССР космической навигационной системы на п
ротяжении почти десятилетия постоянно трансформировалась.
С 1967 по 5970 г. 6 спутников было выведено с космодрома Плесецк носителями С-1 («К
осмос») на круговые орбиты средней высотой около 775 км и периодом обращени
я примерно 100 минут. Затем эта серия прекратилась и начались аналогичные з
апуски на орбиты высотой 1000 км с периодом обращения 104,8-105 минут, обеспечиваю
щие более широкие полосы обзора. На протяжении 1970Ц 1972 гг. была развернута с
истема из трех спутников в отстоящих на 120 градусов орбитальных плоскост
ях, и в 1972 г. уже начались замены в рамках образованной группировки.
Однако позже в этом же году рабочая орбита была изменена еще раз. Высота е
е осталась прежней, 1000 км, но наклонение используемых орбит увеличилось с
74 до 83 градусов и на этих орбитах началось формирование группировки из 3 сп
утников, отстоящих не на 120, а на 60 градусов друг от друга. Начиная с 1975 г. эта ко
нфигурация была еще раз перестроена, и в завершенном виде система стала
по существу копией «Транзита», включая 6 спутников в отстоящих на 30 градус
ов друг от друга орбитальных плоскостях. Хотя орбиты советских спутнико
в и не стали чисто полярными, высота в 1000 километров достаточна для того, чт
обы спутники могли наблюдаться из любой точки поверхности Земли.
В 1976 г. наряду с группировкой из 6 спутников начала формироваться еще одна с
истема из 4 аналогичных, аппаратов. Они выводились на орбиты такой же высо
ты и наклонения, но их плоскости отстояли друг от друга не на 60, а на 45 градус
ов. Наблюдения Кеттерингской группы слежения показывали, что все эти спу
тники вещают на одной частоте Ц 150,00 МГц, отличаясь друг от друга только ид
ентификатором, плоскости орбиты, тогда как все 6 прежних плоскостей хара
ктеризуются индивидуальными частотами передач, смещенными друг относи
тельно друга на 30 кГц
Идентификатор плоскости орбиты, входящий в формат передав
аемых спутниками сигналов, меняется от 1 до 6 для спутников первой группы и
от 11 до 14 для второй [15].
.
Объяснение появилось в 1978 г., когда третий представитель новой группы Ц «
Космос-1000» Ц был объявлен предназначенным для навигации судов морского
и рыболовного флота СССР. Новая подгруппа была таким образом отождествл
ена как «гражданская» система и впоследствии получила официальное наз
вание «Цикада». Существование же второй подгруппы по-прежнему официаль
но не комментировалось, подтверждая ее военное назначение.
Вместе с тем, обе подсистемы существуют не независимо: восходящие узлы о
рбит «гражданских» спутников постоянно поддерживаются в противополож
ном полушарии по отношению к восходящим узлам «военных». Это обстоятель
ство, безразличное при использовании только одной группы спутников, рас
ширяет возможности пользователей, способных принимать сигналы обеих г
рупп.
С 1982 г. некоторые спутники системы «Цикада» оснащаются дополнительными р
етрансляторами для приема сигналов аварийных радиобуев международной
системы поиска аварийных судов и самолетов КОСПАС-SARSAT. Такая модификация
с 1989 г. запускается под именем «Надежда». Опубликованные фотографии спутн
иков системы «Цикада» (рис. 3.5) позволяют представить и внешний вид их «вое
нных» партнеров Ц цилиндрический корпус со сферическими днищами, «зав
ернутый» в солнечные батареи, со штангой гравитационного стабилизатор
а на одном конце и развертываемыми на орбите антеннами Ц на другом.
В последние 10 лет среднее время замены спутников в «военной» подгруппе с
оставляет 16 месяцев, но как и в случае спутников связи, запуск нового не об
язательно вызван поломкой предыдущего. Если же спутник неожиданно выхо
дит из строя, то вместо него может временно включаться находящийся в той
же плоскости более старый. Так, в конце 1988 г. «Космос-1891» был временно замене
н выведенным ранее из эксплуатации «Космосом-1759 до запуска в феврале 1989 Ко
смоса-2004», а «Космос-1802» реактивизировался для замены «Космоса-1934», вышедше
го из строя через 9 месяцев после старта.
Более частое обновление военной, части системы в сочетании с различием ч
исленного состава групп приводит к тому, что на 1-2 ежегодных пуска «гражд
анских» навигационных спутников приходится 4-5 «военных»
Деление условно, поскольк
у военные пользователи, очевидно, могут использовать спутники обоих тип
ов.
. Всего же до конца 1991 г. для «военной» системы было запущено 99 спутник
ов, а для «гражданской» Ц 22 (см. табл. 3,7).
Объявленная точность определения местоположения с помощью системы «Ци
када» составляет по различным источникам от 80Ц 100 до 100Ц 200 метров, что соотв
етствует данным, опубликованным для «Транзита» Ц от 60 до 130 м в диапазоне у
глов возвышения спутника от 26 до 66 градусов [9].
Для гражданских целей этою вполне достаточно, но развитие потребностей
наведения новых систем вооружений стимулировало разработку второго по
коления навигационных спутниковых систем. В отличие от предыдущих они р
ассчитаны на получение не двух, а трех координат пользователя, а также тр
ех компонент его вектора скорости.
Добиться этого позволяет одновременное определение расстояния до неск
ольких спутников по запаздываниям сигналов от их тщательно синхронизи
рованных бортовых часов. В США такая система, получившая название «Navstar/GPS»
От «
Navigation Satellite with Timing and Ranging Global Positioning System» Ц глобальная система определения местоположения
на основе навигационных спутников с измерением расстояния и времени.
начала испытываться ВВС в 1978 г.
В Советском Союзе испытания новой «Глобальной навигационной спутников
ой системы» (ГЛОНАСС) начались в 1982 г. Используемая методика требует нахож
дения в любой момент времени в поле зрения каждого пользователя не менее
4 спутников, поэтому высоты орбит и количество спутников в системах втор
ого поколения значительно увеличены. Как в советской, так и в американск
ой системах применены круговые орбиты высотой около 20 тысяч километров
и периодом обращения около 12 часов, но если система «Навстар» предусматр
ивает размещение 18 спутников в 6 плоскостях, отстоящих друг от друга на 60 гр
адусов, в СССР было решено ограничиться тремя плоскостями, а количество
спутников увеличить до 21
В обеих системах предусматривается также наличие на орбит
ах 3 резервных спутников.
.
Обе системы работают в частотном диапазоне 1,6/1,5 ГГц, но, как и в системах пер
вого поколения, каждый советский спутник работает на своей частоте, не о
граничиваясь, как американские, встроенным в формат сигнала личным кодо
м. Поскольку, кроме того, «Глонасс» использует самую верхнюю часть диапа
зона. навигационные сигналы вплотную примыкают к полосе, отведенной для
спутниковой связи с самолетами, а также перекрывают диапазон 1607Ц 1612 МГц, з
арезервированный для радиоастрономических исследований.
Спутники системы «Глонасс», весящие по 1400 кг каждый, доставляются на рабо
чую орбиту 4-ступенчатыми носителями «Прогон» (D-1-e) по 3 штуки в одном пуске.
При начальном периоде обращения 675 минут спутники дрейфуют вдоль рабоче
й орбиты до назначенных точек расположения, где и стабилизируются с помо
щью бортового двигателя, доводя период обращения до 675,7 минуты.
Недоумение наблюдателей вызывало то, что до 1986 г. минимум один из каждых 3 с
путников оставался нестабилизированным, и 16 из 48 запущенных с 1982 по 1990 г. спут
ников вообще не передавали навигационных сигналов. Только в 1991 г. выяснил
ось, что из-за дефицита электронных компонентов часть спутников не осна
щалась навигационной аппаратурой и использовалась лишь для отработки
выведения на рабочую орбиту.
Орбита «Глонассов», имеющая высоту 19 100 км, несколько отличается от первон
ачально заявлявшейся строго полусуточной с высотой 20 000 км. Однако она тож
е является кратной, обеспечивая повторение наземной трассы каждого спу
тника через 8 суток по завершении им 17 витков. Это. возможно, имеет какие-то
преимущества на начальном этапе, когда задействованы еще не все орбитал
ьные плоскости и места расположения спутников.
В испытательных пусках, продолжавшихся с 1982 по 1988 г., спутники доставлялись
только в две плоскости. Подобная картина сохраняется и после начала в 1989 г.
запусков эксплуатационных спутников.
Развертывание первой фазы системы, предусматривающей использование 10
Ц 12 ИСЗ в двух плоскостях, завершилось в 1991 г. В феврале 1992 г. количество работ
ающих одновременно спутников впервые достигло 12, но поддержание его даж
е на этом уровне потребует сохранения прежнего темпа запусков ввиду огр
аниченного ресурса аппаратов.
Начало же серийного производства эксплуатационных спутников в 1991 г. наме
чалось только на 1993 г., после чего, надо понимать, только и может начаться пе
реход к полномасштабной системе из 24 ИСЗ, которую планировалось заверши
ть к 1995 г.
Заявленная точность полностью развернутой системы «Глонасс» составля
ет 10 метров по каждой из координат и 0,05 м/с по каждой компоненте скорости [10]. Э
то практически совпадает с проектными требованиями к системе «Навстар
/GPS». Подчеркнем, однако, что такая точность в GPS достигается только при испо
льзовании особо закодированного сигнала, доступного лишь военным поль
зователям. Гражданские пользователи системы GPS получают координаты с то
чностью до 30 метров, а в режиме «выборочной доступности», т е. при преднаме
ренном ухудшении сигнала для затруднения несанкционированного доступ
а к точному коду погрешность возрастает до 100 метров. Последняя величина т
акже согласуется с характеристиками аппаратуры системы «Глонасс», дос
тупной для гражданского использования и обеспечивающей погрешность 100 м
по широте и долготе и 15 м/с по скорости [1] в отсутствие искусственного ухуд
шения сигнала
В зарубежной печати сообщалось, что наземные испытания гражданско
го приемника системы «Глонасс» в 1991 г. дали точность 17 метров.
.
Как бы то ни было, до завершения полного развертывания системы «Глонасс»
низкоорбитальные навигационные системы сохранят свою роль, и наблюдав
шаяся до последнего времени картина запусков, в которой ежегодные две па
ртии «Глонассов» балансировались 5-6 низкоорбитальными спутниками едва
ли изменится в пользу новой системы.
3.3.3 Геодезические спутники
Геодезические спутники предназначаются для точного определения формы
Земли и конфигурации ее гравитационного поля. Эти данные важны как для н
аучных целей, так и для составления точных топографических карт и наведе
ния ракет дальнего действия.
Несферичность гравитационного поля Земли искажает траектории движени
я всех спутников, и любой из них в той или иной степени может использовать
ся для геодезических измерений. Так, уже первый искусственный спутник, з
апущенный в 1957 г., позволил уточнить значение экваториального сжатия Земл
и. Однако для более точных измерений геопотенциала необходимо минимизи
ровать влияние на траекторию других возмущающих факторов, прежде всего
сопротивления атмосферы.
По этой причине специализированный геодезический спутник должен иметь
максимальное отношение массы к площади поперечного сечения (минимальн
ый баллистический коэффициент) и выводиться на высокую, предпочтительн
о круговую орбиту.
Спутники, предназначенные специально для геодезических измерений, ста
ли запускаться в СССР с 1968 г. Они выводились ракетами С-1 («Космос») на кругов
ые орбиты высотой 1200 км с наклонением 74 градуса, и их сигналы были очень пох
ожи на сигналы дебютировавших годом ранее навигационных спутников. Это
вполне объяснимо, так как техника доплеровских измерений может использ
оваться и для навигации и геодезических целей. Однако не образующие упор
ядоченной системы одиночные спутники не позволяют проводить привязку
в произвольное время и в произвольном месте, что делает очевидным их исп
ользование преимущественно для геодезических измерений.
Отдельные спутники данной серии выводились на орбиты, отличающиеся от о
стальных по наклонению («Космос-480» и «Космос-708»). Для навигации это сулило
бы только дополнительные сложности, но для геодезических целей сопоста
вление измерений при различных наклонениях представляет интерес.
С 1972 г. высота орбит геодезических спутников увеличилась до 1300Ц 1400 км, что мо
гло быть связано либо с некоторым уменьшением их массы, либо с улучшение
м энергетических характеристик носителя «Космос»
Модернизация носителя пр
едставляется более вероятной, т к. с того же года навигационные спутники
стали использовать более высокое наклонение, что при неизменной массе п
олезного груза требует увеличения характеристической скорости носите
ля.
, а с 1981 г. геодезические спутники стали запускаться более грузоподъ
емным носителем «Циклон» (F-2). Новые спутники выводились на орбиты высото
й 1500 км и наклонением 73,6 или 82,6 градуса, В 1989 г. очередной спутник этого типа, «Ко
смос-1950», был назван «элементом комплекса „Гео-ИК“ и сообщалось, что его б
ортовое оборудование включает передатчик для доплеровских измерений,
импульсную лампу и лазерные уголковые отражатели.
Внешний вид «Космоса-1950» (рис. 3.8) показывает его конструктивное родство с н
изкоорбитальными навигационными спутниками, объясняющееся близостью
задач и сходством используемых методик. Установленная на спутнике импу
льсная лампа способна выдавать серии из 9 вспышек с энергией 800Ц 1200 джоулей
до 55 раз в сутки. Фотографирование их на фоне звездного неба позволяет оп
ределить местоположение точки наблюдения с точностью до 15 метров [13]. (Така
я же методика использовалась на американских геодезических спутниках
«Анна-1» и «Геос», запускавшихся в 1962Ц 1975 гг.). Ограниченный ресурс бортовых
систем диктует необходимость запусков геодезических спутников в средн
ем раз в год. Несравненно более долговечными являются пассивные спутник
и, оборудованные уголковыми отражателями для лазерной локации. Первым с
путником такого класса стал американский «Лагеос», выведенный на орбит
у в 1976 г. В СССР уголковые отражатели начали устанавливаться на спутниках
системы «Глонасс», а в 1989 г. вместе с очередными парами «Глонассов» были за
пущены два специальных геодезических спутника «Эталон».
Спутники «Эталон» аналогичны по конструкции «Лагеосу» и представляют
собой сферический корпус диаметром 1294 мм из алюминиево-титанового сплав
а, в который вмонтировано 306 сборок из 7 кварцевых уголковых отражателей к
аждая. Шесть из более чем 2100 отражателей каждого спутника изготовлены из
германия и предназначаются для проведения в будущем измерений в инфрак
расном диапазоне.
Впоследствии планировалось запустить еще два «Эталона», хотя спутники,
в которых нечему ломаться, на орбитах высотой около 19000 километров могут ф
ункционировать практически вечно.
3.3.4 Метеорологические спутни
ки
Метеорологическая обстановка влияет не только на мирную, но и на военную
деятельность. Не говоря уже о необходимости учета погодных условий при
планировании учебной или боевой деятельности вооруженных сил, наличие
или отсутствие облачности определяет возможность выполнения разведыв
ательной фотосъемки, а точность наведения головных частей современных
МБР требует учета температуры воздуха и скорости ветра в районе цели. Та
ким образом, военным пользователям метеорологические наблюдения со сп
утников необходимы даже более, чем гражданским.
Работы по созданию спутниковой метеорологической системы начались в н
ачале 60-х гг. В отличие от практически всех остальных космических аппарат
ов метеоспутники разрабатывались не ракетной фирмой, а ВНИИ электромех
аники, относящимся к Министерству электротехнической промышленности.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
овского сдвига частоты радиосигнала, излучаемого движущимся по извест
ной орбите передатчиком, может быть использовано для определения геогр
афических координат точки наблюдения.
Достигаемое при использовании космических средств повышение точности
навигации было особенно принципиальным для подводных лодок ракетного
базирования (ПЛАРБ), поскольку погрешность определения ими своего место
положения ограничивает точность наведения баллистических ракет, наход
ящихся на борту.
В 1958 г. ВМС США приступили к разработке навигационной системы «Транзит», п
редусматривавшей запуск 6 спутников на круговые полярные орбиты высото
й 1000 км. Аналогичная советская система стала развертываться в 1967 г Характе
рные синхронизированные сигналы, передаваемые навигационными спутник
ами, не позволяли их спутать ни с какими другими, даже несмотря на то, что к
онфигурация создаваемой в СССР космической навигационной системы на п
ротяжении почти десятилетия постоянно трансформировалась.
С 1967 по 5970 г. 6 спутников было выведено с космодрома Плесецк носителями С-1 («К
осмос») на круговые орбиты средней высотой около 775 км и периодом обращени
я примерно 100 минут. Затем эта серия прекратилась и начались аналогичные з
апуски на орбиты высотой 1000 км с периодом обращения 104,8-105 минут, обеспечиваю
щие более широкие полосы обзора. На протяжении 1970Ц 1972 гг. была развернута с
истема из трех спутников в отстоящих на 120 градусов орбитальных плоскост
ях, и в 1972 г. уже начались замены в рамках образованной группировки.
Однако позже в этом же году рабочая орбита была изменена еще раз. Высота е
е осталась прежней, 1000 км, но наклонение используемых орбит увеличилось с
74 до 83 градусов и на этих орбитах началось формирование группировки из 3 сп
утников, отстоящих не на 120, а на 60 градусов друг от друга. Начиная с 1975 г. эта ко
нфигурация была еще раз перестроена, и в завершенном виде система стала
по существу копией «Транзита», включая 6 спутников в отстоящих на 30 градус
ов друг от друга орбитальных плоскостях. Хотя орбиты советских спутнико
в и не стали чисто полярными, высота в 1000 километров достаточна для того, чт
обы спутники могли наблюдаться из любой точки поверхности Земли.
В 1976 г. наряду с группировкой из 6 спутников начала формироваться еще одна с
истема из 4 аналогичных, аппаратов. Они выводились на орбиты такой же высо
ты и наклонения, но их плоскости отстояли друг от друга не на 60, а на 45 градус
ов. Наблюдения Кеттерингской группы слежения показывали, что все эти спу
тники вещают на одной частоте Ц 150,00 МГц, отличаясь друг от друга только ид
ентификатором, плоскости орбиты, тогда как все 6 прежних плоскостей хара
ктеризуются индивидуальными частотами передач, смещенными друг относи
тельно друга на 30 кГц
Идентификатор плоскости орбиты, входящий в формат передав
аемых спутниками сигналов, меняется от 1 до 6 для спутников первой группы и
от 11 до 14 для второй [15].
.
Объяснение появилось в 1978 г., когда третий представитель новой группы Ц «
Космос-1000» Ц был объявлен предназначенным для навигации судов морского
и рыболовного флота СССР. Новая подгруппа была таким образом отождествл
ена как «гражданская» система и впоследствии получила официальное наз
вание «Цикада». Существование же второй подгруппы по-прежнему официаль
но не комментировалось, подтверждая ее военное назначение.
Вместе с тем, обе подсистемы существуют не независимо: восходящие узлы о
рбит «гражданских» спутников постоянно поддерживаются в противополож
ном полушарии по отношению к восходящим узлам «военных». Это обстоятель
ство, безразличное при использовании только одной группы спутников, рас
ширяет возможности пользователей, способных принимать сигналы обеих г
рупп.
С 1982 г. некоторые спутники системы «Цикада» оснащаются дополнительными р
етрансляторами для приема сигналов аварийных радиобуев международной
системы поиска аварийных судов и самолетов КОСПАС-SARSAT. Такая модификация
с 1989 г. запускается под именем «Надежда». Опубликованные фотографии спутн
иков системы «Цикада» (рис. 3.5) позволяют представить и внешний вид их «вое
нных» партнеров Ц цилиндрический корпус со сферическими днищами, «зав
ернутый» в солнечные батареи, со штангой гравитационного стабилизатор
а на одном конце и развертываемыми на орбите антеннами Ц на другом.
В последние 10 лет среднее время замены спутников в «военной» подгруппе с
оставляет 16 месяцев, но как и в случае спутников связи, запуск нового не об
язательно вызван поломкой предыдущего. Если же спутник неожиданно выхо
дит из строя, то вместо него может временно включаться находящийся в той
же плоскости более старый. Так, в конце 1988 г. «Космос-1891» был временно замене
н выведенным ранее из эксплуатации «Космосом-1759 до запуска в феврале 1989 Ко
смоса-2004», а «Космос-1802» реактивизировался для замены «Космоса-1934», вышедше
го из строя через 9 месяцев после старта.
Более частое обновление военной, части системы в сочетании с различием ч
исленного состава групп приводит к тому, что на 1-2 ежегодных пуска «гражд
анских» навигационных спутников приходится 4-5 «военных»
Деление условно, поскольк
у военные пользователи, очевидно, могут использовать спутники обоих тип
ов.
. Всего же до конца 1991 г. для «военной» системы было запущено 99 спутник
ов, а для «гражданской» Ц 22 (см. табл. 3,7).
Объявленная точность определения местоположения с помощью системы «Ци
када» составляет по различным источникам от 80Ц 100 до 100Ц 200 метров, что соотв
етствует данным, опубликованным для «Транзита» Ц от 60 до 130 м в диапазоне у
глов возвышения спутника от 26 до 66 градусов [9].
Для гражданских целей этою вполне достаточно, но развитие потребностей
наведения новых систем вооружений стимулировало разработку второго по
коления навигационных спутниковых систем. В отличие от предыдущих они р
ассчитаны на получение не двух, а трех координат пользователя, а также тр
ех компонент его вектора скорости.
Добиться этого позволяет одновременное определение расстояния до неск
ольких спутников по запаздываниям сигналов от их тщательно синхронизи
рованных бортовых часов. В США такая система, получившая название «Navstar/GPS»
От «
Navigation Satellite with Timing and Ranging Global Positioning System» Ц глобальная система определения местоположения
на основе навигационных спутников с измерением расстояния и времени.
начала испытываться ВВС в 1978 г.
В Советском Союзе испытания новой «Глобальной навигационной спутников
ой системы» (ГЛОНАСС) начались в 1982 г. Используемая методика требует нахож
дения в любой момент времени в поле зрения каждого пользователя не менее
4 спутников, поэтому высоты орбит и количество спутников в системах втор
ого поколения значительно увеличены. Как в советской, так и в американск
ой системах применены круговые орбиты высотой около 20 тысяч километров
и периодом обращения около 12 часов, но если система «Навстар» предусматр
ивает размещение 18 спутников в 6 плоскостях, отстоящих друг от друга на 60 гр
адусов, в СССР было решено ограничиться тремя плоскостями, а количество
спутников увеличить до 21
В обеих системах предусматривается также наличие на орбит
ах 3 резервных спутников.
.
Обе системы работают в частотном диапазоне 1,6/1,5 ГГц, но, как и в системах пер
вого поколения, каждый советский спутник работает на своей частоте, не о
граничиваясь, как американские, встроенным в формат сигнала личным кодо
м. Поскольку, кроме того, «Глонасс» использует самую верхнюю часть диапа
зона. навигационные сигналы вплотную примыкают к полосе, отведенной для
спутниковой связи с самолетами, а также перекрывают диапазон 1607Ц 1612 МГц, з
арезервированный для радиоастрономических исследований.
Спутники системы «Глонасс», весящие по 1400 кг каждый, доставляются на рабо
чую орбиту 4-ступенчатыми носителями «Прогон» (D-1-e) по 3 штуки в одном пуске.
При начальном периоде обращения 675 минут спутники дрейфуют вдоль рабоче
й орбиты до назначенных точек расположения, где и стабилизируются с помо
щью бортового двигателя, доводя период обращения до 675,7 минуты.
Недоумение наблюдателей вызывало то, что до 1986 г. минимум один из каждых 3 с
путников оставался нестабилизированным, и 16 из 48 запущенных с 1982 по 1990 г. спут
ников вообще не передавали навигационных сигналов. Только в 1991 г. выяснил
ось, что из-за дефицита электронных компонентов часть спутников не осна
щалась навигационной аппаратурой и использовалась лишь для отработки
выведения на рабочую орбиту.
Орбита «Глонассов», имеющая высоту 19 100 км, несколько отличается от первон
ачально заявлявшейся строго полусуточной с высотой 20 000 км. Однако она тож
е является кратной, обеспечивая повторение наземной трассы каждого спу
тника через 8 суток по завершении им 17 витков. Это. возможно, имеет какие-то
преимущества на начальном этапе, когда задействованы еще не все орбитал
ьные плоскости и места расположения спутников.
В испытательных пусках, продолжавшихся с 1982 по 1988 г., спутники доставлялись
только в две плоскости. Подобная картина сохраняется и после начала в 1989 г.
запусков эксплуатационных спутников.
Развертывание первой фазы системы, предусматривающей использование 10
Ц 12 ИСЗ в двух плоскостях, завершилось в 1991 г. В феврале 1992 г. количество работ
ающих одновременно спутников впервые достигло 12, но поддержание его даж
е на этом уровне потребует сохранения прежнего темпа запусков ввиду огр
аниченного ресурса аппаратов.
Начало же серийного производства эксплуатационных спутников в 1991 г. наме
чалось только на 1993 г., после чего, надо понимать, только и может начаться пе
реход к полномасштабной системе из 24 ИСЗ, которую планировалось заверши
ть к 1995 г.
Заявленная точность полностью развернутой системы «Глонасс» составля
ет 10 метров по каждой из координат и 0,05 м/с по каждой компоненте скорости [10]. Э
то практически совпадает с проектными требованиями к системе «Навстар
/GPS». Подчеркнем, однако, что такая точность в GPS достигается только при испо
льзовании особо закодированного сигнала, доступного лишь военным поль
зователям. Гражданские пользователи системы GPS получают координаты с то
чностью до 30 метров, а в режиме «выборочной доступности», т е. при преднаме
ренном ухудшении сигнала для затруднения несанкционированного доступ
а к точному коду погрешность возрастает до 100 метров. Последняя величина т
акже согласуется с характеристиками аппаратуры системы «Глонасс», дос
тупной для гражданского использования и обеспечивающей погрешность 100 м
по широте и долготе и 15 м/с по скорости [1] в отсутствие искусственного ухуд
шения сигнала
В зарубежной печати сообщалось, что наземные испытания гражданско
го приемника системы «Глонасс» в 1991 г. дали точность 17 метров.
.
Как бы то ни было, до завершения полного развертывания системы «Глонасс»
низкоорбитальные навигационные системы сохранят свою роль, и наблюдав
шаяся до последнего времени картина запусков, в которой ежегодные две па
ртии «Глонассов» балансировались 5-6 низкоорбитальными спутниками едва
ли изменится в пользу новой системы.
3.3.3 Геодезические спутники
Геодезические спутники предназначаются для точного определения формы
Земли и конфигурации ее гравитационного поля. Эти данные важны как для н
аучных целей, так и для составления точных топографических карт и наведе
ния ракет дальнего действия.
Несферичность гравитационного поля Земли искажает траектории движени
я всех спутников, и любой из них в той или иной степени может использовать
ся для геодезических измерений. Так, уже первый искусственный спутник, з
апущенный в 1957 г., позволил уточнить значение экваториального сжатия Земл
и. Однако для более точных измерений геопотенциала необходимо минимизи
ровать влияние на траекторию других возмущающих факторов, прежде всего
сопротивления атмосферы.
По этой причине специализированный геодезический спутник должен иметь
максимальное отношение массы к площади поперечного сечения (минимальн
ый баллистический коэффициент) и выводиться на высокую, предпочтительн
о круговую орбиту.
Спутники, предназначенные специально для геодезических измерений, ста
ли запускаться в СССР с 1968 г. Они выводились ракетами С-1 («Космос») на кругов
ые орбиты высотой 1200 км с наклонением 74 градуса, и их сигналы были очень пох
ожи на сигналы дебютировавших годом ранее навигационных спутников. Это
вполне объяснимо, так как техника доплеровских измерений может использ
оваться и для навигации и геодезических целей. Однако не образующие упор
ядоченной системы одиночные спутники не позволяют проводить привязку
в произвольное время и в произвольном месте, что делает очевидным их исп
ользование преимущественно для геодезических измерений.
Отдельные спутники данной серии выводились на орбиты, отличающиеся от о
стальных по наклонению («Космос-480» и «Космос-708»). Для навигации это сулило
бы только дополнительные сложности, но для геодезических целей сопоста
вление измерений при различных наклонениях представляет интерес.
С 1972 г. высота орбит геодезических спутников увеличилась до 1300Ц 1400 км, что мо
гло быть связано либо с некоторым уменьшением их массы, либо с улучшение
м энергетических характеристик носителя «Космос»
Модернизация носителя пр
едставляется более вероятной, т к. с того же года навигационные спутники
стали использовать более высокое наклонение, что при неизменной массе п
олезного груза требует увеличения характеристической скорости носите
ля.
, а с 1981 г. геодезические спутники стали запускаться более грузоподъ
емным носителем «Циклон» (F-2). Новые спутники выводились на орбиты высото
й 1500 км и наклонением 73,6 или 82,6 градуса, В 1989 г. очередной спутник этого типа, «Ко
смос-1950», был назван «элементом комплекса „Гео-ИК“ и сообщалось, что его б
ортовое оборудование включает передатчик для доплеровских измерений,
импульсную лампу и лазерные уголковые отражатели.
Внешний вид «Космоса-1950» (рис. 3.8) показывает его конструктивное родство с н
изкоорбитальными навигационными спутниками, объясняющееся близостью
задач и сходством используемых методик. Установленная на спутнике импу
льсная лампа способна выдавать серии из 9 вспышек с энергией 800Ц 1200 джоулей
до 55 раз в сутки. Фотографирование их на фоне звездного неба позволяет оп
ределить местоположение точки наблюдения с точностью до 15 метров [13]. (Така
я же методика использовалась на американских геодезических спутниках
«Анна-1» и «Геос», запускавшихся в 1962Ц 1975 гг.). Ограниченный ресурс бортовых
систем диктует необходимость запусков геодезических спутников в средн
ем раз в год. Несравненно более долговечными являются пассивные спутник
и, оборудованные уголковыми отражателями для лазерной локации. Первым с
путником такого класса стал американский «Лагеос», выведенный на орбит
у в 1976 г. В СССР уголковые отражатели начали устанавливаться на спутниках
системы «Глонасс», а в 1989 г. вместе с очередными парами «Глонассов» были за
пущены два специальных геодезических спутника «Эталон».
Спутники «Эталон» аналогичны по конструкции «Лагеосу» и представляют
собой сферический корпус диаметром 1294 мм из алюминиево-титанового сплав
а, в который вмонтировано 306 сборок из 7 кварцевых уголковых отражателей к
аждая. Шесть из более чем 2100 отражателей каждого спутника изготовлены из
германия и предназначаются для проведения в будущем измерений в инфрак
расном диапазоне.
Впоследствии планировалось запустить еще два «Эталона», хотя спутники,
в которых нечему ломаться, на орбитах высотой около 19000 километров могут ф
ункционировать практически вечно.
3.3.4 Метеорологические спутни
ки
Метеорологическая обстановка влияет не только на мирную, но и на военную
деятельность. Не говоря уже о необходимости учета погодных условий при
планировании учебной или боевой деятельности вооруженных сил, наличие
или отсутствие облачности определяет возможность выполнения разведыв
ательной фотосъемки, а точность наведения головных частей современных
МБР требует учета температуры воздуха и скорости ветра в районе цели. Та
ким образом, военным пользователям метеорологические наблюдения со сп
утников необходимы даже более, чем гражданским.
Работы по созданию спутниковой метеорологической системы начались в н
ачале 60-х гг. В отличие от практически всех остальных космических аппарат
ов метеоспутники разрабатывались не ракетной фирмой, а ВНИИ электромех
аники, относящимся к Министерству электротехнической промышленности.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15