Радиотехнический информационно-управляющий комплекс системы низкоорбитальных малых космических аппаратов наблюдения

 

           К  о  с  м  и ч е с к и й                с е г м е н  т               Н К И К С

 

 МКА  наблюдения

 в  зоне видимости

 

                                    

                                        ИБД

 

 

                                         СИ,

                                       заявки                                                                                         

                                                                                                                                     

                                         Инф. упр.,                                                     Заявки,  

                                                                                                               инф.упр

                                                              ИБД, СИ

                                                Заявки

 

                                                                                       СИ, ИБД

 

 

 

 

 

 

 

      

 

 

 

            Зона ответственности потребителей  СИ 

 

Рисунок 1.3 –  Структурно-функциональная    схема    варианта совмещения централизованного  и децентрализованного функционирования ИУК

 

   Управление МКА согласно этому  варианту осуществляется из ЦУП  через НС РСУ непосредственно  или через другие МКА (другие  КА, входящие в космическую систему  ретрансляции). ЦУП и НС РСУ  при наличии требуемой глобальности  КСР могут располагаться на  значительном удалении от периферийных  потребителей (в частности, районов  повышенной опасности), упрощая тем самым вопросы обеспечения боевой устойчивости НКУ.

При оперативном  ретрансляционном (сетевом) управлении МКА средствами НКУ, расположенными вне районов повышенной опасности, с НС УПОИ могут быть практически сняты задачи, требующие проведения сеансов с излучением наземных средств, что в значительной степени решает вопросы защищенности НС УПОИ.

Тем не менее, НС УПОИ для функционирования в зоне ответственности периферийных потребителей целесообразно создавать как  унифицированную многофункциональную  систему, совмещающую режимы управления КА  и  обмена  ИБД  (с   выходом   на   излучение   в   отсутствии   опасности  поражения средств), приема высокоскоростной информации и передачи  заявок ограниченного  объема по планированию работы КА в  ЦУП.

 

1.3 Обзор существующих  радиотехнических средств управления  космическими аппаратами

 

Наземные  средства управления КА и информационного  обеспечения пусков космических  объектов в настоящее время развиваются  в соответствии с концепцией создания единого Государственного НАКУ КА и  измерений, упрощенная структурная  схема которого представлена на рисунок 1.4.

Для управления КА,  информационного обеспечения  пусков ракет и РБ в России созданы  и применяются средства НАКУ Минобороны, измерительные комплексы космодромов  и полигонов. Кроме того, для управления КА социально-экономического и научного  назначения (СЭНН), КА пилотируемых программ и ряда коммерческими КА используются средства ФКА, а также средства других, в том числе коммерческих, организаций.

 

 

 

 

Рисунок 1.4 – Структурная схема единого Государственного НАКУ

 

 НАКУ  Минобороны осуществляет управление  всеми КА военного и двойного  назначения (ВН и ДН) и большинством  КА СЭНН. Средства НАКУ Минобороны  используются также для управления  объектами пилотируемых программ  и объектами дальнего космоса,  в НКУ которыми входят не  подчиненные Минобороны ЦУП (например, ЦУП-М ЦНИИ Маш).

НАКУ  Минобороны имеет централизованную организационную структуру:

- Главный  центр испытаний и управления (ГИЦИУ) космическими средствами      – головная эксплуатирующая НАКУ организация;

- командно-измерительные  пункты, подчиненные Главному центру; 

- центры  управления КА, планирования и  обработки информации, расположенные  в ГИЦИУ и на объектах «Шаболовка»  и «Рокот» (г. Москва) и др..

Измерительные комплексы космодромов (ИКК) и полигонов  Минобороны обеспечивают траекторный  и телеметрический контроль при  пусках ракетно-космической техники (РКТ). В состав ИКК «Байконур», «Плесецк», «Свободный», полигона «Капустин Яр»  и объекта «Кура» входят несколько  десятков измерительных пунктов.

Из состава  НАКУ Минобороны формируются следующие  основные НКУ КА:

фотонаблюдения;

оптико-электронного наблюдения; 

радио- и  радиотехнического наблюдения; 

связи и  ретрансляции;

связи, навигации  и геодезии;

КА ГЛОНАСС;  

геодезии  и картографии;

            гидрометеонаблюдения, геофизики и геодезии;

            спецсвязи.

В последние  годы интенсивно развиваются комплексы  и средства ФКА и других ведомств.

В настоящее  время ЦУП-М ЦНИИ Маш обеспечивает управление объектами пилотируемых программ и решает задачи НБО при  управлении ряда КА СЭНН. В ЦУП-М  обеспечивается также обработка  измерений сети оптико-лазерных станций  слежения за космическими объектами, расположенных  на пунктах различной ведомственной  принадлежности.

В НПО  им. С.А. Лавочкина сформирован ЦУП  КА дальнего космоса и высокоапогейными научными КА.

В 1998 году в состав пунктов эксплуатации (ПЭ) ФКА включены объекты «Медвежьи  озера» (Моск. обл.) и «Калязин» (Тверская обл.) с фазометрическими системами и радиотелескопами, участвующими совместно с Центром дальней космической связи (г. Евпатория) и со средствами Минобороны (КИП-15) в управлении КА дальнего космоса, в том числе зарубежными.

В НИИ  точных приборов функционирует центр  управления КА низкоорбитальной космической  системы связи «Гонец».

Государственное    предприятие    «Космическая связь»   создало   пункты   в г. Гусь-Хрустальный для управления КА типа «Галс», «Экспресс». Пункты управления КА на геостационарной орбите, оснащенные НС КИС и фазовыми пеленгаторами, созданы также в г. Владимир, г. Дубна и г. Железногорск (Красноярск-26). ЦУП этими КА функционируют на объектах «Шаболовка» и «Красноярск-26». 

Центральный банк России создал пункт для управления КА связи (объект «Нудоль» Моск. обл.).

Коммерческая  организация «Газком» на территории РКК «Энергия» на базе иностранной техники (фирмы SS/L, IN-SNEC) создала однопунктный НКУ КА связи типа «Ямал».

Коммерческая  организация НТВ приобрела в  США (фирма «Хьюз») и эксплуатирует  КА непосредственного телевизионного вещания типа «Бонум»   (станция   управления КА размещается в п. Сколково Моск. обл.). В настоящее время эти средства переданы государственному предприятию «Космическая связь».

Сложившаяся ситуация обуславливает необходимость  тесной координации космической  деятельности Минобороны, ФКА и других ведомств, что определило необходимость  создания единого Государственного НАКУ.

            В состав НАКУ входят следующие типы основных радиотехнических средств:

- радиотехнические  командно-измерительные системы;

- радиотехнические  системы траекторных измерений  космических объектов;

- приеморегистрирующие станции (ПРС) радиотелеметрических систем;

- радиотехнические  системы связи и передачи данных, в том числе системы связи  с экипажами пилотируемых КА  и системы космического телевидения.

Кроме того, в состав НАКУ входят квантово-оптические (лазерные) системы (КОС) прецизионных измерений параметров движения космических  объектов. Сеть отечественных лазерных пунктов, функционирующих в интересах  управления КА,  включает в настоящее  время КИП-14, КИП-20 и  Российский    лазерный   центр (г. Змеиногорск, Алтай).   Привлекаются также зарубежные лазерные средства, в частности, пункт на горе Майданак – Узбекистан.

           Средства НАКУ взаимодействуют  с радиотехническими системами  передачи и приема сигналов  СЕВ, с   системами приема  информации целевого назначения (ИЦН) КА и др.

           Командно-измерительные системы  представлены широкой номенклатурой  наземных станций и бортовой  аппаратуры. К основным наземным  станциям, размещенным в стационарных  сооружениях, относятся:

- КИС ряда «Тамань-База»:

  «Тамань-База-ДМ»  (дециметрового диапазона радиоволн), предназначенная для управления  КА   с высотой орбит ~1 тыс.  км – система должна быть  выведена из эксплуатации как  устаревшая;

  «Тамань-База-СМ»  (сантиметрового диапазона радиоволн), предназначенная для управления  КА связи   с высотой орбит  до ~40 тыс. км – система должна  быть выведена из эксплуатации  как устаревшая;

  «Тамань-База-М» (модификация НС «Тамань-База-СМ»), предназначенная для управления  КА ГЛОНАСС; в составе комплекса  НС КИС «Тамань-База-М» создана  ее специфическая модификация  – СУИК, предназначенная дополнительно  к традиционным функциям КИС  для коррекции беззапросных ИТНП на основе высокостабильных генераторов частот;

  «Тамань-База-МС» (модификация НС «Тамань-База-СМ» и «Тамань-База-М», а также подвижной наземной КИС ряда «Тамань-База»), предназначенная для управления высокоорбитальными КА связи, ретрансляции и навигации, а также некоторыми КА наблюдения; на основе НС КИС «Тамань-База-МС» созданы   модификации  «Тамань-База-МС-02» для управления низкоорбитальными КА и «Каштан» для управления КА СЭНН; на основе НС КИС «Каштан» создан ряд средств, предназначенных для управления КА связи на ГСО;

  «Тамань-База-МТС» - перспективная НС, создаваемая на замену НС «Тамань-База-МС»;

 КИС  «KazSat», «KazSat-М» – средства, разработанные для Республики Казахстан;

- КИС «Куб-Контур» и разрабатываемая на ее основе модификация НС КИС «Куб-Контур-ФМ», предназначенные для непосредственного управления в сантиметровом диапазоне радиоволн низкоорбитальными КА наблюдения; в рамках этого ряда КИС создана также модификация   «Компарус» для управления КА СЭНН;

   НС КИС «Контур-Сплав» (модификация НС КИС «Куб-Контур»), предназначенная для ретрансляционного управления низкоорбитальными КА наблюдения через СР на ГСО;

- КИС «Коралл-Краб» и ее современная модификация КИС «Калина», предназначенные для непосредственного управления в УКВ-диапазоне радиоволн низкоорбитальными КА различного назначения с малыми массогабаритными характеристиками (МГХ);

- КИС «Сатурн-МК», предназначенная для управления высокоорбитальными КА специальной связи типа «Молния-1» - система выведена из эксплуатации как устаревшая;

- КИС «Квант-ОК», предназначенная для непосредственного (модификация «Квант-П») и ретрансляционного через СР на ГСО (модификация «Квант-Р») управления   КА пилотируемых программ;

- КИС  «Клен» - перспективная унифицированная  система, предназначенная для  управления в структуре сигналов  КИС «Тамань-База» автоматическими  КА СЭНН и КА пилотируемых  программ, в том числе в S-диапазоне радиоволн; аналогично системе «Квант-ОК» КИС «Клен» разрабатывается в модификациях, обеспечивающих непосредственное и ретрансляционное управление КА;

- КИС «Сатурн-МСД» и КИС «Квант-Д», предназначенные для управления КА дальнего космоса.

В настоящее  время создана и эксплуатируется  подвижная наземная (ПН) КИС «Фазан-КТ» на автомобильном носителе МАЗ-543, которая явилась прототипом КИС «Тамань-База-МС»; разрабатывается   модифицированный вариант ПН КИС «Фазан-МКТ» в контейнерном исполнении на автомобиле КАМАЗ; разработана модификация «Фазан-МКК», функционирующей в структуре сигналов КИС «Куб-Контур».

Перспективы развития КИС связаны с созданием  унифицированных систем устойчивого  управления КА с реализацией ретрансляционных режимов обмена информацией, в том  числе наземно-космических информационных сетей.

Наряду  с командно-измерительными системами  в НАКУ, на космодромах и полигонах  применяются системы траекторных  измерений космических объектов, среди которых основными являются радиолокационные станции (РЛС) типа «Кама», корреляционно-фазовые пеленгаторы (КФП) типа «Ритм», наземные станции  многопараметрических измерений типа «Вега» и КОС «Сажень-Т». Основным направлением развития траекторного комплекса является внедрение НАП ГЛОНАСС на КА, ракеты и РБ.

Радиотелеметрические  системы развивались по двум направлениям: для передачи измерений  быстроменяющихся параметров (системы типа БРС) и медленноменяющихся параметров (системы типа МА-9). Основные направления развития радиотелеметрических систем заключаются в создании универсальных  малогабаритных транспортируемых ПРС, позволяющих обеспечивать пуски  РКТ по необорудованным трассам, внедрении перспективных технологий, включая ретрансляцию информации, методы адаптивного сжатия информации, передачу сигналов оповещения «Вызов НКУ» и  др.