Системы раннего оповещения

После завершения Второй мировой войны (1939-1945 гг.) бурное развитие науки и  техники привело к созданию межконтинентальных баллистических ракет (МБР) и космических  аппаратов с последующими принятием их на вооружение. С военной точки зрения они обладали большими возможностями по нанесению ударов по территории противника и ведения различных видов разведки из космоса. Со всей остротой встал вопрос об оказании им эффективного противодействия. В первые 15-20 послевоенных лет взрывное развитие авиационной и ракетно-космической техники стало причиной серьезного обсуждения военным руководством стран по обе стороны "железного занавеса" многочисленных проектов пилотируемых и автоматических средств космического нападения, воздушно-космических и гиперзвуковых бомбардировщиков. Однако с течением времени пришло понимание того, что с реализацией таких проектов связан целый комплекс проблем.

Первой из них и наиболее понятной была проблема борьбы с головными частями МБР (по аналогии с самолетами). Однако для своевременного перехвата ракеты (головной части) в воздухе (до выполнения поставленной задачи и поражения назначенного объекта) необходимо было ее обнаружить на дальности, обеспечивающей своевременную постановку задач огневым средствам. А это, в свою очередь, требовало наличия средств дальнего обнаружения. Для решения этой проблемы в 1961 г. генеральный конструктор В.Н. Челомей предложил создать спутниковую систему раннего обнаружения. В то время ОКБ-52, возглавляемое им, работало над двумя космическими проектами военного назначения - противоспутниковой системой ИС ("истребитель спутников") и управляемым разведывательным спутником (УС). Отсутствие возможности размещения наземных (корабельных и авиационных) разведывательных средств вблизи границ США способствовало поддержке предложения о развертывании системы космического базирования. 30 декабря 1961 г. вышло постановление о создании космической системы раннего предупреждения о массовом пуске МБР. Головным исполнителем этого проекта было назначено ОКБ-52, а исполнителем работ по комплексу управления - КБ-1 А.А. Расплетина.

Второй, еще более сложной проблемой, была задача своевременного обнаружения и возможного уничтожения КА военного назначения, первыми из которых стали разведывательные спутники. Однако для уничтожения спутника-цели необходимо было его обнаружить и определить координаты, вывести спутник-перехватчик на орбиту, подвести к объекту поражения на необходимое расстояние и подорвать его боевую часть. Командно-измерительные комплексы Главного управления космических средств (ГУКОС) такую точность действия по ИСЗ-целям обеспечить не могли. Эту задачу предполагалось решить системой ОС (обнаружитель спутников).

Третья проблема заключалась в необходимости возможно более раннего обнаружения факта старта ракет противника и которая принципиально отличается от проблемы дальнего обнаружения боеголовок в рамках системы противоракетной обороны (ПРО). Поэтому для решения этих задач в системе предупреждения о ракетном нападении используются радиолокационные станции (РЛС) раннего предупреждения, объединяемые в узлы РО, а в системе ПРО – РЛС дальнего обнаружения. Впоследствии основой СПРН стали узлы с надгоризонтными РЛС большой дальности действия (прямой видимости), обеспечивающие обнаружение цели после ее появления над радиогоризонтом. В США такие РЛС находятся на 3 постах, развернутых в первой половине 1960 гг. на Аляске, в Гренландии и Великобритании в рамках среднетраекторной системы обнаружения БИМЬЮС. В связи с причинами географического характера в СССР систему космического базирования было принято решение дополнить несколькими загоризонтными радиолокационными станциями (ЗГ РЛС), использующих эффект отражения радиолуча от ионосферы и огибания им земной поверхности. Эту идею впервые в мире сформулировал в 1947 г. научный сотрудник НИИ-16 Н.И. Кабанов, а для ее подтверждения в Мытищах была построена опытная установка. Практическая реализация загоризонтной локации в СССР связана с именем Е.С. Штырена который не знал об открытии Кабанова и в конце 1950 гг. сделал предложение для обнаружения самолетов на дальностях 1000-3000 км, в январе 1961 г. представил отчет по НИР "Дуга". В ней были зафиксированы результаты расчетов и экспериментальных исследований по отражающим поверхностям самолетов, ракет и высотного следа последних, а также предложен метод выделения слабого сигнала от цели на фоне мощных отражений от земной поверхности. Работа получила положительную оценку и с рекомендациями подтвердить теоретические результаты практическими экспериментами.

Четвертая проблема, также очень сложная, заключалась в стремительном росте количества объектов в космическом пространстве. Системы обнаружения спутников (ОС), раннего обнаружения (РО) и ЗГ РЛС должны работать по "своим" специфическим целям и не фиксироваться на других, что могло быть обеспечено лишь при наличии постоянного учета всех космических объектов. Возникла необходимость создания специальной службы контроля космического пространства (ККП), которая должна была создать и вести каталог космических объектов, что давало знания о потенциально опасных космических аппаратах и о появлении новых. Осознание этих и других проблем ракетно-космической обороны высшим руководством страны привело к выходу двух Постановлений ЦК КПСС и Совмина СССР от 15 ноября 1962 года: "О создании системы обнаружения и целеуказания системы ИС, средств предупреждения о ракетном нападении и экспериментального комплекса средств сверхдальнего обнаружения запусков БР, ядерных взрывов и самолетов за пределами горизонта" и "О создании отечественной службы ККП".

Космический эшелон СПРН

Основным инициатором создания системы раннего обнаружения  МБР противника с использованием спутников в 1961 г. был генеральный  конструктор В.Н. Челомей. В конце 1962 г. был завершен аванпроект, согласно которого подобная система включала 20 спутников, равномерно расположенных на одной полярной орбите высотой 3600 км для круглосуточного наблюдения за территорией США. По замыслу разработчиков, спутники массой в 1400 кг с инфракрасными датчиками должны были обнаруживать стартовавшие ракеты по факелу двигателей первой ступени. Кроме спутников-разведчиков в состав системы входили ракеты-носители типа УР-200, спутник-ретранслятор и боевой стартовый комплекс.

Однако по расчетам некоторых специалистов, для постоянного наблюдения вместо 20 требовалось 28 или более космических  аппаратов (КА). Кроме того, время  функционирования этих КА на орбите в  тот исторический период не превышало  одного месяца. Не выдерживала критики  и имевшаяся по состоянию на начало 1960 гг. теплопеленгационная аппаратура, не обеспечивающая достаточного уровня полезного сигнала на фоне шумов от подстилающей поверхности и среды распространения, а также недостаточная изученность многих вопросов (характеристики атмосферы, параметров факелов МБР "Атлас", "Титан", "Минитмен" и др.). Подобные исследования были начаты только в 1963 г. на полигонах Байконур, Кура и Балхаш. Серьезность проблемы была такова, что в ходе эскизного проектирования разработчики отказались от ИК-обнаружения в пользу телевизионных средств. После отстранения в 1964 г. В.Н. Челомея от руководства проектом головным стало КБ-1, главным конструктором назначен А.И. Савин, а вместо УР-200 носителем был определен "Циклон-2" разработки КБ Янгеля.

В 1965 г. проект низкоорбитальной системы  УС-К с восемнадцатью КА на орбите был завершен и первоначально  утвержден Министерством обороны. Однако специалисты КБ-1 всё более  склонялись в пользу высокоэллиптических  орбит. В этом случае спутник в  апогее как бы зависает несколько  часов над одним районом земной поверхности, что позволяет уменьшить  число КА в несколько раз.

Целесообразность этого подтверждал  и опыт американских специалистов. Потратив время и средства на низкоорбитальную спутниковую систему "МИДАС", в  США отказались от нее и с 1971 г. приступили к работам по развертыванию  системы "ИМЕЮС" (IMEWS), которая к 1975 г. имела 3 ИСЗ на геостационарной  орбите. Считалось, что их будет достаточно для наблюдения за стартами с территории СССР и контроля океанской зоны вокруг Североамериканского континента. В  конечном итоге, с учетом собственных  расчетов и опыта США был сделан вывод о целесообразности размещения спутников на геостационарной орбите, несмотря на возможные трудности  в отношении использования разведывательных датчиков с высоты около 40000 км. В 1968 г. КБ завода имени Лавочкина в  кооперации с ЦНИИ "Комета" начали разработку проекта высокоорбитальной  космической системы наблюдения за стартами ракет.

Согласно этого проекта в состав высокоорбитальной системы УС-К должны были войти КП со станцией управления и приема информации (СУПИ) и 4 КА на вытянутых эллиптических орбитах с высотой апогея около 40000 км и наклонением 63 град. к экватору. При периоде обращения 12 часов каждый спутник в течение 6 часов мог вести наблюдение с последующей зарядкой в течение 6 часов аккумуляторов от солнечных батарей. Для быстрой передачи информации на наземные пункты впервые была предусмотрена скоростная радиолиния.

Первый аппарат для отработки  техники новой системы ("Космос-520") был выведен на орбиту в сентябре 1972 г. Он и последующие за ним были оснащены инфракрасными и телевизионными приборами обнаружения. Третий аппарат  в этой серии ("Космос-665") с телевизионной  аппаратурой 24.12.1972 г. зафиксировал старт  БМР "Минитмен" в ночных условиях. Тем не менее это не стало основанием для окончательного выбора типа аппаратуры наблюдения. С течением времени неоднократно пересматривались задачи, а идеология системы эволюционировала.

Вначале предполагалось для обнаружения  стартующих ракет использовать инфракрасный телескоп на фоне земной поверхности. Однако, в связи с наличием значительных помех, было решено расположить спутники на орбите так, чтобы они вели наблюдение на фоне космического пространства. Однако при попадании в объектив Солнца приводило к засветке поля зрения и выхода из строя аппаратуры на некоторое время. Для нейтрализации  возможных последствий в 1972 г. было решено расположить дополнительный спутник на геостационарной орбите. Однако ограниченные возможности солнечных  батарей в то время обеспечивали его работоспособность в течение 6 часов, а остальное время происходила подзарядка аккумуляторов.

В итоге возникла необходимость  увеличить вдвое комплект спутников  на эллиптических орбитах, а в  окончательном виде система должна была включать 9 аппаратов. В рамках работ по этой системе в 1976 г. на орбиту был выведен "Космос-862" с первой в СССР бортовой ЭВМ на интегральных микросхемах. В 1978 г. космический эшелон СПРН состоял из 5 аппаратов на высокоэллиптических  орбитах, но не была завершена отработка  аппаратуры станции управления и  приема информации, а также аппаратуры ее обработки. Из-за возможного срыва  сроков и реальной угрозы существования  программы было принято решение  о приеме в январе 1979 г. системы  УС-К с КА, оснащенными теплопеленгационными датчиками, в опытную совместную эксплуатацию силами Министерства обороны и предприятий-изготовителей с параллельной отработкой системы и доведения ее до штатной численности КА до конца 1981 года.

Ресурс спутников первых серий  не превышал 3 месяцев, в последующем  – 3 лет. Это требовало значительных затрат на поддержание группировки  нужного состава (американские аппараты "Имеюс-2" на орбите действовали 5-7 лет). Поэтому за весь период отработки  и эксплуатации системы УС-К и  ее дальнейшего варианта УС-КС на орбите побывало около 80 спутников. К моменту  доведения группировки КА космического эшелона СПРН до полного состава, стоимость ее создания и эксплуатации увеличилась в три раза по сравнению  с планировавшейся. Тем не менее, система постепенно доводилась до требуемого уровня и 5.04.1979 г. вошла в состав армии предупреждения о ракетном нападении. В июле этого же года она зафиксировала старт носителя с атолла Кваджалейн уже в автоматическом режиме работы. В 1980 г. на эллиптические орбиты были выведены 6 ИСЗ, а сама система была сопряжена с СПРН. К 1982 г. был получен показатель ложных тревог, который превосходил нормативные показатели технического задания и 30 декабря этого года космическая система с 6 спутниками заступила на боевое дежурство.

Центр контроля космического пространства (ЦККП) являлся важным элементов СПРН и, согласно проекта, должен был выполнять две основные задачи - информационно взаимодействовать со средствами системы противоспутниковой обороны и вести Главный каталог космических объектов. Его ввод в строй планировался путем последовательного наращивания мощностей, количества и типов задействованных узлов обнаружения и совершенствованием алгоритмов обработки больших потоков информации о космической обстановке. Строительство его основных элементов в районе г. Ногинск началось в 1966 г., а уже в начале 1968 г. ЦККП стал получать информацию от двух ячеек"Днестр" узла системы обнаружения спутников ОС-2 в Гульшаде. С января 1967 г. ЦККП стал отдельной войсковой частью (5.03.1970 г. передана в подчинение командования войск ПРО и ПКО).

С начала 1969 г. ЦККП были официально переданы функции контроля космического пространства, которые ранее были возложены  на 45 НИИ Министерства обороны. В  том же году состоялись государственные  испытания первой очереди ЦККП в  составе вычислительного комплекса  на базе одной ЭВМ, линии передачи данных и одного рабочего места оператора. С учетом радиолокационных постов и  пунктов оптического наблюдения (ПОН), работавших в составе ЦККП, его возможности на этом этапе  позволяли ежесуточно обрабатывать около 4000 радиолокационных и около 200 оптических измерений и вести  каталог на 500 космических объектов.

В 1973 г. начался второй этап развития ЦККП, в ходе которого предполагался  ввод в строй вычислительного  комплекса производительностью  около 2 миллионов операций в секунду, а также его интеграция с РЛС  ПРН "Днестр-М" и РЛС ПРО "Дунай-3". На этом этапе 15.02.1975 г. ЦККП заступил на боевое дежурство. По своим возможностям Центр был способен обрабатывать уже до 30 тыс. измерений в сутки при емкости главного каталога до 1800 объектов Наряду с главной задачей ЦККП обеспечивал решение и др. задач. В частности , он привлекался для обеспечения полетов отечественных КА в условиях быстрого увеличения "космического мусора" на околоземных орбитах, которых в тот период времени насчитывалось уже более 3000 фрагментов с размерами 10 см и более.

В дальнейшем ЦККП был переоснащен  новой ЭВМ "Эльбрус", что значительно  расширило круг решаемых им задач. Помимо указанных источников информации он стал способен получать и обрабатывать информацию от электронно-оптического  комплекса "Окно" и радиооптического комплекса "Крона". Его возможности и структура изменялись, что было обусловлено изменением структуры системы контроля космического пространства, а также привлечением Центра для выполнения задач общегражданского назначения.