Космическая система ретрансляции информации
Увеличение объема и сложности целевых задач, решаемых современными КА, и повышенные требования к надежности управления вызывают необходимость обеспечения непрерывности и глобальности информационного взаимодействия НКУ с КА. Эффективным путем достижения этой цели является использование для обмена информацией с КА космических систем ретрансляции (КСР). Техническая структура КСР включает два-три спутника-ретранслятора (СР) на геостационарной орбите, одну-две наземные станции (НС) спутниковой связи и абонентскую аппаратуру, установленную на борту обслуживаемых КА.
На рис. показано, что три СР на геостационарной орбите с географическими долготами подспутниковых точек, разнесенными на 120°, обеспечивают с перекрытием обзор практически всей земной поверхности (и околоземного космического пространства), за исключением приполярных областей до 80° северной и южной широт. С целью упрощения структуры в системе могут использоваться два рабочих СР при незначительном уменьшении глобальности связи.
Информационное взаимодействие НКУ с К А через СР осуществляется по следующей схеме:
-
прямой канал: ЦУП – НС – СР – КА;
-
обратный канал: КА – СР – НС – ЦУП.
Примером космической системы ретрансляции является введенная в эксплуатацию в начале 1980-х гг. американская система TDRSS (Tracking and Data Relay Satellite System), предназначенная для обеспечения почти глобального обслуживания действующих и перспективных низкоорбитальных КА, таких как МТКК Space Shuttle, космическая лаборатория Spacelab. В составе системы используются два рабочих и один резервный геостационарный спутник-ретранслятор. Координаты подспутниковых точек рабочих СР (41° з.д. и 171° з.д.) выбраны из расчета, что их зоны радио-видимости на поверхности Земли перекрываются на территории американского континента таким образом, что с наземной станции на базе Уайт Сэндс в штате Нью-Мексико (США) обеспечивается радиовидимость обоих СР. Для одновременной работы через три СР на станции установлены три комплекта приемно-регистрирующей аппаратуры с антеннами диаметром 18 м. От центров управления НАСА и министерства обороны по каналам связи на наземную станцию поступает технологическая информация и программа работы, необходимые для организации управления КА через СР. В обратном направлении передается информация, принятая с КА.
Система TDRSS обеспечивает глобальность обслуживания низко-орбитальных (высота < 2000 км) КА около 0,9. Для достижения практически полной глобальности необходим дополнительный СР с подспутниковой точкой в Восточном полушарии. Но для работы с ним нужна вторая наземная станция за пределами США (реализовано в 1990-е гг.) или организация межспутниковой связи между СР.
Аналогичная космическая система ретрансляции использовалась в России в составе комплекса управления пилотируемой орбитальной станцией “Мир” и многоразовой космической системой “Буран”. Основу системы составляют два геостационарных СР “Луч” с координатами подспутниковых точек 16° з.д. и 95° в.д. и наземная станция спутниковой связи вблизи Москвы в зоне радио-видимости обоих СР, оснащенная двумя комплектами приемно-передающей аппаратуры с антенными системами. В 1990-х гг. орбитальная группировка СР “Луч” прекратила свое существование из-за выработки технического ресурса спутников.
Космические системы ретрансляции обеспечивают обмен с КА и средствами выведения всеми видами информации, необходимой для управления полетом, телеизмерений и связи с экипажем пилотируемых комплексов, а также высокоскоростную (до сотен Мбит/с) передачу цифровой информации от аппаратуры целевого назначения КА. Недостатком использования КСР является необходимость нали-чия на КА дополнительных резервов по массе для установки абонентской аппаратуры и бортовых антенн, обеспечивающих требуемые энергетические характеристики радиолиний КА – СР, особенно при неориентированном полете КА.
Коммерческие средства дистанционного зондирования Земли из космоса только начинают свое развитие. Сельское хозяйство, региональное развитие, строительство, добывающая промышленность все шире используют данные ДЗЗ. Существующие космические средства ДЗЗ, такие как Spot, Landsat и т.п., не являются чисто коммерческими, несмотря на рыночные принципы распространения получаемой информации. Эти системы субсидируются государственными органами, так как на современном этапе их…
Национальный центр космических исследований КНЕС (CNES) ведет как гражданские, так и военные космические программы (во взаимодействии с МО). Создана военная система спутниковой связи Sirakus (1988 г.) на основе КА Telecom. С 1995 г. запускаются разведывательные КА Helios, созданные на базе КА Spot. Ведется разработка КА Helios-2 с участием других европейских стран. Продолжается эксплуатация КА ДЗЗ…
Впервые в истории ракетно-космической техники реализуется крупнейший международный проект – создание Международной космической станции. Ранее выполненные и реализуемые в настоящее время космические программы уступают проекту МКС по масштабу и объему задач, составу стран-участниц и организаций-соисполнителей, ответственности за решение вопросов надежности и безопасности в процессе создания и длительной эксплуатации МКС. Вопросам обеспечения надежности и безопасности уделялось…
Решение всей совокупности сложных конструкционных, схемотехнических и технологических задач при разработке, создании и эксплуатации космических средств невозможно без широкого развития и внедрения результатов космического материаловедения. При разработке космических средств требуются новые материалы, которые должны выдерживать нагрузки космических полетов (высокие температура и давление, вибрационные нагрузки на этапе выведения, низкие температуры космического пространства, глубокий вакуум, радиационное воздействие,…
В настоящее время все большее число государств приходит к пониманию важности использования космического пространства для решения задач национальной безопасности и социально-экономического прогресса и в связи с этим в тех или иных формах активизирует свою космическую деятельность. И хотя космический потенциал России позволяет говорить о ее полноправном месте в ряду ведущих космических держав, уже сегодня возникла…
Основу комплексов средств автоматизации (КСА) центров управления полетом КА и центров обработки информации, эксплуатируемых в НАКУ в 1990-х гг., составляли малопроизводительные вычислительные системы второго и третьего поколений, более 50 % которых многократно выработали установленный ресурс, устарел и морально и физически (ЭВМ серии СМ, М-222, ВК-2М45/46, “Эльбрус-1” и др.) Уровень автоматизации управления КА составлял 70-80%. Неудовлетворительное…
Космические средства выведения представляют собой сложные технические транспортные системы, предназначенные для доставки полезных нагрузок в космическое пространство на заданные орбиты. Все существующие космические средства выведения, а также средства, эксплуатация которых будет осуществляться в обозримой перспективе (25…30 лет), имеют в своей основе принцип реактивного движения. Первые сообщения о применении устройств, использующих этот принцип, появились в китайских…
Великобритания эксплуатирует военные КА связи Skynet, участвует в управлении КА связи НАТО. Великобритания считается крупнейшим в Европе (и вторым в мире) потребителем космической информации с разных КА многих стран и организаций. Результаты обработки данных (включая снимки с метео-КА и КА ДЗЗ), накопленные за ряд лет, могут использоваться в военных целях, например во время кризисных ситуаций….
Международное сотрудничество в области коммерческих космических программ в 1980-1990 гг. существенно расширилось. Вслед за организацией первых консорциумов Intelsat, Inmarsat последовало создание значительного числа всемирных и региональных систем и программ – Comsat, Landsat, Meteosat, Eutelsat, Panamsat, Asiasat, Iridium, GlobalStar и т.п. В 1998 г. начато создание Международной космической станции. Основные особенности этапа: значительное увеличение объема работ,…
Развитие средств выведения полезных грузов в космическое пространство (ракет-носителей) в нашей стране шло по нескольким направлениям. Первое направление, возникшее в 1957 г., связано с созданием ряда РН на базе межконтинентальной баллистической ракеты (МБР) Р-7. Эта МБР была разработана в знаменитом ОКБ-1 (с 1966 г. – Центральное конструкторское бюро экспериментального машиностроения (ЦКБЭМ), с 1974 г. –…