72брыксенков а. а.
История развития радиосвязи на Севере (уроки истории)
bryksenkov a. a.
The history of radio communications at the North (historical lessons)
Сведения об авторе:
Брыксенков Андрей Александрович, заместитель директора Представительства Российского государственного гидрометеорологического университета в Москве (Москва) ets-spb@mail.ru Author:
Bryksenkov Andrey Alexandrovich, Deputy Director of the Representative Office of the
Russian Hydrometeorological University in Moscow (Moscow)
ets-spb@mail.ru
Аннотация
Большая часть территории Российской Федерации находится в северных широтах и в азиатской части. При этом значительная часть этой территории находится в районах вечной мерзлоты, занимающих более 11 млн кв. км, что составляет около 65 % территории страны. В начале XX в. развитие хозяйственного комплекса северных регионов, заселение ранее пустынных территорий Сибири, добыча природных ресурсов выдвигали требование о развитии Северного морского пути. Осуществление этой сложной задачи было бы невозможно без развития средств связи. И в настоящее время необходимость освоения обширных территорий, включая приполярные и полярные области, в которых часто отсутствует какая-либо наземная телекоммуникационная инфраструктура, требует решения задач обеспечения связью и информационной безопасности. Abstract
A huge part of the territory of the Russian Federation is located in the Northern latitudes and in Asia. At the same time, a significant part of this territory is located in permafrost regions, occupying more than 11 million square kilometers, which is about 65 % of the country's territory. At the beginning of the 20th century the development of the economic complex of the Northern regions, the settlement of previously deserted
ТЕХНОЛОГИИ и ТЕХНИКА В ОСВОЕНИИ АРКТИКИ В ХХ В.
territories of Siberia, the extraction of natural resources are demanded the development of the Northern sea route. This challenge would not have been possible without the development of communications. And currently, the need for development of vast territories, including sub-polar and polar regions, which are currently often no terrestrial telecommunications infrastructure, requires the solution of tasks of providing communication and information security.
Ключевые слова:
гаязь, телекоммуникации, история освоения Арктики, развитие Арктики, Северный морской путь. Keyword:
communications, telecommunications, history of Arctic exploration, Arctic development, Northern Sea Route.
В настоящее время условия развития информационно-телекоммуникационной инфраструктуры в Российской Федерации характеризуются высоким уровнем развития сетей связи в крупных населённых пунктах и низким уровнем проникновения услуг связи в малых и удалённых населённых пунктах, в т. ч. расположенных на территории Арктической зоны Российской Федерации (АЗРФ). На арктических же территориях западных стран сначала строятся дороги, появляется связь, и только потом уже приходит бизнес, развивается туризм, селятся люди (в качестве примера - территориальное покрытие Норвегии сигналом составляет порядка 91 %, а в Архангельской, Мурманской области - порядка 2 %). Такому же подходу учит история.
Историю развития радиосвязи на Севере можно разделить на ряд этапов, основными из которых являются: 1) зарождение радиосвязи на Севере; 2) развитие знаний в вопросах формирования, распространения и применения радиоволн; 3) появление новых технологий в радиосвязи; 4) появление и развитие спутниковой связи; 5) переход от аналоговой к цифровой связи.
Начало создания радиосвязи на Севере России
В начале XX в. массовое заселение Сибири и развитие её хозяйственного комплекса, развитие промыслов в северных морях, попытки использования минеральных ресурсов всё настойчивее выдвигали требование об освоении Северного морского пути. Осуществление этой сложной задачи в начале столетия облегчалось прогрессом промышленности,
развитием транспортной техники и средств связи. Особую актуальность вопрос об использовании Северного морского пути приобрёл во время Русско-японской войны. «Острая нужда в увеличении перевозок военных грузов на восток», по признанию министра путей сообщения князя М. И. Хилкова, застала водные пути Сибири «совершенно неподготовленными для выполнения такого рода задачи»1.
Специально созданная комиссия, в состав которой вошли начальник Технического отделения Главного управления почты и телеграфа (ГУПиТ) Б. Г. Евангулов, главный механик Санкт-Петербургского по-чтово-телеграфного округа В. М. Нагорский и помощник начальника Главного гидрографического управления генерал-майор А. И. Виль-кицкий, в заседаниях 8 и 12 марта 1905 г. признала, что «Северный морской путь к устьям рек Енисея и Оби через Карское море находится в настоящее время в неудовлетворительном состоянии»2. Для безопасности судовождения было признано целесообразным устройство четырёх радиостанций в проливах Маточкин Шар, Карские Ворота, Югорский Шар и в устье реки Печоры; для соединения радиостанции в устье Печоры с телеграфной сетью империи требовалось провести к ней воздушную телеграфную линию от телеграфной станции в селе Усть-Цильме. Исходя из общей экономической обстановки, ни Министерство внутренних дел, ни Главное управление торгового мореплавания и портов не вышли в законодательные учреждения с ходатайством о финансировании предполагаемого проекта, и он был отложен до более благоприятных времён.
Вернулись к его реализации только в 1911 г. Местами расположения радиостанций были выбраны: в Югорском Шаре - восточный берег материка у мыса Лаккерзали против о. Сокольего, в Карских Воротах - о. Вайгач напротив о. Оленьего и о-вов Новосильцева, в Байдарацкой губе - устье р. Маре-Яга на мысе Маре-Сале полуострова Ямал. Под строительство мощной радиостанции в Архангельске был выбран участок казённой земли в семи верстах от города и в двух верстах от железнодорожной станции Исакогорка (рис. 1). Мощность радиостанций в Архангельске и Югорском шаре должна быть 8 кВт, в Карских Воротах и на мысе Маре-Сале 1,5 кВт. Кроме того, для связи первых двух станций с судами в Белом и Карском морях на них предусматривалась установка радиостанций с мощностью передатчика в 1,5 кВт. Организация сбора и передачи результатов наблюдений
1 Цит. по: Глущенко А. А. Место и роль радиосвязи в модернизации России (19001917 гг.). СПб., 2005. Ч. 3. С. 376.
2 Там же. С. 378.
ТЕХНОЛОГИИ и ТЕХНИКА В ОСВОЕНИИ АРКТИКИ В ХХ В.
предусматривала передачу сведений с Вайгача и Маре-Сале в Югорский Шар, откуда с помощью мощного радиопередатчика они передавались в Исакогорку, радиостанция которой имела связь с телеграфной сетью империи. По итогам рассмотрения результатов конкурса на поставку и установку радиостанций в заседании технической подкомиссии ГУПиТ 23 и 28 декабря 1911 г. предпочтение было отдано проекту Русского общества беспроволочных телеграфов и телефонов (выделено 112 273 руб. 4 коп.). 16 августа 1913 г. работы на Архангельской радиостанции были закончены, установлена связь с Югорским Шаром. Станция была признана действующей. 15 сентября 1913 г. состоялось её освящение.
Условия службы на первых радиостанциях были тяжёлые. Побывавший в августе 1917 г. на ледокольном пароходе «Владимир Русанов» на Вайгаче и в Югорском Шаре инженер Архангельского почто-во-телеграфного округа 12 октября докладывал, что все стены зданий покрыты трещинами в 1-1,5 дюйма; часть стен лежит всецело на дверных косяках, в некоторых местах превращённых в щепу. Из-за осадки фундамента началось разрушение потолка из бетонных плит. Особенно подверглись разрушению внутренние стены зданий. Дымоходы печей были забиты сажей, из-за чего дым проникал в помещения станций, придавая им «вид кузницы», а не жилого дома1.
Таким образом, несмотря на трудности, к 1 декабря 1914 г. была создана первая в Арктике сеть из трёх радиостанций, подчинявшихся ГУПиТ: в акватории Карского моря - в Югорском Шаре (рис. 2), на Вайгаче, на Маре-Сале, на Исакогорке (вблизи Архангельска). Две первые станции поставлены с таким расчётом, чтобы наблюдателю были доступны для обозрения не только проливы, но и свободные пространства моря. Станция Маре-Сале устроена для наблюдений за льдами южной части Байдарацкой губы. Мощность этих трёх радиостанций рассчитана так, чтобы станция в Югорском Шаре могла входить в связь с радиостанцией на Исакогорке, а две другие имели возможность передать свои депеши на Югорский Шар. Кроме того, с навигации 1915 г. начала свою деятельность радиостанция на о. Дик-сон2. Её работа прекращалась с окончанием навигации по р. Енисей. Но и при непрерывном действии существующих радиостанций «нужно признать, что ежегодное плавание по Карскому морю всё же окажется невозможным и часто по-прежнему останется весьма
1 Цит. по: Глущенко А. А. Место и роль радиосвязи в модернизации России (19001917 гг.). СПб., 2005. Ч. 3. С. 409.
2 Визе В. Полярные станции СССР // Техника - молодёжи. 1935. № 12. С. 11.
затруднительным и опасным»1. Отмечалась необходимость установки радиостанций и в других местах арктического побережья2.
Начало Первой мировой войны показало близорукость предвоенной политики ГУПиТ в вопросах как внутренней, так и международной связи. Требовал срочного решения вопрос повышения надёжности связи между Александровском-на-Мурмане (который был связан линией кабельной связи с Англией) и столицей, что могло быть достигнуто путём резервирования проволочной телеграфной линии устройством радиолинии Александровск - Архангельск. Работы по оборудованию станции мощностью 2 кВт в Александровске были закончены в октябре 1915 г., и с 1 ноября она была введена в строй действующих.
Для успешного развития Севера России и Севморпути требовалось кардинально ускорить развитие системы радиосвязи в Арктике. Это было осуществлено уже в советский период.
Радиосвязь на Севере в советский период
До 1920-х гг. в радиосвязи применялись преимущественно волны длиной от сотен метров до десятков километров. В 1922 г. радиолюбителями было открыто свойство декаметровых (коротких) волн (КВ-связь) распространяться на любые расстояния благодаря преломлению в верхних слоях атмосферы и отражению от них.
«Ответственный экзамен в области применения и использования коротких волн как в области профессиональной, так и всей нашей радиообщественности имел место в экспедиции по спасению экипажа дирижабля "Италия" (1928 г.), которая была снаряжена Комитетом помощи Осоавиахима в составе двух ледоколов, "Красин", "Малыгин", и одного корабля гидрографического управления. Экспедиция в составе указанных кораблей потребовала современных радиотелеграфных средств связи. Схема связи должна была быть осуществлена в следующем порядке: связь между собою, связь с плавучей базой итальянцев "Читта ди Милано", и наконец, прямая радиотелеграфная связь Комитета помощи Осоавиахим (Москва) через радиостанцию Сокольники с ледоколами "Красин" и "Малыгин" (радиостанции мощностью 50-200 Вт). Кроме того, в задачу всех трёх кораблей
1 Георгиевский Н. П. Радиостанции Карского моря // Известия Архангельского общества изучения Русского Севера (Журнал жизни Северного края). 1916. № 5. С. 199.
2 Локотко М. П. Техническое освоение Арктики в начале ХХ века по материалам архангельского общества изучения Русского Севера [Электронный ресурс]. // Международный студенческий научный вестник. 2017. № 1. URL: http://eduherald.ru/ru/ article/view?id=16846 (дата обращения: 22.06.2018).
Рис. 1. Общий вид первой радиостанции на Исакогорке. Идёт монтаж мачт фирмой «Артур Коппель», 1913 г.
Рис. 2. Схема действия радиостанции «Югорский шар» в Карском море, горизонт действия радиусом 18 миль
входило связаться с экипажем потерпевшего аварию дирижабля. Этот первый боевой экзамен нашей радиотехники»1 был выдержан. Вскоре радиосвязь в коротковолновом диапазоне стала основным средством осуществления дальней радиосвязи. Радиостанции стали размещать на полярных станциях в Арктике.
В октябре 1928 г. вступила в строй станция на острове Большом Ляховском. В 1929 г. на месте зимовки «Святого Фоки» в бухте Тихой на острове Гукера была открыта первая отечественная станция на архипелаге Земля Франца-Иосифа (рис. 3, 4, 5). В 1932 г. на острове Рудольфа, на широте 81°48', появилась ещё одна - самая северная в мире - полярная станция. В 1930 г. в эфир вышла полярная станция на Северной Земле, а в 1931 г. начала свою работу станция на самом севере Новой Земли - мысе Желания (она имела большое значение для развития морских промыслов и стала опорной базой для промышленников. Стала активно развиваться сеть станций и в восточном секторе Арктики, охватывая своим покрытием огромные территории.
В 1930-е гг. были освоены метровые, а в 1940-е - дециметровые и сантиметровые волны, распространяющиеся в основном прямолинейно, не огибая земной поверхности (т. е. в пределах прямой видимости), что ограничивает прямую связь на этих волнах расстоянием в 40-50 км.
В Советском Союзе Арктика осваивалась системно, соответственно и КВ-связь, имея общегосударственное назначение, активно развивалась. К 1938 г. сеть предприятий связи по сравнению с 1913 г. возросла в 5,5 раза. Начиная с 1927 г. создавалась магистральная сеть коротковолновых передатчиков. Кроме сети Наркомсвязи, была организована значительная сеть радиостанций, обслуживающих внутрипроизводственные нужды отдельных ведомств (Главное управление Севморпути, Наркомлес, Главзолото и др.).
К рубежу 1930-40-х гг. сеть полярных станций, оснащённых радиопередатчиками, в Советской Арктике насчитывала 75 единиц (в том числе на берегах Баренцева и Карского морей - 32, на побережье моря Лаптевых - 16, Восточно-Сибирского моря - 14, Чукотского моря и Берингова пролива - 13 станций).
Война не обошла стороной советские полярные станции. Некоторые из них стали объектами нападений подводных лодок и десанта их экипажей. Так, 26 июля 1942 г. радиостанция в Малых Кармакулах была разрушена немецкой подводной лодкой U-601. Утром 8 сентября
1 История полярных арктических станций с 30-х годов XX века [Электронный ресурс]. URL: http://www.arktika-antarktida.ru/arktikast2.shtml (дата обращения: 20.06.2018).
1 Фонды ААНИИ. Д. 1732. Л. 4.
2 РГАЭ. Ф. 9570. Оп. 2. Д. 1320. Л. 38.
того же года подлодка U-251 в течение получаса вела огонь по полярной станции острова Уединения. К счастью, снаряды не повредили радиоаппаратуру, и станция смогла продолжить свою работу. 18 сентября 1943 г. подлодка U-711 разрушила выносную полярную станцию на о. Правды (архипелаг Норденшёльда). А 24 сентября та же лодка уничтожила полярную станцию в заливе Благополучия. Отметим, что радиосвязь в военное время была очень важна - ведь оперативное и тактическое планирование, проведение военных операций в Арктике было невозможным без полученных данных о погодных условиях, которые передавались при помощи радиостанций.
После войны развитие сети связи в Арктике продолжалось. Открывались всё новые станции. Так, в 1952 г. начала свою работу полярная станция Нагурская, а через пять лет на Земле Франца-Иосифа, на острове Хейса, была открыта самая крупная здесь станция - полярная обсерватория «Дружная».
В 1987 г. уже функционировало 112 основных метеостанций, оснащённых коротковолновыми передатчиками.
К началу 1990-х гг. коротковолновая радиосвязь использовалась для передачи телефонных сообщений, телеграмм, потоков цифровой информации и факсимиле. По назначению и дальности действия различали международные и внутрисоюзные общегосударственные линии КВ-связи. Следует отметить наличие сложных условий для работы радиостанций в высоких широтах. Исследователи отмечают, что полярные сияния, магнитные и ионосферные бури, зависящие от солнечной активности, значительно затрудняют радиосвязь и иногда прерывают её на длительное время. Это явление получило название «непрохождение радиоволн». В данном случае связь не удаётся установить порой в течение нескольких суток, а то и недель, несмотря на исправность радиостанции. Серьёзно осложняется радиоприём в полярных широтах при пурге. Переносимые сильным ветром кристаллы снега, ударяясь о металлические провода антенны, создают в них статические заряды электричества, что резко повышает общий уровень помех1.
В первые послевоенные годы начались разработка и внедрение принципиально нового вида связи - радиорелейных линий, а также комплексов частотного уплотнения и каналообразования. В начале 1950-х гг. имел место прорыв в области дальней связи - был открыт способ распространения радиосигнала путём тропосферного
1 Торопов И. В., Моисеев А. П., Калач Г. П. Радиосвязь на дальнем Севере [Электронный ресурс]. // Гуманитарные научные исследования. 2016. № 6. URL: http://human. snauka.ru/2016/06/14927 (дата обращения: 15.06.2018).
Рис. 5. Радиоаппаратура на полярной станции «Бухта Тихая». 1934-1935 гг.1
1 РГАЭ. Ф. 9570. Оп. 2. Д. 1320. Л. 37.
рассеяния. В СССР первая система связи, использующая этот принцип, появилась в 1963 г. Для обеспечения связи с отдалёнными регионами страны была построена Тропосферная радиорелейная линия связи (ТРРЛ) «Север». Её протяжённость составляла 13 200 км. Она состояла из 46 тропосферных радиорелейных станций (ТРРС), расположенных большей частью вдоль побережья Северного Ледовитого и Тихого океанов и крупнейших сибирских рек (Обь, Енисей и Лена). Система состояла из семи линий, имела два узла, в подчинении у которых находились центры и станции1 (рис. 6, 7).
Тропосферная связь известна как тропосферный способ передачи информации посредством радиоволн на значительные расстояния - до 500 км и более в зависимости от ландшафта и климатических факторов. Этот метод распространения сигнала использует феномен тропосферного рассеяния, где радиоволны на частотах УВЧ и СВЧ (УКВ и микроволны) случайным образом распространяются по мере прохождения через верхние слои тропосферы. Распространение радиоволн в тропосфере происходит в узком луче (фазированная решётка), проходящем прямо над горизонтом в направлении приёмной станции. Когда сигналы проходят через тропосферу, часть энергии рассеивается обратно к Земле, позволяя оператору принять сигнал.
Поскольку в это время шло активное освоение космического пространства, стали появляться и разрабатываться идеи по размещению ретранслятора за пределами нашей планеты. Первые эксперименты относятся к 1964 г., когда совершались попытки поймать сигнал, отражённый от естественного и искусственных спутников Земли. После успешного окончания испытаний было подготовлено несколько проектов спутниковой связи «Молния-1». Запуск был произведён 23 апреля 1965 г. Спутник соединил радиомостом Москву и Владивосток. В конце 1960-х гг. в СССР также были созданы две линии метеорной связи (от 20 до 500 МГц): Норильск - Красноярск и Салехард -Тюмень, которые находились в эксплуатации около 10 лет.
Современное состояние
Сменилось несколько поколений техники. Появилось множество нового оборудования. Всё это значительно повысило оперативность связи и её мобильность в различных звеньях управления. Радиосредства начали производить с использованием транзисторов, а потом и интегральных
1 Костуров Г. А., Калач Г. П., Моисеев А. П. История развития радио и его применение в военном деле [Электронный ресурс]. // Гуманитарные научные исследования.
2016. № 6. URL: http://human.snauka.ru/2016/06/14959 (дата обращения: 15.06.2018).
Рис. 6. В аппаратной. 1950-е гг.
Рис. 7. Станция тропосферной радиорелейной линии связи (ТРРЛ) «Север», построенная в 1970-х гг. Современное состояние
схем. Сигнал стал преимущественно цифровым. Появились оптоволоконные линии, увеличились объёмы обрабатываемой и передаваемой информации. Для оперирования такими объёмами понадобились автоматизированные системы. К сожалению, с началом 1990-х гг. общегосударственная сеть коротковолновой связи в России стала приходить в упадок и к настоящему времени почти полностью прекратила своё существование. Вместо 112 (1987) остались только 52 действующие полярные станции. Фактически полностью выработала ресурс, разрушена инфраструктура сети. Активно используется только ведомственная КВ-связь (Министерство обороны России, спецслужбы, пограничные войска). Ведомства, заинтересованные в развитии надёжных средств радиосвязи, в последние десятилетия вынуждены были самостоятельно решать стоящие перед ними задачи.
В настоящее время многое из того, что создавалось трудом нашего народа в течение десятилетий в области общегосударственной тропосферной, метеорной связи, почти полностью утрачено. В ведущих зарубежных странах, прежде всего в США, и в настоящее время большое внимание уделяется созданию и поддержанию в высокой готовности систем централизованного управления и связи в ЧС и в особый период с использованием новейших достижений в технике цифровой радиосвязи. Это связано с переходом на цифровой формат и появлением новых возможностей создания национальной сети беспроводной КВ-связи по типу сотовой связи.
Современный передатчик КВ-диапазона отличает: 1) высокая степень автоматизации; 2) полнообъёмное дистанционное управление и контроль их состояния; 3) высокая надёжность; 4) малое время перестройки с одной рабочей частоты на другую; 5) малое энергопотребление; 6) возможность организовать симплексные каналы радиосвязи; 7) работа на широкий класс антенн (в том числе мобильных) с помощью антенных согласующих устройств; 8) отсутствие необходимости постоянного обслуживания техническим персоналом; 9) комплектация антеннами разных типов.
Необходимо отметить, что полноценное использование спутниковой, мобильной, LTE, проводной связи в чрезвычайных условиях и в особый период, несмотря на все принимаемые меры, представляется недостаточно надёжным ввиду её низкой живучести.
С другой стороны, руководство Минкомсвязи РФ обращает внимание, что «спутники связи позволяют качественно, быстро и эффективно организовывать телевизионное и звуковой вещание, связь и передачу данных, доступ к информационно-телекоммуникационной
ТЕХНОЛОГИИ и ТЕХНИКА В ОСВОЕНИИ АРКТИКИ В ХХ В.
сети Интернет»1. Особенно эффективны спутниковые решения для организации связи в малонаселённых и труднодоступных районах, а также местах со сложным рельефом местности и тяжёлыми климатическими условиями. Государством осуществляются стратегическое управление и контроль развития орбитальной группировки космических аппаратов связи и вещания гражданского назначения, эксплуатирующей организацией которой является ФГУП «Космическая связь».
В связи с пространственным расположением АЗРФ отсутствует возможность полностью обеспечить эти территории спутниковой связью через космические аппараты действующей группировки геостационарных спутников связи и вещания. Арктическая территория России распространяется до 82° с. ш., в то время как устойчивая работа с геостационарными спутниками возможна до 76° с. ш. для антенн спутниковой связи наземного базирования (угол места 5°). Этот фактор обуславливает необходимость создания группировки космических аппаратов связи и вещания на высокоэллиптических орбитах.
Полученные маркетинговые и финансовые оценки показывают недостаточную инвестиционную привлекательность проекта аппаратов на высокоэллиптических орбитах «Экспресс-РВ» и необходимость в связи с этим поиска путей привлечения бюджетного финансирования для проведения работ по созданию системы в интересах решения государственных задач. Стоит отметить, что общий объём финансирования программы по созданию «Экспресс-РВ» носит прогнозный характер и составляет порядка 90 млрд руб., из них из средств федерального бюджета планируется привлечь порядка 60 млрд руб., выделение которых пока не согласовано. Тем не менее, по заверению руководства Минкомсвязи: «В настоящее время ФГУП "Космическая связь" продолжает работу над разработкой и созданием телекоммуникационной инфраструктуры связи для различных объектов в АЗРФ»2.
1 Цит. по: Бизюков И. И., Лиманская К. В. Взгляд будущих специалистов на развитие космических технологий // Актуальные проблемы авиации и космонавтики. 2012. Т. 2. Вып. 8. С. 459.
2 Цит. по: Спутниковая связь покроет весь Севморпуть [Электронный ресурс]. URL: http://rn.severpost.ru/read/65177/ (дата обращения: 15.06.2018).
