КОСМИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ СВЯЗИ РАЗРАБОТКИ РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЙ КОРПОРАЦИИ "ЭНЕРГИЯ" ИМЕНИ С.П. КОРОЛЁВА Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

УДК 629.783:621.396

космические системы Связи разработки ракетно-космической корпорации «энергия» имени с.п. Королёва

© 2015 г. Ковтун в.С., Королёв Б.в., Синявский в.в., Смирнов и.в.

Ракетно-космическая корпорация «Энергия» имени С.П. Королёва (РКК «Энергия») Ул. Ленина, 4А, г. Королёв, Московская обл., Российская Федерация, 141070, e-mail: post@rsce.ru

Систематизированы результаты создания и эксплуатации спутников связи первого поколения «Молния» и последнего поколения «Ямал», а также проектно-концептуальных исследований возможности создания глобальной системы связи.

Спутник связи «Молния» в РКК «Энергия» сразу проектировали для штатной системы связи по территории Советского Союза. После первых четырех успешных пусков изготовление и эксплуатацию спутников передали в АО «Информационные спутниковые системы имени академика М.Ф. Решетнёва». Всего было 164 успешных пуска спутников серии «Молния».

Описаны проводившиеся, в т. ч. на пилотируемых объектах, эксперименты по созданию новых высокоэффективных средств связи.

Рассмотрена возможность создания глобальной системы связи на основе трех спутников массой 17...20 т на геостационарной орбите с лучшими эксплуатационными характеристиками относительно многоспутниковых систем. Спутник создается путем стыковки на геостационарной орбите космической платформы и двух модулей полезной нагрузки, причем эти модули могут заменяться в процессе эксплуатации. Платформа может быть создана на основе тонкопленочных солнечных батарей мощностью 60...80 кВт и на основе двухрежим-ной термоэмиссионно-термоэлектрической ядерно-энергетической установки мощностью 400 кВт в режиме электроракетной доставки и 160 кВт в режиме электропитания функциональной аппаратуры с ресурсом 15.20 лет.

Приведены результаты создания и более чем 10-летней эксплуатации геостационарных спутников связи — сначала «Ямал-100», а затем «Ямал-200». Спутник создавался по новым для российской космической промышленности технологиям. Показана высокая эффективность созданных на основе отечественных технологий спутников связи. Доля «Ямал-100» в общем балансе функционирующих российских транспондеров составляла 10%, однако он обеспечивал 60% объема трансляции региональных и 50% трансляции центральных ТВ-программ и 25% пользовательского доступа в Интернет. Показано, что на базе созданной платформы «Ямал» открываются широкие возможности для создания автоматических космических аппаратов различного назначения.

Ключевые слова: спутник связи «Молния», спутник связи «Ямал», глобальная система космической связи, солнечные батареи, ядерно-энергетическая установка, электроракетная доставка, транспондер, методология управления системой связи.

space communication systems developed by s.p. korolev rocket and space corporation energia

Kovtun V.S., Korolev B.V., Sinyavskiy V.V., Smirnov I.V.

S.P. Korolev Rocket and Space Public Corporation Energia (RSC Energia) 4A Lenin Street, Korolev, Moscow region, 141070, Russian Federation, e-mail:post@rsce.ru

Results of the first generation (MOLNIA) and last generation (YAMAL) communication satellite creation and operation as well as project-conceptual investigation of global communication system creation possibility were systematized.

Communication satellite MOLNIA was designed by RSC-Energia directly for nominal communication system operation within the territory of the Soviet Union. After the first four successful launches the satellites were signed over to M.F. Reshetnev ISS for manufacturing and operation. The total satellite MOLNIA successful launches were 164. New high-efficiency communications equipment creation experiments performed particularly on the manned objects were described.

There was considered the possibility of creation of global communication system based on three satellites with mass of 17...20 ton in the Geostationary Orbit (GSO), which has better performance characteristics comparative to the multi-satellite systems. The satellite is created by docking of two payload modules to the space platform in the GSO, at that, these modules may be replaced while in service. Platform may be created on the basis of thin-filmed solar arrays with power of 60...80 KW and dual-mode thermionic and thermoelectric nuclear power source with power of 400 KW in the mode of electrojet delivery or 160 KW in the mode of electric power supply to functional equipment with the operational life 15...20 years.

There were showed the results of creation and more than 10-year-operation of geostationary communication satellites YAMAL-100 and than YAMAL-200. The satellite was created according to technology, which is new for the Russian space industry. High efficiency of communication satellites created on the basis of native technology was demonstrated. A share of YAMAL-100 in the operating Russian transponder overall balance was 10%, however it provided a volume of 60% regional and 50% central TV program broadcasting and 25% user Internet access. It was shown that the multifold possibilities for manufacturing of automated SC of different purpose are opened on the basis of the created platform YAMAL.

Key words: communication satellite MOLNIA, communication satellite YAMAL, global space communication system, solar arrays, nuclear power source, electrojet delivery, transponder, communication system control philosophy.

ковтун B.C. КОРОЛЁВ Б.в. синявский в.в. Смирнов и.в.

КОВТУН Владимир Семенович — кандидат технических наук, главный специалист РКК «Энергия», e-mail: vladimir.s.kovtun@rsce.ru

KOVTUN Vladimir Semenovich — Candidate of Science (Engineering), Chief Specialist at RSC Energia, e-mail: vladimir.s.kovtun@rsce.ru

КОРОЛЁВ Борис Васильевич — кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник РКК «Энергия», e-mail: boris.korolev1@rsce.ru

KOROLEV Boris Vasil'evich — Candidate of Science (Engineering), Lead Research Scientist at RSC Energia, e-mail: boris.korolev1@rsce.ru

СИНЯВСКИЙ Виктор Васильевич — доктор технических наук, профессор, научный консультант РКК «Энергия», e-mail: viktor.sinyavsky@rsce.ru

SINYAVSKIY Victor Vasil'evich — Doctor of Science (Engineering), Professor, Scientific consultant at RSC Energia, e-mail: viktor.sinyavsky@rsce.ru

СМИРНОВ Игорь Вениаминович — заместитель руководителя НТЦ РКК «Энергия», e-mail: igor.v.smirnov@rsce.ru

SMIRNOV Igor Veniaminovich — Deputy Director of STC at RSC Energia, e-mail: igor.v.smirnov@rsce.ru

введение

Подводя итоги столь богатому космическими свершениями 1961 г., С.П. Королёв (под псевдонимом «проф. К. Сергеев»), отдав должное полетам Гагарина и Титова, писал: «Еще мало изученные пространства космоса, несомненно, представляют большой практический интерес для решения целого ряда прикладных задач народного, хозяйственного и научного значений. Можно ожидать в ближайший период времени создания системы спутников-станций для целей связи и ретрансляции радио- и телевизионных передач, для навигации судов и самолетов, для систематического наблюдения за погодой, а в будущем, быть может, и для некоторого активного воздействия на формирование погоды...».

Именно по его решению начались работы не по опытному искусственному спутнику Земли для связи, а по спутнику, на базе которого можно было бы построить систему связи по всей территории СССР.

первый отечественный спутник связи «молния» и его модификации

Спутник связи «Молния-1» был создан РКК «Энергия» (в то время ОКБ-1) в период с 1961 по 1964 гг. По инициативе С.П. Королёва этот космический аппарат (КА), минуя экспериментальную стадию, как задумывалось первоначально, сразу стали проектировать для штатной системы связи по территории Советского Союза.

Такая постановка задачи заставляла проектантов подойти к ее решению с системных позиций. Необходимо было обеспечить как можно меньшую массу спутника, чтобы вывести его на более высокую орбиту, что, в свою очередь, обеспечивало большую продолжительность обзора территории СССР одним спутником и меньшее количество спутников в системе. Для территории СССР характерным было множество удаленных друг от друга промышленно развитых территориальных районов. Обеспечение связи с ними требовало создания большого количества наземных станций. Снижение их стоимости могло быть достигнуто за счет увеличения мощности бортовых ретрансляторов, что требовало мощных систем энергопитания, терморегулирования, применения антенны, постоянно в сеансе связи отслеживающей ориентацию на Землю, обеспечивающей необходимую диаграмму излучения энергии. В то же время, для оптимизации площади солнечных батарей необходимо

было обеспечить постоянную их ориентацию на Солнце, а для работы в процессе полета спутника в тени Земли иметь аккумуляторные батареи. Требовалось также обеспечить длительный ресурс спутника. Для формирования и поддержания орбитальной группировки спутников в состав бортовых систем требовалось включение корректирующей двигательной установки.

Таким образом, в процессе проектирования спутника связи «Молния-1» необходимо было найти компромиссные технические решения, удовлетворяющие системным требованиям, и такие решения были найдены [1].

В процессе проектирования спутника был проведен анализ достигнутого к тому времени уровня развития космической техники, и определены относительные конструктивные коэффициенты. Борьба шла за каждый килограмм массы, за каждую команду управления, за каждый телеметрический параметр, за каждый ватт энергопотребления. Это позволило постепенно сократить общую массу спутника, доведя ее до 1 500 кг, что оказалось на 150 кг меньше показателя этапа эскизного проектирования. В результате этой работы удалось добиться возможности выведения спутника с первоначально рассматриваемой четырехчасовой эллиптической орбиты на 12-часовую эллиптическую орбиту, называемую теперь орбитой «Молнии».

С целью увеличения ресурса на спутнике было установлено три мощных 40-ваттных и два маломощных 20-ваттных ретранслятора, продублированы бортовые антенны со всем комплектом оптических приборов, обеспечивающих ориентацию антенн на Землю. Причем для ретрансляторов были вновь разработаны мощные лампы бегущей волны.

Обычно для спутников Земли стремятся использовать орбиты, близкие к круговым. Это упрощает построение системы ориентации спутника и его конструктивного устройства. Для работы спутника системы связи по территории СССР на эллиптической орбите потребовалась разработка специальной системы ориентации, основанной на применении маховика-гироскопа в упруго-вязком подвесе, обеспечивающей одновременную ориентацию солнечных батарей на Солнце, антенн — на Землю, а также ориентацию спутника при проведении коррекции орбиты.

В период 1965-1966 гг. РКК «Энергия» совместно с кооперацией осуществила четыре успешных запуска спутников «Молния-1» на орбиту (рис. 1).

Рис. 1. Спутник связи «Молния-1» разработки РКК «Энергия» (тогда ОКБ-1): 1 — датчик ориентации антенны на Землю; 2 — антенный привод; 3 — радиатор-холодильник; 4 — запас рабочего тела для проведения микрокоррекции; 5 — корректирующая двигательная установка; 6 — панель-нагреватель; 7 — датчик ориентации для проведения коррекции; 8 — датчик солнечной ориентации; 9 — герметический корпус; 10 — солнечная батарея; 11 — остронаправленная антенна

С.П. Королёв стремился сосредоточить усилия конструкторского бюро и завода на пилотируемой тематике, трудоемкость работ по которой быстро росла. Он обратился в руководящие органы страны с просьбой передать работы по автоматическим КА, предназначенным для полетов к Марсу, Венере, Луне, а также по спутнику связи «Молния-1», в другие организации [2].

В 1965 г. техническая документация и специальное оборудование по этому спутнику были переданы для дальнейшего производства

в г. Красноярск, на предприятие, где руководителем был М.Ф. Решетнёв, один из соратников С.П. Королёва. С 1967 г. осуществлялись запуски спутников «Молния-1» и его модификаций, изготавливаемых на этом предприятии (ныне АО «Информационные спутниковые системы имени академика М.Ф. Решетнёва» — ИСС им. М.Ф. Решетнёва). Всего состоялось 175 пусков спутников «Молния-1» и его модификаций, из них 164 — успешных (табл. 1).

В 2006 г. вместо спутников типа «Молния-1» были начаты запуски спутников «Меридиан».

Таблица 1

характеристики спутника связи «молния-1» и его модификаций

Наименование параметра Модификации спутника «Молния-1»

«Молния-1» «Молния-1+» «Молния-2» «Молния-3» «Молния-1Т» «Молния-3К»

Ресурс, лет 0,5...0,75 2 1 3 — 5

Масса, кг 1 500 1 600 1 700 1 740 — 1 740

Мощность системы энергопитания, Вт 450 460 960 1 000 — 1 470

Начало эксплуатации, г. 1965 1967 1971 1974 1983 2001

Количество пусков 7 63 19 54 37 2

Ракета-носитель «Молния» «Молния» «Молния» «Молния» «Молния» «Молния»

исследование проблем космической связи с использованием пилотируемых кораблей и станций

Когда вопрос о передаче работ по спутнику связи «Молния-1» был уже решен, С.П. Королёв предложил идеологические вопросы космической связи продолжать вести дальше. В качестве фундамента для развития работ в этих направлениях Сергей Павлович видел создание ракеты-носителя (РН) сверхтяжелого класса Н1. Среди задач, которые можно было бы решать с помощью РН Н1, рассматривались задачи космической связи. Их формирование, состав и характеристики связной аппаратуры предполагали создание многотонного спутника на геостационарной орбите (ГСО). В частности, предусматривалось решение задач связи, ретрансляции информации со спутников наблюдения в различных областях частотного спектра и управления ими, создание аппаратуры межспутниковой связи.

После закрытия работ по Н1 сформированные тогда РКК «Энергия» задачи космической связи в дальнейшем решались на базе разрабатываемого ИСС им. М.Ф. Решетнёва ряда геостационарных спутников массой до 2 т, выводимых на орбиту с помощью РН «Протон» с разгонным блоком. При этом каждый спутник из этого ряда решал свою часть задач.

Создание орбитальных станций, сначала «Салют», затем «Мир», пилотируемых транспортных кораблей типа «Союз» и транспортных грузовых кораблей «Прогресс» позволило одновременно разработать инфраструктуру космических средств, которая стала космическим полигоном для проведения целого спектра научных и технических экспериментальных исследований в области связи, в т. ч. по инициативе РКК «Энергия».

В космическом эксперименте (КЭ) «Мо-дель-2», осуществленном в 1984-1987 гг., проводилось исследование влияния ионосферы на прохождение волн низкочастотного диапазона. При этом радиопередатчик и антенны располагались на космическом корабле «Прогресс», а приемники — на Земле. Эксперимент подтвердил результаты теоретических расчетов, сделанных сотрудниками РКК «Энергия». На рис. 2 приведена фотография, сделанная космонавтами с борта станции «Мир», запечатлевшая полет в процессе КЭ «Модель-2» транспортного грузового корабля «Прогресс» с развернутыми кольцевыми антеннами.

Рис. 2. Эксперимент в области космической связи: полет транспортного грузового корабля «Прогресс» с развернутыми кольцевыми антеннами

В 1987 г. в КЭ «Свет» исследовалась возможность приема лазерного излучения в оптическом диапазоне спектра фотоприемниками, погруженными под воду. Лазерный передатчик располагался на транспортном грузовом корабле «Прогресс». Сообщения по лазерному лучу принимались на глубине до 60 м. Схема проведения КЭ «Свет» представлена на рис. 3.

Основной целью этих экспериментов являлось создание предпосылок для разработки специализированных космических систем связи.

Рис. 3. Схема проведения космического эксперимента «Свет»:

1 — излучение лазера; 2 — транспортный грузовой корабль «Прогресс» с лазерным передатчиком; 3 — поверхность океана; 4 — погруженный фотоприемник

Работы над проведением КЭ по исследованию вопросов использования оптического диапазона спектра в космических линиях связи продолжаются и на средствах ныне действующей Международной космической станции (МКС) [3].

В период 2011-2013 гг. был проведен КЭ по отработке системы лазерной связи (КЭ «СЛС») между бортовым терминалом лазерной связи (БТЛС), установленным на МКС, и наземным лазерным терминалом, установленным на Станции оптических наблюдений «Архыз» на Северном Кавказе. Разработчиком аппаратуры являлось ОАО «Научно-производственная корпорация «Системы прецизионного приборостроения» (НПК «СПП»). КЭ «СЛС» проводился НПК «СПП» совместно с РКК «Энергия».

В РКК «Энергия» ведутся работы по подготовке КЭ «ЭКОЛИНС» с целью отработки космической оптической линии связи (КОЛС) между КА. Для этого предполагается один терминал лазерной связи установить на модуле Российского сегмента МКС, другой — на транспортном грузовом корабле «Прогресс МС». Схема проведения КЭ представлена на рис. 4.

Рис. 4. Схема проведения космического эксперимента «ЭКОЛИНС»: 1 — Международная космическая станция; 2 — космическая оптическая линия связи; 3 — грузовой корабль «*Прогпесс-М»; 4 — радиолиния; ^ — центр управления полетом; — наземный измерительнный пункт

Системными исследованиями РКК «Энергия» показано, что преимущества оптического диапазона в полной мере могут быть реализованы лишь при определенной технологии работы КОЛС между КА [4]. Необходимо, чтобы аппаратура КОЛС была способна работать автоматически, автономно и непрерывно.

Автоматически — это значит, что аппаратура КОЛС способна сама рассчитывать и отрабатывать:

• время начала и окончания работы с корреспондентом;

• время перехода от работы с одним корреспондентом к работе с другим корреспондентом;

• данные, необходимые для соответствующей предварительной выставки оптической антенны и осуществления взаимного поиска и вхождения в связь с корреспондентом;

• данные, необходимые для постоянной корректировки угла упреждения.

Автономно — это значит, что аппаратура КОЛС способна сама проводить траектор-ные измерения, обрабатывать их результаты и рассчитывать текущие значения параметров орбиты собственного КА, получая данные о параметрах орбиты КА-корреспондента. Например, параметры орбиты геостационарного спутника-ретранслятора (СР) постоянно контролируются и корректируются, поэтому всегда известны с достаточно высокой точностью. По действующей оптической линии связи геостационарного СР с низкоорбитального КА (НОКА)

эти параметры орбиты можно по нескольку раз в сутки передавать на НОКА, аппаратура КОЛС которого, ведя относительно геостационарного СР траекторные измерения, может определять с достаточно высокой точностью параметры орбиты собственного КА.

Аппаратура КОЛС на СР, в свою очередь, ведет траекторные измерения НОКА и определяет параметры его орбиты. При этом в процессе траекторных измерений определяются расстояние между КА-корреспондентами и угловые координаты направления на корреспондента на каждом из них. Это совершается автономно, без дополнительного вмешательства других средств.

Непрерывно — это значит, что аппаратура КОЛС способна работать автоматически и автономно не только при непрерывном функционировании, а и при небольших по времени перерывах. Например, при полностью сформированной ретрансляционной системе работа КОЛС между НОКА и СР может протекать непрерывно, аппаратура автоматически, без перерывов в работе линии оптической связи, переключается с одного СР на другой. Пока же формирование ретрансляционной системы еще не завершено, работа КОЛС между НОКА и СР может проходить с перерывами, вызываемыми затенением Земли. Но после этого сравнительно короткого времени точность прогноза изменения параметров орбит связывающихся между собой КА остается достаточной для автоматического восстановления работы оптической линии связи.

В результате реализации указанных принципов функционирования аппаратуры КОЛС становится постоянно, в течение всего времени ее работы, известным положение КА в пространстве с высокой точностью, превышающей точность определения положения с помощью космической навигационной системы. Кроме того, постоянное знание угловых координат направления на корреспондента позволяет в каждый момент времени с высокой точностью знать ориентацию КА в пространстве благодаря наличию информации о привязке строительных осей аппаратуры КОЛС к строительным осям КА.

Таким образом, аппаратура КОЛС, самостоятельно добывая навигационные данные для обеспечения собственной работы, способна решать одновременно задачу автономной высокоточной навигации и ориентации для КА в целом. Кроме того, появляется возможность вести управление работой КА и получения от него целевой информации действительно в реальном времени.

Результаты этого КЭ могут быть положены в основу создания на базе КОЛС космической информационной инфраструктуры для обслуживания низкоорбитальных околоземных группировок КА и экспедиций в дальнем космосе.

проект глобальной космической связи

В 1991-1993 гг. НПО «Энергия» им. академика С.П. Королёва разрабатывало ряд модификаций универсальной космической платформы (УКП) для размещения на ГСО, ориентированной на использование в сочетании с тяжелыми РН класса «Энергия» и предназначенной для базирования комплекса информационного оборудования. Были разработаны схемно-конструктивные и компоновочные решения и принципы эксплуатации варианта УКП, в т. ч. на базе электроракетного транспортного аппарата с системой энергопитания на основе двухрежимной термоэмиссионной ядерно-энергетической установки (ЯЭУ) электрической мощностью до 150 кВт [5]. Проект опережал свое время и не был реализован.

В 2001 г. на основе анализа мировых тенденций развития спутниковых систем связи РКК «Энергия» вновь вернулась к идее создания тяжелых платформ, подобных УКП, но формируемых новым способом — стыковкой отдельных модулей на орбите, в т. ч. на ГСО [6]. Энергетический модуль предполагалось выводить существующей тяжелой РН класса «Протон» с космодрома Байконур, а целевой модуль -РН меньшей грузоподъемности, например, ракетно-космическим комплексом «Морской старт». Помимо радикального решения технических проблем, это позволило бы решить и политические, связанные с ограничениями на вывоз за пределы России высоких технологий, так как допускалось, что целевые модули могут изготавливаться и запускаться зарубежными партнерами.

Новую размерность геостационарного КА предполагалось создать с помощью существующих отработанных систем выведения и хорошо освоенных при создании и эксплуатации орбитальных станций («Салют», «Мир», МКС), средств сближения, стыковки и интеграции.

Раздельное выведение модулей на ГСО позволяет оптимально разместить крупногабаритное оборудование полезной нагрузки и служебной платформы в зонах головных обтекателей РН. Новые технические решения позволяют создать и систему связи с недоступными прежде возможностями, а именно — обеспечивающую глобальную полнодоступную связь во всех диапазонах частот. Исходя из этого анализа и с целью занять лидирующее положение в области создания многофункциональных информационных КА, РКК «Энергия» в предварительном плане была рассмотрена возможность создания тяжелого информационного КА на ГСО с уровнем электрической мощности от десятков

киловатт (на основе солнечной энергетики) до более чем 100 кВт (на основе ядерной энергетики) для обеспечения работы информационных каналов и для питания электроракетной двигательной установки (ЭРДУ) с целью стабилизации орбиты КА. Наличие мощного источника электроэнергии и ЭРДУ позволяло использовать электроракетный принцип довыведения с соответствующим увеличением массы полезной нагрузки относительно традиционных средств (разгонных блоков). С учетом возможности протонного облучения оборудования КА во время прохода радиационных поясов Земли время самодоставки было принято ограниченным, по предварительным проработкам оно не должно быть больше шести месяцев. Для самодоставки такого КА с помощью ЭРДУ, питаемых от ЯЭУ, за допустимое время (до полугода) необходима электрическая мощность ЯЭУ в форсированном режиме до 400 кВт.

Назначение глобальной универсальной персональной подвижной космической связи. Система глобальной универсальной персональной подвижной космической связи состоит из больших высокоэнергетических (более 18 кВт) космических платформ модульного типа Супер-ГЕО, создаваемых из отдельных модулей, стыкуемых на ГСО и обеспечивающих:

• персональный доступ к мировым информационным системам;

• глобальный роуминг совместно с наземными сетями сотовой связи, при континентальной зоне обслуживания;

• низкую стоимость и малые габариты компонентов наземного пользовательского сегмента благодаря высокой бортовой энергетике;

• максимально допустимую энергетику сигнала;

• обработку и коммутацию сигналов на борту;

• многодиапазонную систему связи с междиапазонной коммутацией;

• многократное использование частотного ресурса.

Реализация данного проекта с использованием технологий, достигнутых к девяностым годам двадцатого века, позволила бы создать спутники, каждый из которых по пропускной способности превышал бы традиционные:

на первом этапе с солнечной энергоустановкой:

• в 1-диапазоне — в 25 раз;

• в С-диапазоне — в 7,5 раз;

• в Хм-диапазоне — в 7,5 раз;

на втором этапе с ядерной энергоустановкой — более чем двукратное увеличение пропускной способности относительно первого этапа.

Стоимость создания такой системы (0,5...1 млрд долл.), по сравнению со стоимостью аналогичных по характеристикам низкоорбитальных систем (4.12 млрд долл.), относительно невысока.

Основные технические характеристики. Архитектура системы глобальной связи, состоящей из трех спутников, представлена на рис. 5.

Рис. 5. Архитектура системы глобальной связи из трех спутников на геостационарной орбите

Примечание. НКУ — наземный комплекс управления; НКУ-С — наземный комплекс управления сетью; НКУ-П — наземный комплекс управления полетом; ЕАСС — Единая автоматизированная система связи.

Каждый из трех спутников состоит из базового модуля — унифицированной высокоэнергетической космической платформы и модулей полезной нагрузки (МПН), которые могут заменяться в процессе эксплуатации.

Базовый модуль на основе солнечных батарей. Базовый модуль представляет собой космическую платформу, в задачи которой входят:

• обеспечение энергоресурсами модулей полезных нагрузок;

• обеспечение ориентации и удержание в рабочей точке;

• размещение и наведение крупногабаритных антенн ¿-диапазона.

После выведения на ГСО базовый модуль раскрывает солнечные батареи и рефлекторы приемной и передающей антенн ¿-диапазона, радиаторы системы терморегулирования, приобретая приведенную на рис. 6 конфигурацию.

Рис. 6. Базовый модуль в рабочем состоянии: 1 — солнечная батарея; 2 — приемная антенна ретранслятора Ь-диапазона; 3 — радиатор системы обеспечения теплового режима; 4 — передающая антенна ретранслятора L-диапазона

Основа энергоустановки базового модуля первого этапа — пленочная солнечная батарея, разворачиваемая под действием центробежных сил.

После гашения остаточных возмущений базовый модуль переходит в режим накопления энергии и ожидания модулей полезных нагрузок. Основные характеристики базового модуля приведены в табл. 2.

Таблица 2

основные характеристики базового модуля

Характеристика Значение

Масса базового модуля до 13 550 кг

Масса модулей полезной нагрузки до 4 000 кг

Мощность электропитания для полезной нагрузки до 60 кВт

Точность наведения и поддержания ориентации лучей механизмами антенн ±0,05°

Погрешность поддержания КА в орбитальной позиции по широте и долготе ±0,05°

Стабилизация КА трехосная

Расчетная продолжительность сборки КА из трех модулей 3 мес.

Количество модулей 3

Расчетный полетный ресурс спутника 20 лет

Количество транспондеров:

- С-диапазон (полоса 72 МГц) 100

- Км-диапазон (полоса 72 МГц) 100

- Ка-диапазон (112 лучей) 56

- Ь-диапазон (160 лучей) 160

Примечание. КА — космический аппарат.

Модуль полезной нагрузки № 1 ^, С, диапазонов). Модуль полезной нагрузки Ь, С, Ка-диапазонов (МПН 1) несет решетку облучателей и транспондеры Ь-диапазона, а также антенны и транспондеры диапазонов С и Ка.

МПН 1 выводится на ГСО (рис. 7) и стыкуется к базовому модулю, после чего производится раскрытие элементов его конструкции (рис. 8). Основные характеристики МПН 1 приведены в табл. 3.

Рис. 7. Модуль полезной нагрузки № 1 в транспортировочном положении

Рис. 8. Модуль полезной нагрузки № 1 с раскрытыми антеннами и радиатором: 1 — радиатор системы обеспечения теплового режима; 2 — приемная антенна ретранслятора (РТР) С-диапазона; 3 — передающая антенна РТР С-диапазона; 4 — облучающее устройство антенны L-диапазона; 5 — антенны РТР Ка-диапазона

Таблица 3

основные характеристики модуля полезной нагрузки № 1

Масса, кг 3 700

Масса полезной нагрузки, кг 1 737

Расчетный полетный ресурс, лет 20

Диапазон / количество стволов ЭИИМ, дБВт С/Т, дБ/К

- С-диапазон / 100 51 11,2

- Ка-диапазон / 56 (ПРМ) / 28 (ПРД) 54 17,9

- Ь-диапазон / 80 61 16,2

Примечание. ПРМ — приемник; ПРД — передатчик; ЭИИМ — эквивалентная изотропно излучаемая мощность; С/Т — добротность на прием.

Модуль полезной нагрузки № 2 ^, ^, ^-диапазонов). Модуль полезной нагрузки Ь, Ки, Ка-диапазонов (МПН 2) несет решетку облучателей и транспондеры Ь-диапазона, а также антенны и транспондеры диапазонов Ки и Ка. МПН 2 аналогично МПН 1 выводится на ГСО и стыкуется к базовому модулю, после чего производится раскрытие элементов его конструкции. Основные характеристики МПН 2 приведены в табл. 4.

Таблица 4

основные характеристики модуля полезной нагрузки № 2

Масса, кг 3 700

Масса полезной нагрузки, кг 1 737

Расчетный полетный ресурс, лет 10.20

Диапазон / Количество стволов ЭИИМ, дБВт С/Т, дБ/К

- Ки-диапазон / 100 57 11,4

- Кя-диапазон / 56 (ПРМ) 54 —

/ 28 (ПРД) — 17,9

- ¿-диапазон / 80 61 16,2

Примечание. ПРМ — приемник; ПРД — передатчик; ЭИИМ — эквивалентная изотропно излучаемая мощность; С/Т — добротность на прием.

Сборка спутника на ГСО. Сборка спутника на ГСО проходит в три основных этапа.

Первый этап — запуск и развертывание базового модуля.

Второй этап — запуск МПН 1, стыковка к осевому стыковочному узлу, автоматическая перестыковка на боковой стыковочный узел.

Третий этап — запуск МПН 2, стыковка к осевому стыковочному узлу, автоматическая перестыковка на боковой стыковочный узел.

Базовый модуль и МПН выводятся на ГСО отдельными ракетами-носителями и образуют спутник связи, осуществляя маневры стыковки на ГСО (рис. 9).

Рис. 9. Спутник связи в рабочем состоянии на геостационарной орбите: 1 — модуль полезной нагрузки МПН 1; 2 — стыковочный узел; 3 — модуль полезной нагрузки МПН 2; 4 — базовый модуль; 5 — солнечные батареи 025 м; 6 — крупногабаритные антенны 012...25м

Зоны покрытия. Зоны покрытия антенн МПН1 показаны на рис. 10, а, а МПН 2 — на рис. 10, б.

Космические технологии, лежащие в основе проекта. В основу реализации проекта было положено сочетание уникальных технологий, разработанных РКК «Энергия» [5, 6]:

• Технология и средства стыковки, отработанные в течение многолетнего опыта эксплуатации орбитальных кораблей и станций. С 1968 г. проведено более 200 успешных стыковок КА различного назначения массой 7.100 т.

а) б)

Рис. 10. Зоны покрытия антенн: а — зона покрытия Ь-диапазона МПН 1, МПН2; б — зона покрытия С-диапазона МПН 1 и Ки-диапазона МПН 2

Примечание. МПН 1 — модуль полезной нагрузки № 1; МПН 2 — модуль полезной нагрузки № 2.

В отличие от низких орбит, стыковки КА на ГСО имеют следующие преимущества:

— постоянная радиовидимость наземными средствами управления;

— малые относительные скорости проведения операций сближения и стыковки.

• Технологии создания и развертывания пленочных солнечных батарей первого этапа создания и эксплуатации системы. Пленочная поверхность 020 м, формируемая центробежными силами, была отработана в ходе эксперимента «Знамя-2» (рис. 11).

Рис. 11. Пленочная поверхность 020 м (эксперимент «Знамя-2»)

• Технологии создания и развертывания зеркальных антенн большого диаметра. Параболический рефлектор 06 м был раскрыт с помощью электроприводов в ходе эксперимента «Рефлектор» на космической станции «Мир» в 1996 г. (рис. 12).

Рис. 12. Параболический рефлектор (антенна) в свободном полете. 1996 г.

• Технологии создания и развертывания крупногабаритных трансформируемых конструкций отработаны на станции «Мир» в рамках эксперимента «Софора» (рис. 13).

Рис. 13. Многоразовая автоматически разворачиваемая в космосе ферменная конструкция с солнечной батареей (длина 15 м)

Базовый модуль с ядерной энергетической установкой — следующий шаг развития системы. На втором этапе развития системы связи возможно значительное увеличение числа транспондеров Ка-диапазона. При этом пропускная способность системы связи возрастет в десятки раз. Для обеспечения максимально разрешенного уровня сигнала во всех диапазонах необходимо увеличить мощность энергосистемы спутника до 160 кВт, что позволит максимально упростить и удешевить мобильные персональные терминалы. Такие мощности возможно получить, применяя современные технологии, с помощью компактных термоэмиссионных ядерных установок, длительное время разрабатываемых РКК «Энергия» применительно к созданию межорбитального буксира «Геркулес» [7].

Необходимость обеспечения ресурса платформы в 20 лет потребовала пересмотреть концепцию построения двухрежимных ЯЭУ с длительным ресурсом.

Применительно к транспортно-энергети-ческому модулю РКК «Энергия» была предложена двухрежимная термоэмиссионно-термоэлектрическая ЯЭУ, а именно: на базе термоэмиссионного реактора-преобразователя (ТРП) и размещенного вне реактора термоэлектрического генератора (ТЭГ) [8-10].

Комбинация термоэмиссионного и термоэлектрического способов преобразования тепловой энергии в электрическую в одной ЯЭУ (рис. 14) обеспечивает ее компактность и малую удельную массу, свойственные термоэмиссионной ЯЭУ, и одновременно возможность обеспечения длительного (15.20 лет) режима работы, свойственного термоэлектрическим генераторам [11].

Генерируемая ТРП электроэнергия используется для питания ЭРДУ, а генерируемая ТЭГ — для питания энергоемкой функциональной аппаратуры КА [12, 13]. Источником тепловой энергии, подводимой к «горячим» спаям ТЭГ, является жидкометал-лический (литиевый) контур термоэмиссионной ЯЭУ по высокотемпературной литий-ниобиевой технологии [14]. ТЭГ расположен за теневой защитой ТРП и работает в режиме длительного функционирования.

Система охлаждения ТРП (первый контур) разветвляется на две петли, в составе каждой имеется электромагнитный насос. В термоэмиссионном режиме литиевый теплоноситель направляется в тракт холодильника-излучателя, в термоэлектрическом — к горячим спаям ТЭГ. Для переключения потоков теплоносителя служит гидравлический триггер. Для охлаждения холодных спаев ТЭГ служит второй контур охлаждения, доставляющий непреобразованную теплоту термодинамического цикла в холодильник-излучатель; насос этого контура включается при переключении системы в термоэлектрический режим.

в холодильнике-излучателе предложено использовать тепловые трубы специальной конструкции с двумя независимыми теплообменниками в зоне испарения. К одному теплообменнику присоединен контур охлаждения ТРП, к другому — контур охлаждения холодных спаев ТЭГ. Температурный режим работы тепловых труб автоматически адаптируется к передаваемой тепловой мощности в диапазоне от максимального значения 1 200.1 300 К для охлаждения ТРП до ~750 К для охлаждения модуля ТЭГ. Одноконтурная система охлаждения обеспечивает доставку тепла к зонам испарения тепловых труб холодильника-излучателя. При переключении в режим ТЭГ термоэмиссионные элементы ТРП

переключаются в пассивный режим, поток теплоносителя первого контура переключается на обогрев горячих спаев ТЭГ, включается электромагнитный насос второго контура охлаждения холодных спаев ТЭГ.

Схема двухрежимной термоэмиссионно-термоэлектрической ЯЭУ приведена на рис. 14.

12 3 4

7 6 5

Мощность 400 кВт — 1,5 года 160 кВт — постоянно

Ресурс 20 лет

Масса 7 850 кг

Рис. 14. Двухрежимная термоэмиссионно-термоэлектри-ческая ядерно-энергетическая установка (ЯЭУ): 1 — термоэмиссионный реактор-генератор; 2 — радиационная защита; 3 — холодильник-излучатель; 4 — трансформируемая ферма системы механического и электрического соединения с аппаратом связи; 5 — отсеки электронного и электротехнического оборудования ЯЭУ; 6 — блок термоэлектрических генераторов тока; 7 — органы регулирования и защиты реактора

В результате проектных проработок ЯЭУ были сформулированы следующие основные требования к элементам, фрагментам, модулям и полномасштабному блоку высокотемпературного ТЭГ двухрежимной космической ЯЭУ:

• использование высокотемпературных термоэлектрических материалов на основе легированных кремния и германия;

• кольцевая форма термобатареи с низкими потерями тепловой энергии;

• температура «горячих» спаев 1 200.1 300 К и даже до 1 400 К;

• температура «холодных» спаев 800.900 К;

• подвод тепла литиевым теплоносителем;

• отвод тепла от «холодных» спаев жид-кометаллическим теплоносителем (литием или эвтектическим сплавом натрий-калий) или тепловыми трубами с натрием или калием в качестве рабочего тела;

• повышение за счет уменьшения поверхностных токов утечки выходного напряжения модулей ТЭГ с достигнутых 45 до 120.380 В;

• существенное повышение удельной мощности с существующих 10 до 100 Вт/кг;

• обеспечение ресурса работы до 15.20 лет с деградацией энергетических характеристик не более 1-2% в год.

На начальном этапе функционирования большая мощность (400 кВт) энергоустановки позволит осуществлять перелет базового блока с орбиты порядка 1 000 км на ГСО с помощью высокоэффективных электроракетных двигателей типа ДАС [15].

В основу реализации проекта было положено сочетание уникальных технологий, разработанных РКК «Энергия», а именно: технологии создания компактной ядерной энергетической установки по разработанной в РКК «Энергия» высокотемпературной литий-ниобиевой технологии [7]. Подтверждена возможность создания термоэмиссионных реакторов на быстрых нейтронах — с высоким уровнем управляемости и гарантированной подкритичностью в заглушенном состоянии [16, 17].

Эти и многие другие космические технологии, впервые созданные РКК «Энергия», могли стать основой новой системы спутниковой связи. Проектный облик спутника связи на основе ЯЭУ приведен на рис. 15 [18].

2

1

Рис. 15. Геостационарный спутник связи на основе ядерно-энергетической установки (ЯЭУ) мощностью 160 кВт:

1 — ЯЭУ; 2 — антенны Ь-диапазона 015,6 м; 3 — МПН 1 С, Ка, Ь-диапазона; 4 — базовый модуль; 5 — МПН2 Ки, Ка, Ь-диапазона

Спутник связи нового поколения «ямал-100»

Разработка спутника связи нового поколения «Ямал-100» была инициирована ОАО «Газ-ком», созданным предприятиями ОАО «Газпром» и РКК «Энергия», и осуществлена с 1995 по 1999 гг. При создании спутника была поставлена цель — ликвидировать отставание России от Запада в самой высокотехнологичной и наиболее коммерциализированной области космической деятельности.

Спутник создавался по новым для российской космической промышленности технологиям, а именно:

• легкие композитные конструкции;

• отсутствие герметичного корпуса;

• пассивная система терморегулирования;

• никель-водородные аккумуляторы в едином корпусе;

• высокоэффективные приемопередатчики ретранслятора;

• высокая точность ориентации и высокая точность удержания спутника в заданной точке стояния на ГСО;

• длительный ресурс функционирования спутника и его ретрансляторов, обеспечивающий 10-летний срок активного существования.

Все эти решения были, по сути дела, продиктованы ходом развития и эксплуатации зарубежных спутников связи и достигнутых при этом новейших технологий.

Система управления спутника создавалась как единая интегрированная система, решающая задачи ориентации спутника, его маневров, управления всеми бортовыми системами на основе цифровой управляющей вычислительной системы. Более того, разработанный для этого спутника Центр управления полетами создавался как часть единой автоматизированной системы, решающей задачу автономного управления полетами в интересах целевой аппаратуры. Такой единый подход был впервые реализован не только в схеме построения управления полетом КА, но и последовательно на всех стадиях создания и отработки программного обеспечения (как бортового, так и наземного).

Создание этого спутника потребовало новых разработок практически всего комплекса бортовых систем, в т. ч.:

• бортовой вычислительной системы;

• оптических датчиков гироскопической инерциальной системы;

• системы управляющих маховиков;

• реактивной двигательной установки с электроракетными тяговыми модулями, коммутационными элементами управления.

При создании КА разработка основных приборных компонентов бортовых систем осуществлялась на предприятиях России.

Для систем управления движением и навигации был использован ряд оригинальных решений, таких как:

• применение бесплатформенной инерци-альной навигационной системы (БИНС) как основы для построения режимов ориентации;

• использование звездных широкоугольных датчиков в блоке определения координат звезд для коррекции БИНС;

• применение датчиков определения координат центра Солнца в блоке определения координат Солнца для ориентации и навигации;

• использование блока определения координат центра Земли для дублирования работы известных датчиков 256К «инфракрасной вертикали»;

• применение системы маховиков для поддержания высокоточной ориентации КА на геостационарной орбите;

• совмещение разгрузки кинетического момента маховиков с маневром удержания КА в точке стояния.

В проектном плане спутник закладывался как КА с длительным (не менее 10 лет) ресурсом работы на ГСО. По энергетике стволов ретранслятора, количеству стволов ретранслятора и соотношению мощность/масса он имел показатели на уровне западных спутников связи. При проектировании новых КА в мировой практике для снижения риска обычно объем нововведений ограничивают 20.40%, учитывая, что реальный полет в космосе для любых новых технических решений, несмотря на наземную отработку и испытания, может иметь непредвиденные последствия. При создании спутника «Ямал-100» осознанно, для преодоления отставания от западных спутников связи, введено почти 100% новых технических решений. Это позволило РКК «Энергия» в дальнейшем обоснованно претендовать на получение заказов на изготовление автоматических КА различного назначения.

Спутник «Ямал-100» был запущен 6 сентября 1999 г. После приведения его в орбитальную позицию 90° в. д. и проведения летных испытаний 16 декабря этого же года спутник был принят в штатную эксплуатацию для использования на рынке спутниковых телекоммуникаций России и СНГ. Сборка космической головной части с КА «Ямал-100» приведена на рис. 16, а общий вид спутника «Ямал-100» — на рис. 17.

Рис. 16. Сборка на космодроме «Байконур» космической головной части со спутником «Ямал-100»

Об эффективности использования спутника говорит тот факт, что уже к концу 2001 г., несмотря на то, что в общем балансе функционирующих российских транспондеров его доля составляла лишь 10%, спутник обеспечивал 60% объема трансляции региональных ТВ-программ, 50% трансляции центральных ТВ-программ и 25% пользовательского доступа в Интернет. Основные технические характеристики спутника «Ямал-100» приведены в табл. 5.

Рис. 17. Общий вид спутника связи «Ямал-100»: 1 — устройство поворота солнечных батарей; 2 — отсек служебных систем; 3 — модуль никель-водородных аккумуляторов; 4 — приемная антенна ретрансляторов РТР-2 (С-диапазон); 5 — БОКС (СУДН); 6 — БОКЦЗ (СУДН); 7 — приемная антенна (служебный канал управления — СКУ); 8 — БОКЗ (СУДН); 9 — 256К (СУДН); 10 — передающие антенны (СКУ); 11 — передающая антенна ретранслятора РТР-1 (С-диапазон); 12 — отсек полезной нагрузки; 13 — газовый двигатель; 14 — тяговые модули; 15 — солнечная батарея Примечание. БОКС — блок определения координат Солнца; СУДН — система управления движением и навигацией; БОКЦЗ — блок определения координат центра Земли; БОКЗ — блок определения координат звезд.

Таблица 5

основные технические характеристики «ямал-100»

Масса, кг 1 254

Мощность, выделяемая для электропитания бортового ретрансляционного комплекса, Вт 1 300

Рабочий диапазон частот C

Количество и полоса транспондеров, МГц 10x36

Выходная мощность передатчиков, Вт 25

Точность удержания спутника в орбитальной позиции по широте и долготе, ° ±0,1

Точность ориентации осей спутника, ° ±0,1

Срок активного существования, лет 10

Уже в первые годы эксплуатации спутника РКК «Энергия» была разработана новая методология управления его полетом [19]. Согласно общей концепции новой методологии, а также заложенным в нее принципам, разработаны методы и модели, обеспечивающие продление полетного ресурса спутника за счет повышения положительных интегральных свойств его систем, таких как живучесть, надежность, безотказность, долговечность, адаптивность, сохраняемость, помехоустойчивость.

В результате применения вновь разработанной методологии при управлении полетом спутника связи «Ямал-100» был обеспечен почти одиннадцатилетний период его эксплуатации на ГСО (запущен 06.09.1999 г., выведен из состава группировки КА 09.08.2010 г.). По результатам исследований, проводимых в рамках новой методологии, разработаны и внедрены десятки новых запатентованных методов управления полетом КА «Ямал».

Впервые в мировой практике использования металл-водородных энергетических систем, благодаря вновь разработанным методам управления, был получен положительный, уникальный опыт эксплуатации никель-водородных аккумуляторных батарей (НВАБ) с общим корпусом в составе системы энергоснабжения КА «Ямал-100», открыты новые процессы, происходящие в НВАБ в условиях невесомости [20].

В течение примерно одиннадцатилетнего эксперимента на ГСО получены уникальные результаты исследования характеристик термо-регулирующих покрытий — силикатного, зеркального и пленочного. Показано, что значения коэффициента поглощения солнечного излучения (Ах) и его изменений (ДАя) для зеркального покрытия намного ниже значений Ах и ААя силикатного и пленочного покрытий. Получены данные по изменению абсолютных значений степени черноты в зеркального покрытия в зависимости от температуры. При снижении температуры от 20 °С до криогенных значений (-110 °С) значение в уменьшилось до 0,72 (Дв = -0,14) [21]. Полученные данные использовались при разработке тепловой модели модуля НВАБ.

Разработана методика определения массового расхода в электроракетных стационарных плазменных двигателях (СПД) по электродинамическим параметрам двигателей и величине их тяг [22]. Проведена верификация методики по изменению бародинамических параметров топлива (ксенона) в расходной емкости до маневра и в конце маневра.

Разработаны модели:

• функционирования модуля НВАБ, расположенных в едином корпусе, для прогноза изменения энергоемкости батарей и происходящих тепловых процессов [23];

• восстановления энергоемкости НВАБ [24];

• управления резервным временем энергообеспечения КА [25];

• контроля герметичности заряженной НВАБ, находящейся под нагрузкой [26];

• прогноза изменения суммарного вектора кинетического момента автоматического геостационарного КА для последующего

управления его угловым движением по спрогнозированным значениям [27];

• управления кинетическим моментом КА в процессе коррекции орбиты [28];

• управления запасами топлива реактивных (газовых и электроракетных) двигателей с целью совершенствования методов контроля, хранения и расхода топлива [29];

• использования радиопеленгатора бортового ретрансляционного комплекса (БРК) для управления геостационарного КА по каналу рыскания [30];

• использования солнечных батарей для управления движением КА (центра масс и относительно центра масс) на геостационарной орбите [31];

• равномерной выработки ресурса путем замещения ресурсов одних регуляторов процессов ресурсами других регуляторов процессов [32];

• направленного смещения центра масс КА путем неравномерной выработки топлива из баков для выравнивания значений управляющих моментов, создаваемых реактивными двигателями с расположенными под углом к осям связанного базиса КА векторами тяг [33];

• замены (уменьшения) расхода топлива путем дополнительной ресурсной нагрузки на регуляторы процессов (системы управления КА и их элементы) [34];

• ресурсосбережения НВАБ (по энергоемкости) путем дополнительной ресурсной нагрузки на регуляторы процессов [35];

• использования объединенного энергоресурса источников электроэнергии орбитальной группировки автоматических КА для увеличения мощности, выделяемой на работу полезной нагрузки [36];

• защиты солнечных батарей в период высокой активности Солнца [37] и многие другие.

Спутники связи «ямал-200»

Контракт на создание двух спутников «Ямал-200» (более мощной версии спутников «Ямал-100») был подписан 24 июля 2000 г. Спутники «Ямал-200» предназначены для передачи больших объемов данных между регионами России и ближнего зарубежья в интересах ОАО «Газпром» и других потребителей, включая телерадиокомпании.

В спутниках «Ямал-200» проведен поэтапный переход к новой модификации универсальной космической платформы, предназначенной для использования на ГСО. При незначительных изменениях в составе узлов и агрегатов (до 10%), за счет увеличения надежности и живучести спутников, удалось увеличить срок их

активного существования до 15 лет. Увеличена также на ~20% мощность, выделяемая для электропитания БРК, что позволило довести в нем количество активных стволов ретрансляторов до 18. При этом дополнительно к С-диапазону ретранслятора введен более производительный, широко востребованный на рынке услуг Ки-диапазон. Основные технические характеристики «Ямал-200» приведены в табл. 6.

Таблица 6

основные технические характеристики «ямал-200»

Орбитальная позиция 90° в. д. 49° в. д.

Масса, кг 1 330 1 330

Мощность, выделяемая для электропитания бортового ретрансляционного комплекса, Вт 2 000 2 000

Рабочий диапазон частот С, Ки С

Количество и полоса транспондеров, МГц 6x72 (С) 6x72 (Ки) 18x72

Выходная мощность передатчиков, Вт 55 (С) 120 (Ки) 55

Точность удержания спутника в орбитальной позиции по широте и долготе, ° ±0,1 ±0,1

Точность ориентации осей спутника, ° ±0,1 ±0,1

Срок активного существования, лет 12 12

При управлении полетом спутников применяется новая методология адаптивного управления полетом КА в условиях длительного полета, начало которой было положено при управлении «Ямал-100». Адаптивность систем управления спутников достигается за счет многофункционального использования бортовых материальных объектов — элементов конструкции и аппаратуры, приборов, различных устройств и систем в целом, рассматриваемых в качестве регуляторов происходящих в них процессов. Исследуются информационные и управляющие взаимодействия во множестве процессов, происходящих в различных регуляторах, в т. ч. не связанных конструктивно и функционально и не соединенных в определенную конфигурацию.

По результатам исследования производится виртуальное построение алгоритмов для обоснованных управляющих ситуаций из множества происходящих на борту КА процессов. Реализация алгоритмов осуществляется целесообразным перестроением существующих и созданием новых регуляторов из конечного числа материальных объектов с формированием новых управляющих воздействий на базе сетевых бортовых вычислительных систем (СБВС). При этом используется технология СБВС, разработанная для управления МКС [38].

Таким образом, производится адаптация регуляторов к управлению полетом КА. Адаптация является одним из основных определяющих факторов свойства живучести регуляторов — противостоять и сохранять возможность выполнять необходимый набор важных функций в условиях воздействия внешних и внутренних дестабилизирующих факторов. При этом живучесть регуляторов при управлении полетом КА традиционно обеспечивалась за счет материальной и программной избыточности.

Предлагаемое повышение адаптивности регуляторов КА увеличило их живучесть за счет использования многофункциональных возможностей находящихся на борту материальных объектов. Для парирования дестабилизирующих факторов увеличена область принятия решений. Кроме этого, были созданы наиболее целесообразные условия эксплуатации регуляторов, повышающие надежность и живучесть как отдельных регуляторов, так и КА в целом.

Повышение адаптивности регуляторов позволило также производить в условиях полета КА построение новых регуляторов процессов, используя для этого множество процессов, происходящих в существующих бортовых элементах и элементах наземных систем управления полетом КА. Таким образом, свойство живучести бортовых регуляторов обеспечивается не только материальной и программной избыточностью, но и избыточностью процессов, происходящих в материальных объектах (в конструкции КА, его системах и элементах систем).

Заложенные в проекте спутников надежные проектно-конструкторские решения, новая методология управления полетом спутников позволяют успешно их эксплуатировать. 24 ноября 2014 г. достигнут одиннадцатилетний срок активного существования спутника связи «Ямал-200» № 2, который продолжает успешно решать задачи космического ретранслятора. Проработав более 10,5 лет (до 05.06.2014 г.), спутник связи «Ямал-200» № 1 был выведен из эксплуатации. При этом использовались и продолжают использоваться при управлении «Ямал-200» № 2 методы, прошедшие отработку на КА «Ямал-100», а также новые, запатентованные методы, разработанные для управления полетом непосредственно данным КА.

За более чем десятилетний срок эксплуатации на ГСО полностью подтвержден рабочий ресурс по числу включений и продолжительности работы электроракетных двигателей СПД-70 и разработанной для них аппаратуры питания и управления (АПУ) [39].

Принципиально важным являлось создание приборов АПУ, работающих в условиях космического вакуума, при негерметичном исполнении. Решение было новым в отечественном приборостроении, так как потребовало специального подхода к конструированию и экспериментальной отработке приборов, учитывая при этом достаточно высокий уровень разрядного напряжения в СПД (~300 В).

0 возможности использования технологий КА «Ямал» в перспективных проектах КА различного назначения

На базе технологий, полученных при создании КА «Ямал», разработана универсальная космическая платформа (КП) «Ямал», относящаяся по своей массе к «малому» классу (до

1 000 кг). КП явилась обеспечивающим модулем для КА космического ретранслятора Angosat и КА оптико-электронного наблюдения Земли Egyptsat. Как показал сравнительный анализ с лучшими мировыми аналогами, разработанная платформа ни в чем им не уступает, а по некоторым основным показателям — превосходит. Так, например, КП AstroSat-1000 of EADS Astrium SAS, являющаяся обеспечивающим модулем двух спутников нового поколения Pleiades-1A и Pleiades-1B сверхвысокого пространственного разрешения оптико-электронного наблюдения Земли, большая по массе, имеет более низкую тяговооруженность и уступает по показателям контролепригодности на всех этапах испытаний. При этом по остальным основным показателям обе платформы соизмеримы.

Созданная КП «Ямал» открывает широкие возможности для проектирования автоматических КА различного назначения.

Выводы

1. Систематизированы результаты создания и эксплуатации спутников связи первого поколения «Молния» и последнего поколения «Ямал», а также проектно-концептуаль-ных исследований возможности создания глобальной системы связи.

2. Приведены характеристики спутника связи «Молния-1», разработанного РКК «Энергия» (тогда ОКБ-1) и его модификаций разработки ИСС им. М.Ф. Решетнёва. Всего эксплуатировалось 164 спутника связи типа «Молния». Описаны проводившиеся, в т. ч. на пилотируемых объектах, эксперименты по созданию новых высокоэффективных средств связи.

3. Показана возможность создания глобальной системы связи на основе трех-четырех тяжелых спутников массой до 20 т на ГСО с

лучшими, на порядок, эксплуатационными характеристиками относительно многоспутниковых систем. Спутник связи создается путем стыковки на ГСО УКП с двумя модулями полезной нагрузки. УКП выводится на ради-ационно безопасную орбиту РН «Протон», после чего доставляется на ГСО с помощью ЭРДУ. Модули последовательно доставляются на ГСО ракетами типа «Зенит» и могут заменяться в процессе эксплуатации. Предлагается два этапа создания: на основе тонкопленочных солнечных батарей мощностью 80 кВт и затем на основе двухрежимной термоэмиссионно-термоэлектрической ЯЭУ мощностью 400 кВт в режиме электроракетной доставки и 160 кВт в режиме электропитания функциональной аппаратуры с ресурсом 15.20 лет. На втором этапе развития системы связи возможно значительное увеличение числа транспондеров Ха-диапазона, при этом пропускная способность системы связи возрастет в десятки раз.

4. Приведены результаты создания и более чем десятилетней эксплуатации геостационарных спутников связи — сначала «Ямал-100», затем «Ямал-200». Спутник создавался по новым для российской космической промышленности технологиям. Показана высокая эффективность этих созданных на основе отечественных технологий спутников связи, так, «Ямал-100», несмотря на то, что в общем балансе функционирующих российских транс-пондеров его доля составляла лишь 10%, обеспечивал 60% объема трансляции региональных ТВ-программ, 50% трансляции центральных ТВ-программ и 25% пользовательского доступа в Интернет.

5. На базе технологий, полученных при создании КА «Ямал», разработана УКП «Ямал». Как показал сравнительный анализ с лучшими мировыми аналогами, разработанная платформа ни в чем им не уступает, а по некоторым основным показателям превосходит. Созданная УКП «Ямал» открывает широкие возможности для проектирования автоматических КА различного назначения.

Список литературы

1. Ракетно-космическая корпорация «Энергия» имени С.П.Королёва. 1946-1996. Калининград: РКК «Энергия», 1996. 670 с.

2. С.П. Королёв. Энциклопедия жизни и творчества. М.: РКК «Энергия», 2014. 704 с.

3. Вишнеков В.Е., Кравец В.Г. Перспективы использования опыта разработки и эксплуатации системы связи со станцией «Мир» и кораблем «Буран» для Российского сегмента Международной космической станции //

Космическая техника и технологии. 2013. № 3. С. 66-74.

4. Королёв Б.В. Технология работы космической оптической линии связи для повышения оперативности управления и получения информации потребителем в процессе функционирования космических средств // Космическая техника и технологии. 2014. № 1(4). С. 39-48.

5. РКК «Энергия» имени С.П. Королёва в первом десятилетии XXI века. М.: РКК «Энергия», 2011. 832 с.

6. Ракетно-космическая корпорация «Энергия» имени С.П. Королёва на рубеже двух веков. 1996-2001. М.: РКК «Энергия», 2001. 1327 с.

7. Синявский В.В. Научно-технический задел по ядерному электроракетному межорбитальному буксиру «Геркулес» // Космическая техника и технологии. 2013. № 3. С. 25-45.

8. Патент RU 2238598. Российская Федерация. Космическая двухрежимная ядерно-энергетическая установка транспортно-энергетиче-ского модуля. Синявский В.В., Юдицкий В.Д.; заявитель и патентообладатель — ОАО РКК «Энергия»; заявка 2002135334/06; приоритет от 27.12.2002 // Изобретения. 2004. № 29.

9. Синявский В.В., Юдицкий В.Д., Гафа-ров А.А. Структура геостационарного информационного космического аппарата с системой электропитания на базе двухрежимной ядерно-энергетической установки // Ядерная энергетика в космосе. Сборник докладов в 3-х т. М.: НИКИЭТ, 2005. Т. 1. С.121-130.

10. Гафаров А.А., Синявский В.В., Юдицкий В.Д. Характеристики геостационарного информационного космического аппарата с системой электропитания на базе двухрежимной ядерно-энергетической установки // Ракетно-космическая техника. Труды. Сер. XII. Королёв: РКК «Энергия». 2007. Вып. 1-2. С. 58-74.

11. Иванов А.С., Варламов С.А., Лебедев Ю.П., Прилепо Ю.П., Синявский В.В. О возможности повышения эффективности термоэлектрического генератора двухрежимной ЯЭУ // Известия РАН. Энергетика. 2009. № 1. С. 50-60.

12. Синявский В.В., Юдицкий В.Д. О рациональных уровнях электрической мощности ядерно-энергетической установки в режиме электроракетной доставки спутника на орбиту и в режиме питания его аппаратуры // Известия РАН. Энергетика. 2003. № 3. С. 70-75.

13. Синявский В.В., Юдицкий В.Д. Проблемы обеспечения электротехнической и тепловой совместимости ядерно-энергетической установки, электроракетной двигательной установки и функционального оборудования телекоммуникационного космического аппа-

рата // Ракетно-космическая техника. Труды. Сер. XII. Королёв: РКК «Энергия». 2007. Вып. 1-2. С. 120-136.

14. Аракелов А.Г., Юдицкий В.Д. Литий-ниобиевая технология для космических энергоустановок на основе термоэмиссионного реактора-преобразователя // V Международная конференция «Ядерная энергетика в космосе». Подольск, 1999. С. 38-39.

15. Островский В.Г., Сухов Ю.И. Разработка, создание и эксплуатация ЭРД и ЭРДУ в ОКБ-1 - ЦКБЭМ - НПО «Энергия» - РКК «Энергия» (1958-2010) // Ракетно-космическая техника. Труды. Сер. XII. Королёв: РКК «Энергия».

2011. Вып. 3-4. 186 с.

16. Овчаренко М.К., Синявский В.В., Шестер-кин А.Г., Юдицкий В.Д. Обеспечение ядерной и радиационной безопасности при использовании ЯЭУ с термоэмиссионным реактором-преобразователем в составе космического аппарата // Известия РАН. Энергетика. 2003. № 4. С. 3-18.

17. Шестеркин А.Г., Овчаренко М.К., Синявский В.В., Тарасов В.А. Экспериментальное обоснование ядерной безопасности модульной сборки космической ядерно-энергетической установки // Известия РАН. Энергетика. 2007. № 4. С. 48-60.

18. Легостаев В.П., Лопота В.А., Синявский В.В. Перспективы и эффективность применения космических ядерно-энергетических установок и ядерных электроракетных двигательных установок // Космическая техника и технологии. 2013. № 1. С. 4-15.

19. Ковтун В.С. Стратификация сложного процесса управления полетом космического аппарата // Космонавтика и ракетостроение.

2012. № 4. С. 60-68.

20. Ковтун В.С, Железняков А.Г., Саги-на Ж.В. Характеристики никель-водородных аккумуляторных батарей после десяти лет эксплуатации в космосе // Известия РАН. Энергетика. 2011. № 3. С. 12-22.

21. Городецкий А.А., Соколова С.П., Ковтун В.С., Лобанов В.Б., Калинкин Д.А. Термооптические характеристики терморегули-рующих покрытий космических аппаратов «Ямал-200» // Известия РАН. Энергетика. 2011. № 3. С. 23-36.

22. Ковтун В.С, Севастьянов Д.Н., Пищу-лин В.А., Фомин Л.В., Бедин Б.И. Определение расхода ксенона в электроракетных плазменных двигателях при эксплуатации космического аппарата «Ямал» // Известия РАН. Энергетика. 2009. № 1. С. 59-66.

23. Ковтун В.С., Лобанов В.Б., Городецкий А.А. Моделирование тепловых процессов, протекающих в никель-водородных аккумуляторных батареях с общим корпусом при

эксплуатации космического аппарата на геостационарной орбите. // Известия РАН. Энергетика. 2007. № 4. С. 22-40.

24. Патент RU 2324262 C2. Российская Федерация. Способ управления энергоемкостью металл-водородной аккумуляторной батареи с общим газовым коллектором. Ковтун B.C., Железняков А.Г., Сагина Ж.В., Матренин В.И., Кондратьев Д.Г.; заявитель и патентообладатель — ОАО РКК «Энергия»; заявка 2006107415/09; приоритет от 10.03.2006 // Изобретения. 2008. № 13.

25. Ковтун В.С. Управление резервным временем энергообеспечения космического аппарата // Известия РАН. Энергетика. 2013. № 1. С. 24-33.

26. Патент RU 2262162 С1. Российская Федерация. Способ контроля герметичности металл-водородного аккумулятора. Ковтун В.С., Сагина Ж.В., Баранчиков В.А., Тугаенко В.Ю.; заявитель и патентообладатель — ОАО РКК «Энергия»; заявка 2004107540/09; приоритет от 16.03.2004 // Изобретения. 2005. № 28.

27. Патент RU 2341419 С2. Российская Федерация. Способ поддержания трехосной ориентации космического аппарата с силовыми гироскопами и целевой нагрузкой. Банит Ю.Р., Ковтун В.С., Беляев М.Ю., Платонов В.Н.; заявитель и патентообладатель — ОАО РКК «Энергия»; заявка 2006122563/11; приоритет от 23.06.2006 // Изобретения. 2008. № 35.

28. Патент RU 2178760 С1. Российская Федерация. Способ управления кинетическим моментом космического аппарата в процессе коррекции орбиты и система для его реализации. Ковтун В.С., Платонов В.Н., Банит Ю.Р.; заявитель и патентообладатель — ОАО РКК «Энергия»; заявка 2001105407/28; приоритет от 28.02.2001 // Изобретения. 2002. № 3.

29. Ковтун В.С. Методология вариабельного управления расходом топлива реактивных двигателей космических аппаратов // Известия РАН. Энергетика. 2012. № 2. С. 59-66.

30. Патент RU 2354590 C2. Российская Федерация. Способ управления геостационарного космического аппарата, оснащенного радиомаяком. Севастьянов Н.Н., Верхотуров В.И., Орлов А.Г., Блинов В.А., Ковтун В.С., Платонов В.Н., Орловский И.В.; заявитель и патентообладатель — ОАО РКК «Энергия»; заявка 2006132148/11; приоритет от 06.09.2006 // Изобретения. 2009. № 13.

31. Патент RU 2207969 С2. Российская Федерация. Способ формирования управляющих воздействий на космический аппарат с силовыми гироскопами и поворотными солнеч-

ными батареями. Богачев А.В., Земсков Е.Ф., Ковтун В.С., Орловский И.В. Платонов В.Н., Соколов А.В., Улыбышев Ю.П.; заявитель и патентообладатель — ОАО РКК «Энергия»; заявка 2001112734/28; приоритет от 08.05.2001 // Изобретения. 2003. № 19.

32. Ковтун В.С. Методы управления геостационарным спутником с помощью маховиков и электроракетных плазменных двигателей // Космонавтика и ракетостроение. 2009. № 55. С. 60-68.

33. Банит Ю.Р., Ковтун В.С. Оптимизация выработки ресурса электроракетными двигателями геостационарного спутника связи // Космонавтика и ракетостроение. 2009. № 56. С. 94-106.

34. Ковтун В.С. Анализ сложного процесса управления расходом топлива геостационарного космического аппарата «Ямал» // Космическая техника и технологии. 2013. № 2. С. 33-41.

35. Ковтун В.С. Обеспечение температурных условий эксплуатации никель-водородных аккумуляторных батарей на борту космического аппарата «Ямал-100» // Известия РАН. Энергетика. 2008. № 3. С. 59-66.

36. Патент RU 2310275 С2. Российская Федерация. Способ управления электропотреблением орбитальной космической группировки спутников связи и вещания. Севастьянов Н.Н., Верхотуров В.И., Ковтун В.С., Севастьянов Д.Н., Таюрский Г.И.; заявитель и патентообладатель — ОАО РКК «Энергия»; заявка 2005129785/09; приоритет от 28.09.2005 // Изобретения. 2007. № 31.

37. Патент RU 2242408 С1. Способ управления положением солнечных батарей космического аппарата и система для его осуществления. Ковтун В.С., Соловьев С.В., Заикин С.В., Городецкий А.А.; заявитель и патентообладатель — ОАО РКК «Энергия»; заявка 2003108114/11; приоритет от 24.03.2003 // Изобретения. 2004. № 5.

38. Микрин Е.А. Бортовые комплексы управления космическими аппаратами и проектирование их программного обеспечения. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2003. С. 333.

39. Таюрский Г.И., Мурашко В.М., Бори-сенко А.А., Кропотин С.А., Островский В.Г., Попов А.Н., Сухов Ю.И., Уланова Е.Н. Анализ работы электроракетных двигателей в составе телекоммуникационного космического аппарата «Ямал-200» // Известия РАН. Энергетика. 2009. № 3. С. 124-130.

Статья поступила в редакцию 07.04.2015 г.

Ковтун В.С., Kopo^éB B.B., CHHABCKHH B.B., CMHPHOB H.B.

References

1. Raketno-kosmicheskaya korporatsiya «Energiya» imeni S.P. Koroleva. 1946-1996 [S.P. Korolev Rocket and Space Corporation Energia. 1946-1996]. Kaliningrad, RKK «Energiya» publ., 1996. 670p.

2. S.P. Korolev. Entsiklopediya zhizni i tvorchestva [S.P. Korolev. Encyclopedia of life and creative work]. Moscow, RKK «Energiya»publ., 2014. 704p.

3. Vishnekov V.E., Kravets V.G. Perspektivy ispol'zovaniya opyta razrabotki i ekspluatatsii sistemy svyazi so stantsiei «Mir» i korablem «Buran» dlya Rossiiskogo segmenta Mezhdunarodnoi kosmicheskoi stantsii [Prospects for using the experience in development and operation of the system for communications with Mir Space Station and Buran orbiter on the Russian Segment of the International Space Station]. Kosmicheskaya tekhnika i tekhnologii, 2013, no. 3,pp. 66-74.

4. Korolev B.V. Tekhnologiya raboty kosmicheskoi opticheskoi linii svyazi dlya povysheniya operativnosti upravleniya i polucheniya informatsii potrebitelem v protsesse funktsionirovaniya kosmicheskikh sredstv [Space optical communications line technology aimed at a more responsive control and prompter delivery of data to the end user during space operations]. Kosmicheskaya tekhnika i tekhnologii, 2014, no. 1(4), pp. 39-48.

5. RKK «Energiya» imeni S.P. Koroleva v pervom desyatiletii XXI veka [S.P. Korolev RSC Energia in the first decade of the XXI century]. Moscow, RKK «Energiya»publ., 2011. 832p.

6. Raketno-kosmicheskaya korporatsiya «Energiya» imeni S.P. Koroleva na rubezhe dvukh vekov. 1996-2001 [S.P. Korolev Rocket and Space Corporation Energia on the turn of the two centuries. 1996-2001]. Moscow, RKK «Energiya»publ, 2001. 1327p.

7. Sinyavskii V.V. Nauchno-tekhnicheskii zadel po yadernomu elektroraketnomu mezhorbital'nomu buksiru «Gerkules» [Advanced technology for nuclear electric propulsion orbital transfer vehicle Hercules]. Kosmicheskaya tekhnika i tekhnologii, 2013, no. 3, pp. 25-45.

8. Patent RU 2238598. Rossiiskaya Federatsiya. Kosmicheskaya dvukhrezhimnaya yaderno-energeticheskaya ustanovka transportno-energeticheskogo modulya [A space dual-mode nuclear power plant of the transport power module]. Sinyavskii V.V., Yuditskii V.D.; the applicant and the patent owner — OAO RKK «Energiya»; application 2002135334/06;priority of27.12.2002. Izobreteniya, 2004, no. 29.

9. Sinyavskii V.V., Yuditskii V.D., Gafarov A.A. Struktura geostatsionarnogo informatsionnogo kosmicheskogo apparata s sistemoi elektropitaniya na baze dvukhrezhimnoi yaderno-energeticheskoi ustanovki [The structure of geostationary information spacecraft with power supply system based on a dual-mode nuclear power plant]. Yadernaya energetika v kosmose. Sbornik dokladov v 3-kh t. Moscow, NIKIETpubl., 2005. Vol. 1, pp. 121-130.

10. Gafarov A.A., Sinyavskii V.V., Yuditskii V.D. Kharakteristiki geostatsionarnogo informatsionnogo kosmicheskogo apparata s sistemoi elektropitaniya na baze dvukhrezhimnoi yaderno-energeticheskoi ustanovki [Characteristics of geostationary information spacecraft with power supply system based on a dual-mode nuclear power plant]. Raketno-kosmicheskaya tekhnika. Trudy. Ser. Xll. Korolev: RKK «Energiya»publ., 2007, issue 1-2, pp. 58-74.

11. Ivanov A.S., Varlamov S.A., Lebedev Yu.P., Prilepo Yu.P., Sinyavskii V.V. O vozmozhnosti povysheniya effektivnosti termoelektricheskogo generatora dvukhrezhimnoi YaEU [On the capability of increasing the efficiency of a dual-mode NPP thermoelectric generator]. Izvestiya RAN. Energetika, 2009, no. 1, pp. 50-60.

12. Sinyavskii V.V., Yuditskii V.D. O ratsional'nykh urovnyakh elektricheskoi moshchnosti yaderno-energeticheskoi ustanovki v rezhime elektroraketnoi dostavki sputnika na orbitu i v rezhime pitaniya ego apparatury [About rational levels of the nuclear power plant electric power in the mode of the satellite delivery by electric into orbit and in the mode of its equipment power supply]. Izvestiya RAN. Energetika, 2003, no. 3,pp. 70- 75.

13. Sinyavskii V.V., Yuditskii V.D. Problemy obespecheniya elektrotekhnicheskoi i teplovoi sovmestimosti yaderno-energeticheskoi ustanovki, elektroraketnoi dvigatel'noi ustanovki i funktsional'nogo oborudovaniya telekommunikatsionnogo kosmicheskogo apparata [Problems of providing electric and thermal compatibility of the nuclear power plant, electric propulsion system and functional equipment for telecommunication spacecraft]. Raketno-kosmicheskaya tekhnika. Trudy. Ser. Xll. Korolev: RKK «Energiya»publ., 2007, issue 1-2, pp. 120-136.

14. Arakelov A.G., Yuditskii V.D. Litii-niobievaya tekhnologiya dlya kosmicheskikh energoustanovok na osnove termoemissionnogo reaktora-preobrazovatelya [Lithium-Niobium technology for space power plants based on the thermionic converter reactor]. V Mezhdunarodnaya konferentsiya «Yadernaya energetika v kosmose». Podol'sk, 1999. P. 38-39.

22

KOCMHHECKAH TEXHHKA H TEXHO^OrHH № 2 (9)/2015

KOCMHHECKHE CHCTEMbI CBH3H PA3PABOTKH PKK <^HEPrHH» HMEHH C.n. KOPO.HEBA

15. Ostrovskii V.G., Sukhov Yu.I. Razrabotka, sozdanie i ekspluatatsiya ERD i ERDUv OKB-1 - TsKBEM -NPO «Energiya» - RKK «Energiya» (1958-2010) [Design, development and operation of electric propulsion and electric propulsion system at OKB-1 - TsKBEM - NPO Energia - RSC Energia (1958-2010)]. Raketno-kosmicheskaya tekhnika. Trudy. Ser. XII. Korolev: RKK «Energiya» publ., 2011, issue 3-4,186 p.

16. OvcharenkoM.K., Sinyavskii V.V., Shesterkin A.G., Yuditskii V.D. Obespechenieyadernoiiradiatsionnoi bezopasnostipri ispol'zovanii YaEUs termoemissionnym reaktorom-preobrazovatelem v sostave kosmicheskogo apparata [Nuclear and radiation safety in the use of a nuclear power plant with a thermionic converter reactor within the spacecraft]. Izvestiya RAN. Energetika, 2003, no. 4, pp. 3-18.

17. Shesterkin A.G., Ovcharenko M.K., Sinyavskii V.V., Tarasov V.A. Eksperimental'noe obosnovanie yadernoi bezopasnosti modul'noi sborki kosmicheskoi yaderno-energeticheskoi ustanovki [Experimental study of nuclear safety of the space nuclear power plant modular assembly]. Izvestiya RAN. Energetika, 2007, no. 4, pp. 48-60.

18. Legostaev V.P., Lopota V.A., Sinyavskii V.V. Perspektivy i effektivnost' primeneniya kosmicheskikh yaderno-energeticheskikh ustanovok i yadernykh elektroraketnykh dvigatel'nykh ustanovok [Prospects and efficiency in application of space nuclear power plants and nuclear electrorocket propulsion systems]. Kosmicheskaya tekhnika i tekhnologii, 2013, no. 1, pp. 4-15.

19. Kovtun V.S. Stratifikatsiya slozhnogoprotsessa upravleniyapoletom kosmicheskogo apparata [Stratification of a complex process of the spacecraft flight control]. Kosmonavtika i raketostroenie, 2012, no. 4,pp. 60-68.

20. Kovtun V.S., Zheleznyakov A.G., Sagina Zh.V. Kharakteristiki nikel'-vodorodnykh akkumulyatornykh batarei posle desyati let ekspluatatsii v kosmose [Characteristics of nickel-hydrogen storage batteries after ten years of operation in space]. Izvestiya RAN. Energetika, 2011, no. 3, pp. 12-22.

21. Gorodetskii A.A., Sokolova S.P., Kovtun V.S., Lobanov V.B., Kalinkin D.A. Termoopticheskie kharakteristiki termoreguliruyushchikh pokrytii kosmicheskikh apparatov «Yamal-200» [Thermooptical characteristics of thermal control coatings of the Yamal-200 spacecraft ]. Izvestiya RAN. Energetika, 2011, no. 3, pp. 23-36.

22. Kovtun V.S., Sevast'yanov D.N., Pishchulin V.A., Fomin L.V., Bedin B.I. Opredelenie raskhoda ksenona v elektroraketnykhplazmennykh dvigatelyakhpri ekspluatatsii kosmicheskogo apparata «Yamal» [Determining the xenon flow in plasma electrical rocket engines during operation of the Yamal spacecraft]. Izvestiya RAN. Energetika, 2009, no. 1, pp. 59-66.

23. Kovtun V.S., Lobanov V.B., Gorodetskii A.A. Modelirovanie teplovykh protsessov, protekayushchikh v nikel'-vodorodnykh akkumulyatornykh batareyakh s obshchim korpusom pri ekspluatatsii kosmicheskogo apparata na geostatsionarnoi orbite [Simulation of thermal processes in nickel-hydrogen storage batteries with common casing when operating the spacecraft in geostationary orbit]. Izvestiya RAN. Energetika, 2007, no. 4, pp. 22-40.

24. Patent RU 2324262 C2. Rossiiskaya Federatsiya. Sposob upravleniya energoemkost'yu metall-vodorodnoi akkumulyatornoi batarei s obshchim gazovym kollektorom [The method of controlling power capacity of metal-hydrogen storage battery with common gas manifold]. Kovtun V.S., Zheleznyakov A.G., Sagina Zh.V., Matrenin V.I., Kondrat'ev D.G.; the applicant and the patent owner — OAO RKK «Energiya»; application 2006107415/09;priority of 10.03.2006. Izobreteniya, 2008, no. 13.

25. Kovtun V.S. Upravlenie rezervnym vremenem energoobespecheniya kosmicheskogo apparata [Slack time control of the spacecraft power supply]. Izvestiya RAN. Energetika, 2013, no. 1, pp. 24-33.

26. Patent RU2262162 S1. Rossiiskaya Federatsiya. Sposob kontrolya germetichnosti metall-vodorodnogo akkumulyatora [The leak test method for metal-hydrogen storage battery]. Kovtun V.S., Sagina Zh.V., Baranchikov V.A., Tugaenko V.Yu.; the applicant and the patent owner — OAO RKK «Energiya»; application 2004107540/09;priority of 16.03.2004. Izobreteniya, 2005, no. 28.

27. Patent RU 2341419 S2. Rossiiskaya Federatsiya. Sposob podderzhaniya trekhosnoi orientatsii kosmicheskogo apparata s silovymi giroskopami i tselevoi nagruzkoi [Method of maintaining a three-axis attitude control of the spacecraft with power gyroscopes and the target load]. Banit Yu.R., Kovtun V.S., Belyaev M.Yu., Platonov V.N.; the applicant and the patent owner — OAO RKK «Energiya»; application 2006122563/11;priority of23.06.2006. Izobreteniya, 2008, no. 35.

28. Patent RU 2 178760 S1. Rossiiskaya Federatsiya. Sposob upravleniya kineticheskim momentom kosmicheskogo apparata v protsesse korrektsii orbity i sistema dlya ego realizatsii [A method for controlling the angular momentum of the spacecraft during the orbit correction and a system for its implementation]. Kovtun V.S., Platonov V.N., Banit Yu.R.; the applicant and the patent owner — OAO RKK «Energiya»; application 2001105407/28;priority of28.02.2001. Izobreteniya, 2002, no. 3.

29. Kovtun V.S. Metodologiya variabel'nogo upravleniya raskhodom topliva reaktivnykh dvigatelei kosmicheskikh apparatov [Methodology of variable control of the fuel consumption of the spacecraft jet engines]. Izvestiya RAN. Energetika, 2012, no. 2, pp. 59 -66.

30. Patent RU2354590 C2. Rossiiskaya Federatsiya. Sposob upravleniya geostatsionarnogo kosmicheskogo apparata, osnashchennogo radiomayakom [The method of controlling geostationary spacecraft equipped with radio beacon]. Sevast'yanov N.N., Verkhoturov V.I., Orlov A.G., Blinov V.A., Kovtun V.S., Platonov V.N., Orlovskii I.V.; the applicant and the patent owner — OAO RKK «Energiya»; application 2006132148/11; priority of 06.09.2006. Izobreteniya, 2009, no. 13.

31. Patent RU 2207969 S2. Rossiiskaya Federatsiya. Sposob formirovaniya upravlyayushchikh vozdeistvii na kosmicheskii apparat s silovymi giroskopami i povorotnymi solnechnymi batareyami [The method for generating control actions on the spacecraft with power gyros and rotating solar arrays]. Bogachev AV., Zemskov E.F., Kovtun V.S., Orlovskii I.V. Platonov V.N., Sokolov AV., Ulybyshev Yu.P.; the applicant and the patent owner — OAO RKK «Energiya»; application 2001112734/28; priority of 08.05.2001. Izobreteniya, 2003, no. 19.

32. Kovtun V.S. Metody upravleniya geostatsionarnym sputnikom s pomoshch'yu makhovikov i elektroraketnykh plazmennykh dvigatelei [Methods of geostationary satellite control using flywheels and plasma electrical rocket engines]. Kosmonavtika i raketostroenie, 2009, no. 55,pp. 60-68.

33. Banit Yu.R., Kovtun V.S. Optimizatsiya vyrabotki resursa elektroraketnymi dvigatelyami geostatsionarnogo sputnika svyazi [Optimizing the resource depletion by electrical rocket engines of geostationary communication satellite]. Kosmonavtika i raketostroenie, 2009, no. 56,pp. 94-106.

34. Kovtun V.S. Analiz slozhnogo protsessa upravleniya raskhodom topliva geostatsionarnogo kosmicheskogo apparata «Yamal» [Analysis of complex procedure — fuel consumption management for Yamal geostationary spacecraft]. Kosmicheskaya tekhnika i tekhnologii, 2013, no. 2,pp. 33-41.

35. Kovtun V.S. Obespechenie temperaturnykh uslovii ekspluatatsii nikel'-vodorodnykh akkumulyatornykh batarei na bortu kosmicheskogo apparata «Yamal-100» [Provision of the temperature operation conditions for nickel-hydrogen storage batteries onboard the Yamal-100 spacecraft]. Izvestiya RAN. Energetika, 2008, no. 3, pp. 59 -66.

36. Patent RU 2310275 S2. Rossiiskaya Federatsiya. Sposob upravlenie elektropotrebleniem orbital'noi kosmicheskoi gruppirovki sputnikov svyazi i veshchaniya [The method for controlling power consumption of the orbital space cluster of communication and broadcasting satellites]. Sevast'yanovN.N., Verkhoturov V.I., Kovtun V.S., Sevast'yanov D.N., Tayurskii G.I.; the applicant and the patent owner — OAO RKK «Energiya»; application 2005129785/09;priority of28.09.2005. Izobreteniya, 2007, no. 31.

37. Patent RU2242408 S1. Sposob upravleniyapolozheniem solnechnykh batarei kosmicheskogo apparata i sistema dlya ego osushchestvleniya [A method for controlling a position of the spacecraft solar arrays and a system for its implementation]. Kovtun V.S., Solov'ev S.V., Zaikin S.V., Gorodetskii A.A.; the applicant and the patent owner — OAO RKK «Energiya»; application 2003108114/11; priority of24.03.2003. Izobreteniya, 2004, no. 5.

38. Mikrin E.A. Bortovye kompleksy upravleniya kosmicheskimi apparatami i proektirovanie ikh programmnogo obespecheniya [Onboard systems for spacecraft control and their software design]. Moscow, MGTU im. N.E. Baumana publ, 2003. P. 333.

39. Tayurskii G.I., MurashkoV.M, Borisenko A.A., Kropotin S.A., Ostrovskii V.G., Popov A.N., Sukhov Yul, Ulanova E.N. Analiz raboty elektroraketnykh dvigatelei v sostave telekommunikatsionnogo kosmicheskogo apparata «Yamal-200» [The analysis of the electrical rocket engines operation within the Yamal-200 telecommunication spacecraft]. Izvestiya RAN. Energetika, 2009, no. 3,pp. 124-130.