CC BY
152
Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки
ники этой серии получили названия «МАК-1»и «МАК-2») предназначались для выполнения геофизических исследований слабых воздействий в системах Земля-Солнце, Земля-Луна, Земля-атмосфера и ионосфера, а также исследования среды около КА, внешних условий и полей базового спутника. Данные ИСЗ обеспечивали возможность проведения физико-технологических экспериментов по отработке новых принципов построения автономных и взаимодействующих космических объектов, их приборов и оборудования. Микроспутники «МАК-1» и «МАК-2» были выведены на орбиту через шлюзовую камеру орбитальной станции «Мир» (17.07.1991 и 19.11.1992).
В начале XXI в. России на орбиты ИСЗ запущены научно-образовательные микроспутники: «Колибри» и «Можаец-3» (2002 г.), «Можаец-4» (2003 г.), «Уни-верситетский-Татьяна» (2005 г.), «Юбилейный» (2008 г.), «Университетский-Татьяна-2» (2010 г.)
В реализации этих проектов основной упор делается на изучение фундаментальных и прикладных наук. В этом смысле ракетно-космическая техника выгодно отличается от других сфер научно-технической деятельности человека. Быстрое развитие и значительные достижения в микроэлектронике, материаловедении, космических технологиях обусловили значительные успехи в миниатюризации космических аппаратов. Малоразмерные космические аппараты становятся все более важным элементом космической деятельности, эта положительная тенденция дает существенный экономический эффект.
В настоящее время мировым сообществом реализуется ряд космических проектов с использованием наноспутников массой 1-10 кг. Создание МКА и космических систем на их основе стимулирует использование новейших технологий по всему спектру проектной, производственной и эксплуатационной деятельности. Отечественная космонавтика также имеет определенный опыт создания и эксплуатации МКА, пионерами в этом выступают вузы космического профиля со своими научно-образовательными спутниками.
Отечественные вузы в последние годы проявляют значительный интерес к созданию и использованию малоразмерных КА для решения инновационных научно-образовательных и прикладных задач.
Библиографические ссылки
1. Фатеев В. Ф., Игнатьев И. Н. Малые космические аппараты информационного обеспечения //Анализ отечественного опыта создания и эксплуатации малоразмерных научно-образовательных космических аппаратов / под ред. проф. В. Ф. Фатеева. М. : Радиотехника, 2010. С. 254-260.
2. Сайт ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева». 2008. URL: http://www.iss-reshetnev.ru.
© Квятковский И. Ю., Лапко В. В., 2011
УДК 621.322
Р. И. Куницын Научный руководитель - М. Е. Баранов Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
МАЛОГАБАРИТНЫЕ СПУТНИКИ-РЕТРАНСЛЯТОРЫ
Рассматривается применение спутников-ретрансляторов и перспективы их развития.
В настоящее время в России и за рубежом все более активно развивается процесс перехода от тяжелой и дорогой многофункциональной космической техники к малогабаритной и к малым космическим аппаратам. Это становится возможным благодаря достижениям в области микроминиатюризации элементной базы, использованию новых конструктивных решений при создании бортовой аппаратуры, интеграции бортовых комплексов на основе современных средств вычислительной техники.
Одним из перспективных и наиболее полно проработанным вариантом применения малых космических аппаратов является спутниковая связь. В последнее десятилетие одной из ведущих тенденций развития космических систем связи была разработка и начало развертывания низкоорбитальных многоспутниковых систем связи. В таких системах охват земной поверхности обеспечивается за счет создания орбитальной группировки, включающей до нескольких десятков низкоорбитальных спутников-ретрансляторов на орбитах высотой 750-1 500 км.
Наиболее существенное с точки зрения потребителей преимущество низкоорбитальных многоспутниковых систем связи, связанное с возможностью использования для связи в глобальном масштабе малогабаритной терминальной аппаратуры, соединилось с широким внедрением новых информационных технологий в сферах телекоммуникаций и управления и потребностью широкого класса потребителей в доступной глобальной связи. Это привело к разработке и практической реализации ряда проектов систем космической связи на основе малогабаритных низкоорбитальных спутников-ретрансляторов.
Многоспутниковые системы связи используются в военных целях. С помощью таких систем проводится радиолокационная разведка и дистанционная съемка Земли. Под этим подразумевается наблюдение за полем боя, которое обеспечивает быстрое и точное обнаружение движущихся целей (живой силы и техники) в зоне обзора, приблизительное определение количества целей и скорости их перемещения. Однако довольно трудно по некоторым характерным призна-
Секция «История, развитие и эксплуатация ракетно-космической техники»
кам распознать тип целей, например, отличить ползущего человека от идущего, легкие бронемашины от танков и т. п. Полагается, что совершенствование таких систем является эффективным направлением повышения боевой мощи вооруженных сил в условиях их численного сокращения. Основные тенденции развития заключаются в расширении возможностей бортовой аппаратуры по сбору и предварительной обработке данных, что позволит упростить наземную аппаратуру потребителей, а также в совершенствовании процессов обработки, анализа и распределения разве-динформации с целью повышения оперативности ее доведения до пользователей различных уровней, вплоть до командиров тактического звена, и в масштабе времени, обеспечивающем эффективное боевое применение сил и средств [1].
При создании малых космических аппаратов в решении поставленной задачи выделяются две фазы:
1) разработка базовой малогабаритной унифицированной космической платформы;
2) оснащение малогабаритной унифицированной космической платформы полезной нагрузкой соответствующего целевого назначения. В качестве такой полезной нагрузки выступает специальная и обеспечивающая аппаратура малогабаритного спутника ретранслятора.
В качестве специальной аппаратуры малогабаритного спутника-ретранслятора выступает бортовая ретрансляционная аппаратура, представляющая собой радиотехническое приемопередающее устройство, осуществляющее прием ретранслируемых сигналов, их преобразование и передачу в направлении абонентов (потребителей). Источником и получателем сигналов, ретранслируемых низкоорбитальных спутником ретранслятором, может быть как наземная станция-абонент, так и другой спутник ретранслятор. В общем случае в состав бортовых ретрансляционных аппаратур могут входить несколько бортовых ретрансляторов (стволов ретрансляции), подключенных к одной или нескольким антеннам.
С учетом характера преобразований ретранслируемых сигналов возможны следующие варианты построения схемы одного ствола ретрансляции:
- бортовой ретранслятор гетеродинного типа;
- бортовой ретранслятор с однократным преобразованием частоты;
- бортовой ретранслятор с демодуляцией (обработкой) сигнала.
В качестве основного варианта построения бортовых ретрансляционных аппаратур низкоорбитальных спутников-ретрансляторов следует рассматривать третий вариант - ретрансляцию с обработкой сигнала. Обработка сигналов принципиально необходима для выделения адресной части передаваемых сообщений
(пакетов) при реализации режима электронной почты и сетевых технологий информационного обмена с использованием наземного и космического сегментов ретрансляции. В режиме непосредственной ретрансляции обработка сигналов в бортовых ретрансляционных аппаратурах позволяет уменьшить уровень шумов в канале передачи информации между абонентами за счет селекции сигнала.[2]
Малогабаритный спутник-ретранслятор, реализующий режим непосредственной ретрансляции и электронной почты при использовании современных конструкторских решений может иметь массу не более 100-120 кг. При этом могут быть обеспечены следующие характеристики бортовых ретрансляционных аппаратур: скорость передачи информации при непосредственной ретрансляции до 64 Кбит/с, объем запоминающего устройства электронной почты 200 Мбайт, выходная мощность бортового передатчика 5 Вт, рабочий диапазон частот 300/400 МГц [3].
Перспективные многоспутниковые системы связи на основе малогабаритных низкоорбитальных спутников-ретрансляторов следует рассматривать как важное дополнение к существующим системам космической связи на основе высокоорбитальных спутников ретрансляторов. Применение низкоорбитальных спутников-ретрансляторов позволяет приблизить абонентов к каналам спутниковой связи, обеспечить каналами спутниковой связи районы с недостаточно развитой инфраструктурой наземных средств космической связи, реализовать ведомственную и персональную космическую связь.
Предлагаемые технические решения по разработке малогабаритных спутников-ретрансляторов характеризуются также экономической эффективностью: по имеющимся оценкам, стоимость 1 кг малого космического аппарата в 5 раз меньше стоимости 1 кг тяжело -го космичекого аппарата при соотношении масс малогабаритного низкоорбитального спутников ретрансляторов 1:10 и менее. Поэтому возможность создания систем космической связи на основе малогабаритных спутников-ретрансляторов вполне реальна.
Библиографические ссылки
1. Андронов А., Шевров Р. Американские космические системы видовой разведки // Зарубежное военное обозрение. 1995. № 2.
2. Малые космические аппараты информационного обеспечения / под ред. проф. В. Ф. Фатеева. М. : Радиотехника, 2010.
3. Системы спутниковой связи / под ред. Кантора. М. : Радио и связь, 1992.
© Куницын Р. И., Баранов М. Е., 2011
