Настоящее и будущее космической системы поиска и спасания. Геостационарный сегмент

Семин В.И.; Дедов Н.В.; Федосеев А.В.; Тарасов К.В.

Более 30 лет система КОСПАС-САРСАТ использует 4-6 низкоорбитальных КА для предоставления точных и достоверных данных о бедствии судов и самолетов и самоопределяет их местоположение для служб поиска и спасания во всем мире. Цель геостационарного сегмента системы КОСПАС-САРСАТ состоит в существенном снижении времени задержки предоставления аварийных сообщений от АРБ-406 службам поиска и спасания, что напрямую влияет на вероятность выживания человека на море и на суше. Для достижения этой цели участники системы КОСПАС-САРСАТ в 1998 г. приняли решение о разработке и вводе в эксплуатацию, геостационарного сегмента, который способен обнаруживать аварийные сигналы от АРБ-406. Данные о бедствии передаются участниками системы КОСПАС-САРСАТ в национальные службы поиска и спасания.

Семин В.И.,

начальник отдела,

ОАО "Российские космические системы"

Дедов Н.В.,

руководитель сектора,

ОАО "Российские космические системы"

Федосеев А.В.,

зам. начальника отдела,

ОАО "Российские космические системы"

Тарасов К.В.

руководитель сектора,

ОАО "Российские космические системы"

Геостационарный сегмент системы КОСПАС-САРСАТ (ГССПС)

ГССПС включает в себя ретрансляторы сигналов 406 МГц на существующих геостационарных спутниках, а также наземные станции, называемые СПОИ ГС, которые обрабатывают ретранслированные сигналы.

Поскольку геостационарный спутник неподвижен по отношению к поверхности Земли, то отсутствует доплеровский смещение частоты у принимаемого сигнала и самоопределение координат аварийного радиобуя невозможно. Для поисково-спасательньх служб информация о местоположении радиобуя может быть получена:

• в посылке радиобуя от внутреннего или внешнего навигационного приемника;

• с большой задержкой от СПОИ низкоорбитального сегмента системы НССПС.

В настоящее время в космическом сег-

менте ГССПС работает шесть геостационарных КА, зоны видимости, которых охватывают ~90% поверхности Земного Шара (за исключением полярных широт выше 75о).

В наземном сегменте ГССПС двадцать одна станция в семнадцати странах мира принимают непрерывно в течение 24 часов в сутки аварийные сообщения от радиобуев АРБ-406 ретранслированные через геостационарные КА.

Время приема, обработки и выдачи аварийного сообщения в службы поиска и спаса-

ния составляет не более 5 мин в 95% случаев.

В таблице 1 приведен перечень КА входящих в состав геостационарного сегмента системы КОСПАС-САРСАТ на конец 2011 г. и планируемых к запуску до 2017 г. [1]. В таблице 2 показано, какие геостационарные спутники работают с какими СПОИ ГС.

Зоны видимости геостационарных КА и точек размещения СПОИ ГС системы КОСПАС-САРСАТ на поверхности Земли показаны на рис. 1.

В настоящее время успешно функциони-

Таблица 1

Существующие и планируемые геостационарны КА

Космический аппарат Дата запуска Точка стояния Статус

GOES-12 июль 2001 60° ч.д. В резерве на орбите

GOES-13 (Восточный) май 2006 75° з.д. Работает

GOES-14 июнь 2009 105° з.д. В резерве на орбите

GOES-15 (Западный) март 2010 135” з.д. Работает

GOES-16 планируется 2016 Будет сообщено дополнительно Планируется

GOES-17 планируется 2017 Будет сообщено дополнительно Планируется

INSAT-3A апрель 2003 93,5° в.д. Работает

INSAT-3D планируется 2012/2013 83,5° в.д. Планируется

MSG-1 август 2002 9,5° в.д. Работает

MSG-2 Декабрь 2005 0" Работает

MSG-3 планируется 2012 3,4° з.д. Планируется

MSG-4 планируется 2015 Будет сообщено дополнительно Планируется

«Элекгро-Л» № 1 январь 2011 76" в.д. Опытная эксплуатация

«Луч-5А» декабрь 2011 167° в.д. Летные испытания

«Электро-Л» №2 планируется в 2012 16° в.д. Планируется

25

T-Comm #4-2012

Таблица 2

Геостационарные комплексы (ГС КА и СПОИ ГС)*

СПОИ ГС (№№ см. каргу на рисунке 1) Спутник системы ГССПС

СОЕЗ-ЕаБі (ЮЕ^еЯ 1№АТ-ЗА М8С-1 М5в-2 Электро-Л №1

1 - г. Алжир, Алжир

2 - Эль паломар, Аргентина

3 - г. Бразилия. Бразилия

4 - Рекиф, Бразилия

5 - Эдмонтон, Канада

6 - Оттава, Канада

7 - Сантьяго, Чили

8 - Тулуза. Франция

9 - Пентелн, Г рения

10 - Бангалор, Индия

11 - Бари, Иташя

12 - Веллингтон (1), Новая Зеландия

12 - Веллингтон (2), Новая Зеландия

13 - Фаске, Норвегия

14 - Москва, РФ

15 - Мас пал мас (1), Испания

15 - Маспалмас (2), Испания

16 - Анкара, Турция

17 - Абу даби, ОАЭ

18 Комбе Мартин. Великобритания

19 - Мэрнланд (1), США

19 - Мэрнланд (2), США

Синим в таблице показано, какие геостационарные спутники работают с какими СПОИ ГС.

рует на орбите (запущен в феврале 2011 г.) российский метеорологический геостационарный КА "Электро-Л" №1 (рис. 2) с ретранслятором сигналов радиобуев АРБ-406. В 2012 г. введена в опытную эксплуатацию первая российская СПОИ ГС, работающая

с КА "Электро-Л" в ОАО "Российские космические системы" (г. Москва, рис. 3). Зона обслуживания российской СПОИ ГС составляет 90% территории РФ.

Российская геостационарная станция приема и обработки сигналов системы от

аварийных радиобуев (СПИАБ) обеспечивает прием и обработку одновременно не менее 20 сигналов аварийных радиобуев в зоне видимости ретранслятора КА "Электро-Л" №1 (76° в.д.). Время обработки сигналов аварийных радиобуев для получения достоверных посылок составляет 5 мин в 95% случаев при пороговом энергетическом потенциале сигнала > 28,5 дБГц. При наличии в составе АРБ-406 навигационного приемника ГЛОНАСС/GPS точность определения местоположения по широте и долготе составляет ±120 м.

Перспективы развития российского геостационарного сегмента системы КОСПАС-САРСАТ

Система КОСПАС-САРСАТ на базе геостационарных КА не защищена от экранирования радиолинии "АРБ-406- ГС КА" и "ГС-КА — СПОИ ГС" рельефом местности, зданиями и другими местными предметами. Поэтому при нахождении АРБ-406 в условиях гористой местности, которая занимает значительную часть территории России, при углах видимости ниже 15-25о для геостационарных КА с территории РФ необходимо многократное (двойное, тройное) перекрытие зон видимости, чтобы обеспечить гарантированный

26

Т-Сотт #4-2012

прием сигнала радиобуя АРБ-406 в аварийной ситуации.

В 2012 г. планируется ввод в штатную эксплуатацию запущенного в декабре 2011 г. геостационарного КА "Луч-5А" (точка стояния 167о в.д.). Запланированы запуски в 2012 г. и 2014 г. еще двух российских геостационарных КА "Электро-Л" №2,3 с точками стояния 14,5о з.д и 165,8о в.д., соответственно, а также

в 2013 г. геостационарного КА "Луч-5В". В течение 2012-2014 гг. запланирован ввод в строй четырех российских СПОИ ГС для работы с ГС КА "Электро-Л" №2, 3 и "Луч-5А", "Луч-5В".

На рисунке 4 показана карта с зонами видимости для России в Северном полушарии Земли.

Анализ рисунка 4 показывает, что при

размещении пяти российских геостационарных КА в точках 14,5о з.д., 76о, 95о, 165,8о и 167о в.д. будет обеспечено покрытие зонами видимости ГС КА России:

• однократое — ~90% территории России;

• двухкратное — ~60% территории России;

• трехкратное — ~35% территории России;

• четырехкратное покрытие — ~ 18% территории России.

Выводы

1. Многократное перекрытие зон обслуживания геостационарных КА существенно повышает вероятность приема посылки от радиобуев АРБ-406 в горно-таежных районах России.

2. В 2011 г. совет системы КОСПАС-САРСАТ (CSC-46) утвердил документ С^ G-008, определяющих требования к АРБ-406 второго поколения. В документе предусмотрено, что все АРБ-406 второго поколения будут иметь в своем составе НАП системы ГЛОНАСС/GPS/Gаlile° с точностью определения координат ±30 м, включаемую в посылку АРБ-406 второго поколения.

В этом случае роль геостационарного сегмента системы КОСПАС-САРСАТ для поисково-спасательных служб резко возрастает, потому что он обеспечивает время задержки < 5 минут и точность определения координат <30 м.

Приемная антенна СПИАБ (диаметр зеркала 5 м)

Стойка с приемником СПИАБ (два полукомплекта, холодный резерв)

Карта Земного шара с местоположением радиобуев АРБ-406

Рис. 3. СПИАБ, г. Москва, ОАО "Российские космические системы"

Т-Сотт #4-2012

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

27

Рис. 4. Зоны видимости российских геостационарных КА "Электро-Л" №№1, 2, 3 и "Луч-5А, 5В" и мест размещения СПОИ ГС России к 2014 г.

Основные характеристики российской СПОИ ГС (СПИАБ)

Список сокращений:

АРБ-406 — аварийный радиобуй системы КОСПАС-САРСАТ, работающий на частоте406 МГц;

ГССПС — геостационарный сегмент системы поиска и спасания;

СПОИ ГС — геостационарная станция приема и обработки информации;

КСПС — космическая системы поиска и спасания;

Таблица 3

Наименование параметра Значение Примечание

Диаметр антенны, м 5 тип антенны - параболическая

Количество полукомплектов 2 тип дублирования - холодный резерв

Частота приема, МГц 1544,5±0,5 -

Режимы приема сигнала - ретрансляция без модуляции; - ретрансляция с ЛФМ (±1 рад) возможен прием сигнала от КА GOES, MSG, «Электро-Л», «Луч-5А, 5 В»

Количество обрабатываемых АРБ-406 одновременно не менее 20 не менее 30 при пороговом энергетическом потенциале не менее 30 дБГц

Пороговый энергетический потенциал, дБГ ц не менее 28,5 за 5 мин для 95% сигналов радиобуев

Рабочая температура, °С минус40 - плюс 55 плюс 5 - плюс35 для аппаратуры вне помещения для аппаратуры внутри помещения

Срок эксплуатации, лет, ч 10 87600

Срок службы 10 лет 86700 часов

Вес, кг не более 2100 Антенна совместно с приемником

Литература

1. Сведения о системе КОСПАС-САРСАТ

НАП — навигационная аппаратура потребителя; №37 от 15 декабря 2011 г.

НССПС — низкоорбитальный сегмент системы поиска и спасания.

2. Сайт системы КОСПАС-САРСАТ: www.cospas-sarsat.org.

28

T-Comm #4-2012

Текст научной работы на тему «Настоящее и будущее космической системы поиска и спасания. Геостационарный сегмент»