Новому космодрому – современные средства контроля и измерений Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

ON M 0DERN MEANS ; of c ¡0NTR0i

AND MEASUREMEN IT AT LAUNCI

I

to tne referenced

most suitable as a main control aiso suggested to be used to

IStum off ground-based control of the

Eft descent and module landing

Jl Jl

Keywords: ground-based control system, spa^^iB control system, radar station of programmed scanning, phased antenna array, beam electronic scanning ' *

%m

ZA

Icii '.es Re

новому космодрому -

СОВРЕМЕННЫЕ СРЕДСТВА КоНТРоЛЯ И ИЗМЕРЕНИЙ

Александр Григорьевич ЛУЗАН,

доктор технических наук, лауреат Государственной премии, генерал-лейтенант в отставке, [email protected]

АННОТАЦИЯ I В статье рассматриваются наиболее приемлемые структура и состав системы внешнетраекторного контроля полета ракеты-носителя от момента ее пуска на космодроме до выхода на опорную (промежуточную) орбиту. В качестве основного инструмента контроля предлагается использовать наиболее подходящую для этих целей радиолокационную станцию программного обзора «Имбирь». Эту же станцию предложено использовать и для создания системы внешнетраекторного контроля спуска космического корабля с орбиты и приземления посадочного модуля.

Ключевые слова: система

внешнетраекторного контроля, система контроля космического пространства,

радиолокационная станция программного обзора, фазированная антенная решетка, электронное сканирование луча

Воздушно-космическая сфера I Aerospace Sphere Journal №1(94) 2018 77

ОСОБОЕ МНЕНИЕ I SPECIAL OPINION

^ И год вошел в историю космонавтики /III/ как год ввода в эксплуатацию новой l—\J I / российской космической гавани -космодрома Восточный. Несмотря на то, что первые пуски с Восточного прошли не вполне удачно, космодром функционирует и, скорее всего, на достаточно долгую перспективу. Это, безусловно, вызывает чувство гордости у россиян и надежду на то, что мы вернем себе пальму первенства в области космонавтики. Однако для этого нужна кропотливая целенаправленная работа, планомерное развитие не только космической отрасли, но и освоение экономикой страны новых технологических укладов.

В свое время космонавтика явилась катализатором развития всей научно-промышленной базы Советского Союза. Были созданы новые производства и целые отрасли промышленности, разработана новая элементная база и освоено ее производство, началось развертывание и совершенствование принципиально новых средств измерений, контроля и телекоммуникаций.

первыми специализированными средствами контроля космического пространства в советском союзе стали две радиолокационные станции «Днестр» системы предупреждения о ракетном нападении.

система контроля космического пространства

Еще в начале 60-х годов прошлого столетия после запуска первых спутников и начала полномасштабного освоения космоса руководство страны осознало необходимость организации непрерывного наблюдения за космическими объектами в околоземном космическом пространстве.

Так, уже в 1962 году было принято решение о создании отечественной системы контроля космического пространства (СККП) [1]. Первыми специализированными средствами контроля космического пространства стали две радиолокационные станции (РЛС) «Днестр» системы предупреждения о ракетном нападении, развернутые к тому времени. Их общая работа позволяла создать линию наблюдения протяженностью 5000 км на высотах до 3000 км. В дальнейшем всего было задействовано восемь подобных РЛС.

В последующие годы были приняты меры по расширению радиолокационного поля, модернизации РЛС и созданию в интересах СККП специализированных средств разведки и распознавания космических объектов. Это, в первую очередь, оптико-электронный комплекс «Окно», способный автономно в автоматическом режиме решать задачи контроля космических объектов и сбора информации по ним, а также радиооптический комплекс распознавания космических объектов «Крона», введенные к настоящему времени в эксплуатацию и несущие боевое дежурство.

Современные средства СККП сопровождают тысячи космических аппаратов и объектов, непрерывно ведут Главный каталог космической обстановки и выдают оперативные данные по ней заинтересованным структурам. СККП взаимодействует с информационными средствами систем предупреждения о ракетном нападении (ПРН) и противоракетной обороны (ПРО).

В настоящее время, кроме работ по совершенствованию и количественному наращиванию средств наблюдения и возможностей отечественной СККП, предпринимаются шаги по созданию международной системы наблюдения за околоземным космическим пространством под эгидой ООН с привлечением средств и систем России, США, Франции, Китая, Англии, Японии, Бразилии и других заинтересованных стран. Такая система должна расширить сферу своего действия на околосолнечное пространство, в том числе с задачей заблаговременного оповещения об астероидной и комет-ной опасности.

Однако средства СККП обеспечивают контроль космического пространства на высотах от 120 до 3500 км и более. Чтобы осуществлять внешнетраекторный контроль полета ракеты-носителя от момента старта до вывода космического объекта на начальную (опорную) орбиту, нужны другие современные средства, которыми космодромы, в том числе Восточный, не оснащены. Используемые с этой целью оптико-электронные средства (об их применении промелькнула информация по телевидению в репортаже с Восточного) полномасштабно решить данную задачу не могут.

радиолокатор программного обзора «имбирь»

Решение нашлось, как это часто бывает, в совершенно другой области. В 70-х годах прошлого столетия для решения задач противоракетной и противовоздушной обороны театров военных действий и фронтов (ПРО-ПВО ТВД) была задана разработка зенитной ракетной системы (ЗРС)

самые эффективные на сегодняшний день средства системы контроля космического пространства (СККП) - опти

КО-ЭЛЕКТРОННЫй КОМПЛЕКС «ОКНО» и РАДИООПТИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС РАСПОЗНАВАНИЯ КОСМИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ «КРОНА» - ВЫПОЛНЯЮТ СЛЕДУЮЩИЕ ФУНКЦИИ:

- СОПРОВОЖДАЮТ ТЫСЯЧИ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ И ОБЪЕКТОВ,

- НЕПРЕРЫВНО ВЕДУТ ГЛАВНЫЙ КАТАЛОГ КОСМИЧЕСКОЙ ОБСТАНОВКИ,

- ВЫДАЮТ ОПЕРАТИВНЫЕ ДАННЫЕ ЗАИНТЕРЕСОВАННЫМ СТРУКТУРАМ,

- ВЗАИМОДЕЙСТВУЮТ С ИНФОРМАЦИОННЫМИ СРЕДСТВАМИ СИСТЕМ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ О РАКЕТНОМ НАПАДЕНИИ (ПРН) И ПРОТИВОРАКЕТНОЙ ОБОРОНЫ (ПРО).

\

ги

ОСОБОЕ МНЕНИЕ I SPECIAL OPINION

С-300В. В рамках этой не имеющей аналогов в мире системы для обеспечения автономности, особенно в режиме ПРО, предусматривалась разработка многофункционального радиолокатора программного обзора (РЛС ПО) «Имбирь» (9С19). Данный радиолокатор должен был автономно обнаруживать типовые баллистические цели [2].

Типовая баллистическая цель - это головная часть баллистической ракеты средней дальности «Першинг-2», летящая со скоростью 4500 м/с и более и имеющая эффективную отражающую поверхность менее 0,01 м2. Для того чтобы ее обнаружить, многофункциональный радиолокатор программного обзора оснащен фазированной антенной решеткой (ФАР), обеспечивающей электронное сканирование узкоугольного луча (примерно 1°х1°) в угломестной и азимутальной плоскостях. В режиме баллистической цели РЛС ПО «Имбирь» в настоящее время (штатно) обеспечивает электронное сканирование луча в секторах 90° по азимуту и от 26° до 75° по углу места при статическом наклоне антенны 35°.

Величины секторов электронного сканирования при необходимости могут быть изменены программным способом, а угол статического наклона антенной системы - механически.

При обнаружении высокоскоростной цели радиолокатор ПО производит завязку ее трассы и автоматическую передачу информации (тра-екторных параметров) на командный пункт (потребителям) по цифровым каналам связи. Максимальное количество сопровождаемых трасс баллистических целей - до 16, а темп обновления информации - 1 сек.

В РЛС ПО применяются современные сигналы и способы их обработки (линейно-частотно-модулированные сигналы с последующим сжатием и цифровой обработкой, алгоритмы быстрого преобразования Фурье, фильтровая обработка, в том числе цифровая ЧПК с автоматической компенсацией скорости ветра, «плавающий» порог и др.).

Высокопотенциальное передающее устройство («квазитвердотельный» передатчик со средней мощностью более 16 кВт, патент на который имеет и автор) в сочетании с ФАР с большим коэффициентом направленности и низким уровнем боковых лепестков, а также другими эксклюзивными техническими решениями обеспечивают высокую помехозащищенность станции и делают ее уникальной. Подобного радиолокационного средства, которое автономно выполняло бы функции предупреждения о ракетном нападении, ни одна из известных зарубежных и отечественных зенитных ракетных систем дальнего действия, кроме ЗРС ДД ряда С-300В, не имеет.

Вместе с тем, как показала жизнь, автономность - это не только и не столько тактико-техническая характеристика системы, сколько экономический показатель стоимости ее эксплуатации и эффективности боевого применения. Если ЗРС С-300ВМ благодаря наличию в системе РЛС ПО «Имбирь» обеспечивает автономное обнаружение головных частей БРСД типа «Першинг-2» в полете и их уничтожение (даже без инициирования ядерного заряда, если ГЧ оснащены таковым), то совсем иначе обстоят дела в американском ЗРК «Пэтриот», не имеющем таких штатных средств обнаружения.

Например, для обеспечения целеуказания многофункциональной РЛС (МФ РЛС) ЗРК «Пэт-риот» в Персидском заливе даже при борьбе с оперативно-тактическими ракетами типа «Скад» с неотделяемой головной частью, которая имеет отражающую поверхность более 2 м2, США во время проведения операции «Буря в пустыне» вынуждены были организовать следующую схему:

1) осуществлять обнаружение пусков «Скад»

с помощью РЛС СПРН, дислоцируемой в Турции (Дияр-Бакыр), и с помощью средств разведки космического эшелона;

2) передавать полученную информацию о цели через спутниковую систему связи на КП НОРАД (США, Колорадо-Спрингс);

3) решать на КП НОРАД задачи отождествления целей и выработки информации целеуказания;

4) передавать через спутниковую систему связи даные целеуказания на КП группировки ЗРК «Пэтриот» в район Персидского залива (Эр-Риад);

5) транслировать данные целеуказания на выбранную МФ РЛС ЗРК «Пэтриот» для обнаружения и захвата ею стартовавшей баллистической цели и последующего пуска противоракеты по ней.

Такова плата за отсутствие собственных средств разведки баллистических целей в составе ЗРК «Пэтриот». Представляется, что оценивать эту структуру обмена информацией по критерию «стоимость - эффективность» нецелесообразно.

Таким образом, РЛС ПО «Имбирь» нашла свое достойное место в системе вооружения, она вос-требованна, в полной мере отвечает возложенным на нее требованиям. Более того, вероятно, что именно из-за наличия в системе С-300В РЛС ПО «Имбирь» и ряда других инновационных решений США в 90-годы прошлого века купили у нашей страны боевые элементы этой системы (уникальный случай!): какие-то из реализованных технических решений они пытались внедрить у себя в разрабатываемую мобильную систему тактической ПРО ТЫДДБ.

РАДИОЛОКАЦИОННУЮ СТАНЦИЮ ПРОГРАММНОГО ОБЗОРА МОЖНО РАССМАТРИВАТЬ НЕ ТОЛЬКО КАК ОСНОВУ СИСТЕМЫ ВНЕШНЕТРАЕКТОРНОГО КОНТРОЛЯ ПОЛЕТА РАКЕТЫ-НОСИТЕЛЯ ОТ МОМЕНТА ЕЕ ПУСКА ДО ВЫХОДА НА ОПОРНУЮ (ПРОМЕЖУТОЧНУЮ) ОРБИТУ, НО ТАКЖЕ ИСПОЛЬЗОВАТЬ ЕЕ ДЛЯ СОЗДАНИЯ СИСТЕМЫ ВНЕШНЕТРАЕКТОРНОГО КОНТРОЛЯ СПУСКА КОСМИЧЕСКОГО КОРАБЛЯ С ОРБИТЫ.

предлагаемая система внешнетраектрного контроля процесса выведения ракетой-носителем (рн) полезной нагрузки (космического аппарата) на околоземную орбиту

Область наблюдения околоземного пространства существующей системой контроля космического пространства (СККП)_

Вывод на орбиту Орбита космического

космического аппарата аппарата

Активный участок полета 3-й ступени

Активный участок полета 2-й ступени

Предлагаемая область внешнетраекторного контроля

Активный участок полета 1-й ступени-

Пассивный участок полета ракетного блока 2-й ступени

Зона обзора РЛС ПО в вертикальной плоскости

РЛС ПО типа 9С19

Пассивный участок полета ракетного блока 1-й ступени

Местный горизонт

Направления радиусов

Земли

/

.у S

о ^ £

<й

_ ■ к" •5? ^

из о

ЗЕМЛЯ

ОСОБОЕ МНЕНИЕ I SPECIAL OPINION

при обнаружении высокоскоростной цели радиолокатор программного обзора производит завязку ее трассы и автоматическую передачу информации страекторных параметров) на командный пункт (потребителям) по цифровым каналам связи. максимальное количество сопровождаемых трасс баллистических целей - до 16, а темп обновления информации - 1 сек.

предлагаемая система внешнетраекторного контроля процесса спуска космического корабля с орбиты

Тормозной двигатель: Включение Я Выключе

Орбита ИСЗ

Предлагаемая область

внешнетраекторного

контроля

Зона Кармана

Раскрытие

парашютной

системы

Вход

в плотные слои атмосферы

Траектория

баллистического

спуска

Траектория

управляемого

спуска

, дальность баллистичесгаго спуска f ' дальность управляешго спусжа1

/

предложения по использованию РЛС по «имбирь» для организации внешнетраекторного контроля на космодроме

Предварительные проработки показывают, что технические характеристики, структура и возможности РЛС ПО типа «Имбирь» позволяют рассматривать ее как основу системы внешнетраекторного контроля полета ракеты-носителя от момента ее пуска до выхода на опорную (промежуточную) орбиту (рис. 1).

Как это уже было с РЛС «Днестр» системы ПРН, которую применили в СККП, о чем говорилось выше, так возможно и с «Имбирем» для организации внешнетраекторного контроля полета ракеты-носителя и измерения параметров траектории, а также определения координат районов падения отработавших ракетных блоков 1-й и 2-й ступеней. Сейчас на их поиски уходят сутки.

Информация с РЛС ПО типа «Имбирь» передается потребителям в цифровом виде в реальном масштабе времени (в режиме онлайн), ее отображение и использование на КП космодрома или в других необходимых местах никаких сложностей не предполагает.

Зона обзора РЛС ПО «Имбирь» также может быть оптимизирована под решаемые ею задачи теперь уже как средства внешнетраекторного контроля, при этом требуемые величины секторов электронного сканирования луча устанавливаются программным способом. Увеличение дальности действия по сравнительно крупногабаритным целям, таким как ракета-носитель или ее отдельные ступени, значительных вопросов также не вызывает и вполне реализуема.

Дополнительные проработки показывают, что РЛС ПО можно использовать и для создания системы внешнетраектор-ного контроля спуска космического корабля с орбиты (рис. 2). Сейчас, насколько известно, этот процесс производится только визуально, использовать современные средства для автоматизации процесса вполне возможно.

Хотелось бы отметить, что предложения на использование в системах внешнетраекторного контроля средств на базе серийно выпускаемой РЛС ПО «Имбирь» позволяют существенно снизить затраты на их создание. Представляется, что эти предложения должны быть рассмотрены специалистами в области космической техники и средств ее обслуживания. Окончательный вердикт - за ними, но хотелось бы еще раз напомнить, что развертывание работ в космической области, несомненно, будет способствовать сохранению Россией статуса великой державы. А новый космодром Восточный как раз и является перспективной дорогой в космос.

Литература

1. Анисимов В. Д., Батырь Г. С., Меньшиков А. В., Шилин В. Д. Система контроля космического пространства Российской Федерации / ОАО МАК «Вымпел», 2006 г. // Сайт инициативных астрономических проектов ПулКОН

и LFVN. 2006 - 2011. [Электронный ресурс]. URL: http://lfvn.astronomer.ru / report/0000006/p000006.htm (Дата обращения: 24.02.2018).

2. Лузан А. Г. Есть отнюдь

не мифический «Антей» в нашем Отечестве. О «кирпичах» и «кирпичиках», из которых можно построить отечественную ПРО-ПВО // Независимое военное обозрение. 2012. №9. С. 6-7.

References

1. Anisimov V. D., Batyr' G. S., Men'shi-kov A. V., Shilin V. D. Sistema kontrolya kosmicheskogo prostranstva Rossiyskoy Federatsii. OAO MAK «Vympel», 2006 g. Sayt initsiativnykh astronomicheskikh proektov PulKON i LFVN. 2006 -

2011. http://lfvn.astronomer.ru/re-port/0000006/p000006.htm (Retrieval date: 24.02.2018).

2. Luzan A. G. Est' otnyud' ne mifich-eskiy «Antey» v nashem Otechestve. O «kirpichakh» i «kirpichikakh», iz kotorykh mozhno postroit' otechestvennuyu PRO-PVO. Nezavisimoe voennoe obozrenie,

2012, No. 9, Pp. 6-7.

© Лузан А. П, 2018 История статьи:

Поступила в редакцию: 25.02.2018 Принята к публикации: 26.02.2018

Модератор: Дмитрюк С. В. Конфликт интересов: отсутствует

Для цитирования:

Лузан А. Г. Новому космодрому -современные средства контроля и измерений // Воздушно-космическая сфера. 2018. №1. С. 76-83.