CC BY
95Создание современной системы спутниковой связи — приоритетное направление исследований института
Начальник отдела 16 ЦНИИИМО РФ полковник В.И. ШИНКАРЕВ
ШИНКАРЕВ Владимир Ильич родился 8 февраля 1970 года в селе Воронцовка Воронежской области. Окончил Киевское высшее военное инженерное училище связи (1992). Проходил службу в 16 ЦНИИИ МО в должностях младшего научного сотрудника, начальника лаборатории, заместителя начальника отдела, начальника отдела. Автор более 50 научных работ.
ОДНИМ из наиболее значимых и стремительно развивающихся в последнее время видов информационных технологий является спутниковая связь, предоставляющая комплекс информационных услуг каждому пользователю вне зависимости от его местоположения, передвижения, погодных и климатических условий и т. д. Действительно, командование вооруженных сил ведущих экономически развитых стран рассматривают спутниковую связь как наиболее значимую и приоритетную для обеспечения информационного превосходства на любых театрах военных действий, поэтому вкладывают огромные средства в развитие и совершенствование военных систем спутниковой связи. Дело в том, что потенциальные возможности военных спутниковых систем, обладающих рядом важнейших достоинств, таких как широковещательность, высокая надежность и качество каналов связи, независимость от расстояния и от физико-географических условий, высокая мобильность, позволяют обеспечить связью абонентов различного ранга: от пунктов управления стратегического звена до подвижных объектов тактического звена управления включая командиров отдельных подразделений (персональную связь).
Средства спутниковой связи находят широкое применение и в системе управления Вооруженных Сил Российской Федерации. В условиях совершенствования форм и способов вооруженной борьбы, применения новейших вооружений и военной техники спутниковая связь рассматривается в качестве одного из важнейших направлений обеспечения устойчивости управления войсками и оружием и своевременной передачи необходимого объема информации при минимальных затратах.
Задача развития и совершенствования отечественных военных систем и средств спутниковой связи с момента их появления и по настоящее время остается актуальной. Именно поэтому исследования, проводимые в данном направлении в 16 ЦНИИИ МО РФ, являются одними из приоритетных.
Институт вместе с Московским НИИ радиосвязи и НИИ радио стоял у истоков создания и развития в СССР систем спутниковой связи как военного, так и народно-хозяйственного назначения.
Первые работы по спутниковой связи в нашей стране начались в конце 50-х годов прошлого века, когда решением правительства 16 ЦНИИИ МО было поручено возглавить подготовку и проведение лет-но-конструкторских испытаний первого отечественного спутника связи «Молния-1». Для решения этой задачи в феврале 1961 года в институте был образован отдел спутниковой связи, коллектив которого принимал непосредственное участие в освоении нового рода связи и дальнейшем его внедрении в Вооруженные Силы и народное хозяйство.
Во время проведения проектных работ в промышленности по созданию системы «Молния-1» специалисты института внимательно отслеживали промежуточные результаты и совместно с научно-исследовательскими организациями видов Вооруженных Сил проводили исследования по обоснованию основных принципов построения и использования линий спутниковой связи. Было изучено большое число возможных вариантов построения радиолиний спутниковой связи (в том числе с использованием пассивных спутников, включая Луну). Анализ полученных результатов позволил сделать вывод, что наиболее целесообразно использовать активные спутниковые ретрансляторы на высоких орбитах. В результате расчетов были выбраны для реализации два типа орбит спутников — эллиптическая и геостационарная.
Запуск соответствующего спутника был осуществлен 23 апреля 1965 года, что явилось официальным началом полетов спутников серии «Молния» на высокоэллиптической орбите. Были проведены успешные испытания первой линии спутниковой связи между Москвой и Владивостоком.
Оперативное руководство летно-конструкторскими испытаниями спутниковой радиолинии с момента запуска спутника «Молния-1» осуществляли начальник отдела инженер-полковник М.В. Кувшинов, заместитель начальника отдела инженер-майор В.А. Хмелюк, инженер В.С. Богданов при тесном взаимодействии со специалистами НИИ радио и НИИ радиосвязи. В ходе испытаний линии были проведены испытания и отдельных элементов экспериментальной станции спутниковой связи, изготовленных опытным заводом при 16 ЦНИИИ МО.
С использованием экспериментальных малогабаритных земных станций были проведены первые в мире передачи информации в цифровом виде на линии спутниковой связи (в то время все отечественные и зарубежные линии связи передавали только аналоговую информацию).
За участие в работах по созданию и испытаниям линий спутниковой связи системы «Молния-1» сотрудник института В.А. Хмелюк был в 1969 году удостоен звания лауреата Государственной премии СССР.
Результаты работ по созданию и испытаниям системы «Молния-1» получили дальнейшее развитие в системных работах института (руководители исследований — В.С. Богданов, М.В. Кувшинов, В.А. Хмелюк, В.Д. Федоров) и других научно-исследовательских учреждений МО, на основе которых были сформулированы и выданы промышленности оперативно-технические требования Министерства обороны к военной специализированной системе спутниковой связи, работающей через спутник связи «Молния-1».
В дальнейшем параллельно с созданием, развертыванием и модернизацией данной специализированной системы в институте велись работы по созданию многоканальной единой системы спутниковой связи первого этапа (ЕССС-1) для Вооруженных Сил.
В объеме этих работ в 1970-х годах институт активно исследовал системотехнические вопросы создания и функционирования систем спутниковой связи военного назначения. В ходе этих исследований разработаны и уточнены системные и технические требования на основной
комплекс земных средств систем спутниковой связи стратегического и оперативно-тактического звеньев управления. При этом была обоснована целесообразность создания единой системы спутниковой связи Министерства обороны (отдельной от системы Министерства связи при сохранении общей системы запуска космических аппаратов и командно-измерительных комплексов). Одновременно был сделан важный вывод о том, что система спутниковой связи МО должна базироваться на принадлежащих только этой системе космических аппаратах (КА) связи на геостационарной (КА «Радуга») и высокоэллиптической (КА «Молния-3») орбитах.
В 16 ЦНИИИ МО были заложены системотехнические основы построения и функционирования систем спутниковой связи Вооруженных Сил: обоснованы типы орбит спутников связи, диапазоны частот, тип ретранслятора, принципы построения земных станций. Впервые в мировой практике было предложено разработать земные станции с малыми параболическими антеннами (не более 2,5 м). Впервые в мире специалистами института были обоснованы предложения о создании военных систем спутниковой связи сразу на основе цифровых методов передачи информации и многостанционного доступа, что позволило в 1970-х годах иметь цифровую систему спутниковой связи ВС СССР, по основным параметрам превосходящую аналогичную систему вооруженных сил США. Впервые в мировой практике были обоснованы предложения по обработке сигналов земных станций в бортовом ретрансляторе КА связи, а также по применению в линиях связи сложных помехоустойчивых сигналов.
Все эти предложения имели фундаментальное значение и легли в основу построения систем спутниковой связи Вооруженных Сил последующих поколений.
В 1972 году при военно-научном и инженерно-техническом сопровождении со стороны 16 ЦНИИИ МО в промышленности были начаты работы по проектированию новой военной системы спутниковой связи ЕССС-1 и созданию и производству семейства станций «Кристалл». ЕССС-1 была разработана как полностью цифровая система с прямой ретрансляцией и обработкой сигналов земных станций на борту спутников и имела в составе принципиально новые типы земных станций — узловые станции.
В состав комплекса станций «Кристалл» вошли узловые и оконечные станции спутниковой связи (мобильные и стационарные), малогабаритные станции для сухопутных войск на бронебазе, станции для воздушно-десантных войск на базе автомобиля ГАЗ-66 и боевой машины десанта, а также авиационные, корабельные и железнодорожные станции спутниковой связи.
Одновременно велись работы по проектированию и строительству стационарного центрального узла спутниковой связи. Специалисты института обеспечивали военно-научное сопровождение разработки сложного оборудования для оснащения этого центра, принимали активное участие в монтажно-испытательных работах и вводе его в эксплуатацию.
Обоснованные институтом и реализованные системные и технические решения обеспечивали возможность работы земных станций воздушного и морского базирования в движении. Одновременно были разработаны и реализованы принципы построения аппаратуры временного (импульсного) уплотнения цифровых каналов связи, которые в дальнейшем были использованы при создании унифицированного комплекса аппаратуры импульсного каналообразования для кабельных, радиорелейных и тропосферных линий.
Система ЕССС-1 в составе космических аппаратов «Радуга», «Молния-3» и земных станций типа «Кристалл» была принята в эксплуатацию в 1980 году. Система предназначена для обеспечения телефонной и телеграфной спутниковой связью потребителей различных уровней и несет основную информационную нагрузку на подвижных пунктах управления Вооруженных Сил Российской Федерации. В бортовых ретрансляторах космических аппаратов «Радуга» была реализована обработка сигналов, а в земном комплексе появились узловые станции на девять направлений связи. Это позволило создавать радиально-узловые сети, обеспечивающие режим работы абонентов «каждый с каждым», наиболее полно удовлетворяющие на тот момент требованиям системы связи Вооруженных Сил СССР при минимальных затратах техники связи.
За весь период эксплуатации система зарекомендовала себя как высоконадежное средство управления войсками. Станции «Кристалл» функционируют в войсках и в настоящее время.
С конца 1970-х и в 1980-е годы институтом совместно с промышленностью проводились работы по дальнейшему совершенствованию военных средств спутниковой связи общего применения. Во второй половине 1980-х годов группировка космических аппаратов на орбитах и комплекс земных средств в целом позволяли осуществлять устойчивую спутниковую связь с основными органами управления, группировками войск в районах их размещения и специальными узлами. В этом была безусловная заслуга специалистов 16 ЦНИИИ МО.
Следует отметить, что полностью подтвердились основополагающие принципы построения систем спутниковой связи военного назначения (использование цифровых методов передачи информации, применение обработки сигналов на борту и прямой ретрансляции сигналов, внедрение методов помехозащиты на основе широкополосных сигналов, создание узловых станций и сетей).
Важное место в совершенствовании системы спутниковой связи занимали исследования института по защите ее линий связи от воздействия преднамеренных помех. Были проведены работы по изысканию новых помехозащищенных методов передачи информации. На основе этих работ в промышленности в 1977 году была создана аппаратура широкополосной космической связи «Кулон-Ш», которая обеспечивала высокую помехозащищенность каналов связи.
Значительный вклад институт внес в создание высокочувствительных широкополосных малошумящих входных приемных устройств. В 1960—70-х годах впервые в СССР были проведены фундаментальные и прикладные исследования по использованию полупроводниковых СВЧ-приборов для входных усилителей, результаты которых позволили промышленности определить направления создания малошумящих устройств (МШУ). Результаты работ по МШУ привели к необходимости создания специализированного НИИ «Сатурн» в г. Киев, первым директором которого был назначен начальник лаборатории отдела В.Н. Алфеев. МШУ разработки НИИ «Сатурн» установлены на всех станциях ЕССС-1.
В первой половине 1980-х годов большой объем исследований проводился институтом совместно с научно-исследовательскими организациями видов Вооруженных Сил, Военной академией связи и Киевским училищем связи по уточнению способов боевого применения, по повышению устойчивости функционирования средств спутниковой связи, а также по уточнению требований к системе и комплексам единой системы спутниковой связи второго этапа (ЕССС-2). Были успешно решены сложные системотехнические проблемы одновременного функциони-
рования в системе в переходный период технических средств старого и нового парка. Были проработаны такие важные вопросы, как создание земных двухдиапазонных станций и многолучевых бортовых антенн космических аппаратов связи, а также новых, более совершенных типов аппаратуры помехозащиты.
В ходе военно-научного сопровождения работ промышленности по созданию технических средств спутниковой связи специалистам института постоянно приходилось решать вновь возникающие сложные задачи системного и инженерно-технического плана.
Учеными института были предложены решения по увеличению пропускной способности стволов ретрансляторов, новым методам поме-хозащиты информации, по созданию земных станций для мобильных пунктов управления, обеспечивающих устойчивое управление войсками в реальных условиях.
В этот период в результате выполнения ряда комплексных научно-исследовательских работ были разработаны требования и основные принципы построения ЕССС-2.
Так, была определена орбитальная группировка ЕССС-2 в составе космических аппаратов «Радуга-1», «Радуга-2» — на геостационарной орбите, космических аппаратов «Меридиан» — на высокоэллиптических орбитах и комплексов базовых земных станций спутниковой связи общего назначения и видов Вооруженных Сил различного базирования «Ливень», «Легенда-2», «Барьер-Т». Обоснованы технические решения по увеличению пропускной способности стволов ретрансляторов, новым методам помехозащиты информации, новым типам сетей связи. На основе проведенного институтом военно-технического обоснования были приняты основные технические решения по ЕССС-2.
По заложенным тактико-техническим характеристикам система ЕССС-2 не уступает наиболее развитым зарубежным военным системам.
Серьезным вкладом института в ЕССС-2 являются результаты проведенных теоретических и экспериментальных исследований по созданию многодиапазонных антенных устройств земных станций. Созданные в институте действующее макеты многодиапазонных облучателей в неизменном виде реализованы промышленностью в базовых станциях «Ливень», «Легенда-2».
В 1990-х годах в оперативном порядке институт непосредственно выполнял разработки нескольких станций спутниковой связи.
Так, для решения задач обеспечения связью штаба и батальонов миротворческой бригады, отправляемой в Боснию и Герцеговину, в 1997 году сотрудниками института в течение трех недель были разработаны и изготовлены: узловая станция спутниковой связи, созданная на базе оконечной станции спутниковой связи «Кристалл-АБ»; три комплексных узла специальной телефонной связи, оснащенные двумя или тремя малогабаритными станциями спутниковой связи «Барьер-Т»; четыре комплексных узла специальной телефонной и телеграфной связи, созданные на базе оконечных станций спутниковой связи «Кристалл-АБ». Одна из комплексных аппаратных, созданных в институте, устойчиво обеспечивала связь штаба бригады с Москвой в знаменитом марше российских десантников на Косово.
Целый ряд задач, стоящих перед Вооруженными Силами, в том числе при проведении миротворческих операций, в региональных конфликтах, в период боевого дежурства, могут и должны решаться с использованием низкоэнергетических малогабаритных станций спутниковой связи. В начале 1990-х годов институт совместно с промышленностью (Красноярским НИИ радиосвязи, Московским НИИ радиосвязи) про-
работал вопрос создания в рамках ЕССС-2 сети низкоэнергетических станций. В результате этого в 1997—1999 годах создана и в настоящее время серийно выпускается перевозимая станция «Легенда-2П», отличающаяся высокой надежностью, простотой эксплуатации и эффективностью. Созданы узловые сети на основе контейнерных («Легенда-2КУЛ») и дооборудованных стационарных станций («Кристалл-УНЛ», «Ливень-УНЛ»). Впервые личный состав получил возможность ведения переговоров по спутниковому каналу в социальных целях.
Указом Президента Российской Федерации от 27 сентября 1999 года единая система спутниковой связи второго этапа первой очереди принята в эксплуатацию Вооруженными Силами Российской Федерации. В составе системы этого этапа функционируют космический комплекс «Радуга-1», принятый на вооружение в 1996 году, центральный узел спутниковой связи, приемопередающие центры спутниковой связи, стационарные, подвижные, возимые и носимые земные станции различных звеньев управления — «Ливень», «Легенда», «Барьер», станции видов (родов) Вооруженных Сил, принятые на вооружение в 90-е годы.
В начале 90-х годов с учетом опыта ведения локальных конфликтов остро встал вопрос о доведении спутниковой связи до тактического звена управления (ТЗУ). Сотрудники института приняли непосредственное участие в разработке требований к сети спутниковой связи, принципов ее построения и функционирования, требований к средствам спутниковой связи. В связи с экономическими и бюджетными проблемами нельзя было ставить вопрос о создании для ТЗУ отдельной специализированной системы. Поэтому были обоснованы предложения обеспечить создание сетей спутниковой связи ТЗУ при использовании ретрансляторов существующих и разрабатываемых КА связи путем увеличения количества станций, работающих в стволах радио-АТС, за счет пакетного уплотнения, создания малогабаритных низкоэнергетических станций спутниковой связи, а также станций массой 50—70 кг на основе интегральной аппаратуры обработки сигналов.
Кроме того, были разработаны и выданы промышленности тактико-технические задания на опытно-конструкторские работы (ОКР) по разработке целого ряда новых станций для оперативно-тактического и тактического звеньев управления («Ливень-Л», «Белозер», комплекс «Легенда-МД»).
Здесь следует отметить, что станция «Ливень-Л» является аналогом станции «Ливень-О» (первого поколения), при этом массогабаритные характеристики уменьшены в три-четыре раза, надежность увеличена в четыре раза, возможности по обеспечению связи — в два раза. Благодаря техническим решениям, отработанным в станции «Ливень-Л», стало возможным создание малогабаритных помехозащищенных станций комплекса «Легенда-МД».
Так, разработанные в рамках ОКР «Ливень-Л» базовые аппаратные модули и их дальнейшие модификации используются для создания основной массы станций спутниковой связи нового (второго поколения) комплексов «Легенда-МД» (шесть типов станций), «Ливень-ВМ» (четыре типа станций), специальных станций видов (родов) Вооруженных Сил.
Именно благодаря возможности компоновки новых станций из базовых аппаратурных модулей удается значительно сократить сроки создания станций. Надежность новых станций повысилась примерно на порядок (наработка на отказ составляет не менее 5000 часов против 200—500 для станций первого поколения). В дальнейшем технология использования базовых модулей будет применяться при создании станции третьего поколения комплексов «Ладья», «Лава», «Лавина».
Комплекс малогабаритных станций спутниковой связи «Легенда-МД» предполагает использование трех диапазонов частот, массогаба-ритные характеристики станций уменьшились в три-четыре раза, пропускная способность увеличилась в несколько раз, надежность станций выросла на порядок.
В состав комплекса входят станция для работы в движении, с коротких остановок, две модификации перевозимых станций, вертолетная станция, станция для железнодорожных объектов.
Одним из основных преимуществ станций комплекса «Легенда-МД» является практическая универсальность их применения — станции найдут широкое применение в оперативно-тактическом и тактическом звеньях управления для оснащения командно-штабных машин, бро-необъектов, автомобилей и других объектов, а также для размещения в любом месте в полевых или стационарных условиях. При этом станции «Легенда-МД» могут работать в узловых сетях, сетях радио-АТС, в отдельных направлениях связи.
Принята на снабжение Вооруженных Сил РФ носимая станция «Бе-лозер». Станция «Белозер» обладает повышенной надежностью по сравнению со станцией «Барьер», а также расширенными возможностями.
Для стратегического и оперативно-стратегического звеньев управления разрабатывается комплекс базовых стационарных и подвижных станций второго поколения ЕССС-2 «Ливень-ВМ». При этом значительно снижаются массогабаритные и энергопотребляющие характеристики, повышается мобильность, а также увеличивается пропускная способность и помехозащищенность сетей, направлений спутниковой связи, значительно повышается надежность станций. Кроме основных штатных режимов, станции обеспечивают организацию высокоскоростных направлений связи, работу в сетях низкоэнергетических станций, а также направления связи со всеми станциями ЕССС-2 старого парка.
Современные станции спутниковой связи («Легенда-МД», «Ливень-ВМ») укомплектовываются средствами навигации, которые позволяют существенно сократить время привязки станций на местности, практически не учитывать неровности рельефа местности при их развертывании, обеспечить возможность организации спутниковой связи в движении, сократить время синхронизации при первоначальном вхождении в связь.
На базе станций комплексов «Легенда-МД», «Ливень-ВМ» проводится разработка новых станций для видов (родов) Вооруженных Сил, а также модернизация приемо-передающих центров.
Одновременно с формированием требований к новым станциям в конце 1990-х годов сотрудниками 16 ЦНИИИ МО были обоснованы и разработаны требования к ретрансляторам новых космических аппаратов связи «Меридиан» и «Радуга-1М». Специалисты института принимают активное участие в сопровождении разработки и в летных испытаниях ретрансляторов. В результате комплексирования стволов с обработкой сигналов на борту и с прямой ретрансляцией сигналов в ретрансляторах этих космических аппаратов удалось увеличить их пропускную способность, внедрить направления магистральной связи, сети низкоэнергетических станций при обеспечении требуемой степени помехозащиты основных направлений связи.
В настоящее время институт продолжает выполнять головную роль по научно-техническому сопровождению разработок, проведению испытаний и внедрению в войска новых средств и комплексов спутниковой связи.
В данном направлении основные исследования института сосредоточены на создании и развертывании современной военной системы спут-
никовой связи на основе технических решений ЕССС-2 и с внедренем перспективных методов и технологий помехозащиты, многостанционного доступа, передачи информации, коммутации и маршрутизации.
Перспективная система спутниковой связи Вооруженных Сил Российской Федерации должна базироваться на космических комплексах нового поколения «Радуга-2» (на геостационарной орбите), «Меридиан-2» (на высокоэллиптических орбитах) и комплексах станций спутниковой связи «Ладья», «Лава», «Лавина». При этом должно быть обеспечено единство средств и комплексов спутниковой связи для управления ВС и силовых структур РФ в любых условиях военно-политической обстановки.
При создании перспективных космических и земных комплексов спутниковой связи предполагается реализовать новейшие технические решения в области методов передачи и приема информации, методов многостанционного доступа и помехозащиты для сетей спутниковой связи третьего поколения.
В перспективной системе спутниковой связи должны быть развернуты специализированные сети подвижной спутниковой связи (ПСС), которые должны создаваться с учетом специфики функционирования абонентов Вооруженных Сил и силовых ведомств РФ. Сети ПСС должны обеспечивать организацию подвижной телефонной связи, передачи данных, факсимильной связи, передачи и приема коротких сообщений с использованием портативных и мобильных терминалов, устанавливаемых в подвижных объектах, а также стационарных абонентских терминалов.
Сети и направления спутниковой связи с подвижными объектами должны строиться по единым принципам и способам, принятым в системе спутниковой связи Министерства обороны РФ. При этом обеспечивается возможность встречной работы земных станций различных типов, в том числе и различных диапазонов с использованием перекрестных связей в ретрансляторах КА связи.
Создание таких сетей возможно на основе развертывания орбитальной группировки высокоэнергетических космических аппаратов, позволяющих обеспечить необходимую энергетику для функционирования малогабаритных абонентских терминалов, устанавливаемых на подвижных объектах. Кроме того, КА связи должны иметь возможность изменения конфигурации для конкретного района обслуживания в зависимости от потребностей в определенных типах сетей спутниковой связи. При разработке высокоэнергетических КА связи необходимо применение современных технологий, в первую очередь, технологий построения крупногабаритных антенных систем и межлучевой коммутации сигналов на борту КА связи.
Таким образом, в результате многолетних совместных усилий специалистов института, руководства и специалистов Министерства обороны и организаций промышленности система спутниковой связи продолжает развиваться. Вооруженные Силы Российской Федерации получают современную технику спутниковой связи, которая обеспечивает высокую надежность и оперативность управления войсками и оружием.
