30Арена ИСЗ

предыдущая статья | оглавление | в архив | следующая статья



Расстояния на миг сократив (обзор низкоорбитальных спутниковых систем связи)


В. Кириллов, П. Михеев Теле-Спутник - 7(21) Июль 1997 г.


Что такое НОСС?



В 1945 году 27-летний английский ученый, популяризатор науки, писатель Артур Кларк высказал идею осуществления системы глобальной связи с помощью геостационарных спутников - и то, что казалось фантастикой в 40-х годах, оказалось вполне осуществимым в 60-х. Однако вывод аппаратов на стационарную орбиту требовал мощных ракет-носителей и разгонных блоков, способных по нескольку раз запускать в космосе свои двигатели. А испытать возможности космической связи хотелось как можно скорее. Потому первые в мире связные спутники выводились на низкие эллиптические орбиты с большим наклонением. Сеанс связи с таким спутником был очень короток - 10-20 минут. Но именно на таких аппаратах в первой половине 60-х годов была отработана аппаратура будущих больших стационарных спутников связи.

С тех пор прошло уже немало времени. Но старые низкоорбитальные системы связи, или сокращенно НОСС, не просто остаются работоспособными - в последние годы многие отечественные и зарубежные компании стали разрабатывать новые системы коммуникационных спутников, находящихся на низких орбитах.

Как всегда, трудно назвать одну-единственную причину нового интереса к вроде бы отжившим свое системам. Жизнь всегда сложнее самых правильных теорий. Например, что лучше: запустить один очень тяжелый и очень дорогой спутник или "россыпь" из нескольких десятков или даже сотен маленьких дешевых аппаратов?

Геостационарные спутники связи сперва казались удобнее. Их преимущество было в том, что они как бы постоянно висят над одной и той же точкой Земли. Тем самым значительно упрощается система работы с ним: ставите "тарелку", наводите на нужную точку и - пожалуйста, есть контакт. Низкоорбитальные спутники связи крутятся по орбитам с периодом от полутора часов до полусуток. Поэтому необходимо иметь на орбитах такое их количество, чтобы в любой точке обслуживаемой территории можно было провести сеанс хотя бы через один спутник. Тут-то и приходится решать проблему, что лучше: одна большая "птица" или "рой" мелких "пчел"? Простым суммированием тут решать нельзя. Приходится учитывать множество разных аспектов.

Вот, скажем, заплатили вы за большой и дорогой спутник, а при его запуске взорвалась ракета. Или спутник вышел на орбиту, но отказала одна из служебных систем, и аппарат оказался "мертвым". Вся ваша спутниковая система связи, завязанная на этот один спутник, рухнет.

С точки зрения живучести низкоорбитальный спутниковый "рой" лучше, хотя чтобы его вывести в космос, нужно много пусков ракет-носителей. Это могут быть не такие тяжелые носители, как те, что выводят спутники на стационар. Ведь здесь действует совершенно другой принцип. Каждый спутник можно сделать очень легким и дешевым. С одной стороны, расстояние до пользователя, которое определяет мощность ретрансляторов на борту космического аппарата, у низкоорбитальных спутников порой на порядок меньше, чем у стационарных. С другой стороны, чтобы запустить несколько дополнительных "спутничков", не надо тяжелого и очень дорогого носителя. "Рой" можно пополнять регулярно. Не нужно дублирование всех систем аппарата. У Советского Союза была и еще одна причина интересоваться не стационарными, а низкоорбитальными или высокоапогейными спутниками связи - наши космодромы расположены слишком далеко от экватора. Чтобы вывести спутник на геостационарную орбиту, проходящую в плоскости экватора на высоте 36 тысяч километров, нужно было создавать неимоверно большие ракеты-носители. Потому в СССР началось развертывание низкоорбитальных спутниковых систем.

НОССы российские



Первые аппараты для низкоорбитальных систем связи были разработаны в днепропетровском КБ "Южное" (ЩКБ-583) во главе с Главным конструктором М.К.Янгелем. Однако из-за сильной загруженности этого предприятия в 1963 году разработка низкоорбитальных спутников связи была передана оттуда в красноярское НПО Прикладной механики, возглавляемое М.Ф. Решетневым. Позже к этим работам в СССР подключилось омское ПО "Полет". Такие аппараты первого поколения низкоорбитальных спутниковых систем работали по принципу "почтового ящика". Переданное сообщение записывалось на аппарате и передавалось через некоторое время, требуемое для прихода спутника в зону радиовидимости пункта приема.

Первыми заказчиками низкоорбитальных спутниковых систем в СССР стали Комитет Госбезопасности и Главное разведуправление Генерального Штаба Вооруженных Сил. Системы связи на низких орбитах, использовавшиеся для передачи информации из-за рубежа, вполне удовлетворяли эти ведомства. Во-первых, такие системы не требовали громоздкого радиопередающего оборудования. Во-вторых, они обладали большой живучестью. Выход из строя одного - двух аппаратов практически никак не сказывался на общем состоянии "роя". Требования к оперативности доставки информации не были очень велики - режим "почтового ящика" вполне устраивал заказчиков.

Экспериментальные запуски первых советских низкоорбитальных спутников "Стрела-1" начались в 1964 году. После проведения испытаний такие спутники стали запускаться регулярно по 8 штук за один пуск на ракетах-носителях "Космос-3", а позже - "Космос-3М". Причем спутники не выводились в какое-то конкретное место орбиты. Носитель обеспечивал лишь размещение восьмерки аппаратов в определенной орбитальной плоскости. Расхождение же "Стрел" по этой орбите обеспечивалось разными временами отделения от ракеты. Тем самым орбиты каждого из восьми "Стрел-1" получались разными, и аппараты постепенно "разбегались".

Более крупный аппарат "Стрела-2" впервые был выведен на орбиту год спустя - в 1965 году. Он был тяжелее "Стрелы-1", из-за чего эти спутники запускали только по одному аппарату за пуск - на тех же ракетах-носителях "Космос-3" и "Космос-3М". Однако "Стрела-2" имел при этом и более высокую информативную пропускную способность, чем его предшественник.

С конца 60-х годов запуски обоих вариантов "Стрел" стали проводиться в СССР регулярно с целью создания орбитальных группировок и перехода от экспериментальной к штатной эксплуатации систем низкоорбитальной связи. Впоследствие эти аппараты прошли модернизацию, на них изменилась элементная база. "Стрела-1М" и "Стрела-2М" запускались вплоть до начала 90-х годов.

С 1985 года началось развертывание более современной системы спутниковой связи на низких орбитах - "Гонец", использовавшей более современный спутник "Стрела-3". Запуски по шесть аппаратов за раз осуществлялись с помощью более мощной ракеты-носителя "Циклон-3". Сперва пуски проводились опять же в интересах Министерства обороны. Однако 13 июня 1992 года боевые расчеты Военно-космических сил России осуществили запуск двух демонстрационных аппаратов "Гонец-Д" (их официально нарекли "Космос-2201" и "Космос-2202") для отработки гражданской системы космической связи на базе "военных" спутников. Демонстрация увенчалась успехом, а потому с 19 февраля 1996 года началось развертывание первого этапа системы "Гонец": на орбиту вышли три спутника - "Гонец-Д1-1", "Гонец-Д1-2" и "Гонец-Д1-3".

14 февраля 1997 года боевые расчеты Военно-космических сил России провели с космодрома Плесецк запуск еще одной тройки спутников "Гонец-Д1". Первоначально для развертывания первого этапа системы предполагался запуск двух комплектов из 6 спутников "Гонец-Д1". Однако впоследствии Российское космическое агентство и Генеральный Штаб Вооруженных сил РФ договорились об осуществлении Военно-космическими силами четырех запусков со смешанной нагрузкой вместо двух раздельных. Такой подход позволил в более короткий срок получить рабочую группировку с аппаратами в двух орбитальных плоскостях, что улучшает режим связи по сравнению с нахождением этих же спутников в одной плоскости.

Система космической связи "Гонец-Д1" предназначена для передачи информации в режиме электронной почты. Спутники системы выводятся вместе с аппаратами "Стрела-3" "военной" системы связи. Различаются они лишь, по-видимому, рабочими частотами. Головными разработчиками системы "Гонец" являются НИИ Точных приборов (г.Москва) и НПО Прикладной механики (г.Железногорск Красноярского края). Оператором системы является закрытое акционерное общество "Космосервис", представляющее собой дочернее предприятие НИИ Точных приборов. Система, обеспечивающая передачу данных в цифровом пакетном режиме, может быть использована для организации связи в районах с неразвитой инфраструктурой, связи в чрезвычайных ситуациях, создания выделенных сетей связи (ведомственных, корпоративных и т.п.), контроля за местоположением и состоянием транспортных средств, сбора информации от стационарных датчиков (например, для экологического и промышленного мониторинга, сбора геодезических, гидрологических или сейсмических данных).

Создание системы "Гонец" предусматривает два этапа. На первом этапе будет осуществлено развертывание системы, ныне обозначаемой как "Гонец-Д1". В орбитальную группировку этой системы предполагается включить 12 спутников в двух орбитальных плоскостях. Шесть уже на орбите, еще шесть "Гонцов-Д1" должны выйти на орбиты до конца 1998 года.

На втором этапе развертывания - после 1998 года - система "Гонец" ко всем прочим услугам пакетной связи должна быть оборудована системой межспутниковой связи. То есть аппарат, приняв сигнал от индивидуального пользователя, должен передать цифровую или голосовую информацию по цепочке до такого спутника "Гонец", который в данный момент находится над нужной точной земного шара. Тот последний аппарат и ретранслирует информацию адресату-собеседнику. Причем система "Гонец" второго этапа должна будет обеспечивать непрерывную связь в глобальном масштабе. Поэтому состав ее орбитальной группировки должен быть существенно расширен по сравнению с группировкой первого этапа. Нынешними планами предусматривается конфигурация из 45 спутников: по 9 аппаратов в 5 орбитальных плоскостях, разнесенных на 36О друг от друга.

Использование в системе "Гонец" низкоорбитальных спутников-ретрансляторов позволяет применять пользовательские терминалы с малогабаритными ненаправленными антеннами. Для системы "Гонец" НИИ Точных приборов разработаны абонентские терминалы трех различных назначений.

Первый вариант
- это стационарные абонентские терминалы. Они обеспечивают передачу данных со скоростью до 9,6 кбит/с, а на втором этапе развертывания системы "Гонец" - дополнительно и полудуплексную речевую связь.
Второй вариант терминала
- терминал подвижной связи. Он предназначен для установки на транспортных средствах. Такие терминалы также обеспечивают передачу данных со скоростью до 9,6 кбит/с, а на втором этапе дополнительно и полудуплексную речевую связь. Кроме того, по желанию заказчика такие терминалы могут быть оснащены дополнительной платой для определения местоположения по сигналам глобальных навигационных систем GPS (США) или ГЛОНАСС (Россия). Терминалы, оснащенные подобными платами, могут использоваться автономно. Так будет реализовываться контроль за местоположением и состоянием транспортных средств.
Третий вариант
- необслуживаемые терминалы, которые предназначены для автономной работы в сетях дистанционного мониторинга и обеспечивают передачу данных со скоростью 1200 бит/с.

Только для второго этапа также разрабатываются портативные абонентские терминалы, предназначенные для полудуплексной речевой связи (по существу - носимые радиотелефоны, аналогичные нынешним сотовым телефонам).

В системе "Гонец" также предусматривается создание региональных центров, служащих для организации ведомственных и корпоративных сетей, сопряжения при необходимости с телефонными сетями общего пользования, выделенными сетями передачи данных и т.д.

Управление космической системой "Гонец" осуществляется из Центра управления системой, расположенного на территории НИИ Точных приборов. Резервный центр управления создается в Железногорске, на базе НПО ПМ.

Первоначально проект "Гонец" планировалось осуществлять исключительно на внебюджетной основе. Для этого еще в 1990 году была создана ассоциация "Смолсат", включавшая НПО "Союзмединформ", НПО ПМ и НПО Точных приборов. Однако, как и следовало ожидать, поиск внебюджетных источников финансирования осложнился тем, что негосударственные структуры не были готовы вкладывать свои средства в "кота в мешке" - проект, который еще не продемонстрировал своих возможностей.

Поэтому на этапе разработки системы "Гонец" финансирование шло по линии поддержки конверсионных программ, а основными пользователями системы были и остаются государственные структуры: Министерство по чрезвычайным ситуациям, Министерство путей сообщения, Министерство транспорта, Министерство обороны и даже аппарат Президента и Центризбирком. Кстати, при сборе информации о результатах президентских выборов в 1996 году как раз и использовалась среди прочих система "Гонец".

РКА и НИИ ТП рассчитывают, что после полного развертывания и начала эксплуатации системы "Гонец-Д1" круг ее пользователей начнет существенно расширяться. В него вольются негосударственные структуры, которые смогут воочию убедиться в возможностях "Гонцов". Привлекательной стороной отечественной системы считается более низкая стоимость ее услуг по сравнению с имеющимися иностранными альтернативами. Так, пользовательский терминал при нынешнем штучном изготовлении обходится в $2500-3000, тогда как, например, стоимость терминала системы спутниковой связи "Inmarsat-C", использующей большие стационарные спутники, составляет не менее $10000. Повременная оплата услуг в системе "Гонец" также примерно в 4 раза ниже, чем у "Inmarsatа".

Если возможность выхода системы первого этапа на режим самоокупаемости представляется вполне реальной, то перспективы привлечения достаточных инвестиций для развертывания второго этапа кажутся более сомнительными. Разработчики системы считают, что систему "Гонец" второго этапа можно будет развернуть при затратах в $200 млн. При этом предполагается, что за пять лет количество пользователей системы в России может быть доведено до 300 тысяч, а избыточные возможности (до 700 тысяч пользователей) будут предложены зарубежным клиентам. Однако создание глобальной коммерческой системы персональной речевой связи, рассчитанной на пользователей во многих странах мира, не только требует большего объема инвестиций, но и выводит ее создателей в качественно иную сферу конкурентной борьбы. Здесь уже "Гонцу" придется соперничать с аналогичными зарубежными системами спутниковой низкоорбитальной связи.

Продолжение статьи о зарубежных НОСС в следующем номере.



 
Теле-Спутник Июль 1997
наверх
 



Уважаемые посетители!
В связи с полной реконструкцией Архива, возможны ситуации, когда текст будет выводиться не полностью или неправильно (отсутсвие статей в некоторых номерах это не ошибка). Если заметите какие-то ошибки, то, пожалуйста, сообщите нам о них. Для связи можете воспользоваться специальной формой:

Номер журнала: *
Страница: *
Дополнительные сведения: *
Желательно четко опишите замеченную проблему - это поможет быстрее ее решить.
Мы не отвечаем на вопросы! Их следует задавать на нашем форуме!
Антиспам: * Нажмите мышкой на синий квадрат:


Поля, помеченные звездочкой (*)
обязательны для заполнения





Новый сайт