Шрифт:
Закладка:
В СССР Единая система спутниковой связи, – ЕССС, – строилась на основе космических комплексов связи второго поколения с КА 11Ф637 «Молния-3» на высокоэллиптических орбитах и КА «Грань» («Радуга») https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D1%80%D0%B0%D0%BD%D1%8C_(%D0%9A%D0%90)на геостационарной орбите. Система была принята на вооружение в 1979 году.
Работы по созданию Единой системы спутниковой связи 2-го этапа (ЕССС-2) были начаты в 1980-х годах. Как и ЕССС-1, эта система предназначалась для обеспечения организации глобальной засекреченной, помехозащищённой телефонно-телеграфной связи и передачи команд управления в интересах различных ведомств. Главное отличие от ЕССС-1 заключается в значительно повышенной помехоустойчивости каналов связи. Орбитальная группировка ЕССС-2 вначале состояла из геостационарных спутников типа «Радуга», унаследованных от ЕССС первого этапа, и в таком виде была принята в опытную эксплуатацию. К 1989 году им на смену пришли усовершенствованные аппараты «Радуга-1», и после запуска трёх спутников новой серии ЕССС-2 первого этапа была принята на вооружение. С начала 2000 годов начался постепенный переход к системе связи третьего поколения – ИССС. ИССС, как составная часть Объединённой Автоматизированной Цифровой Системы Связи (ОАЦСС) ВС РФ, развивается в сторону создания космических бортовых информационно-транспортных платформ, в которых обеспечивается полная доступность всех стационарных и мобильных пользователей земного сегмента спутниковой сети (на суше, на море, в воздухе). Эти бортовые платформы должны связываться с территориальными узлами связи ОАЦСС высокоскоростными магистральными каналами связи.
Спутниковые системы навигации
До создания глобальных спутниковых систем навигации в США и СССР были созданы фазовые системы навигации «Лоран», «Лоран-Си» и «Чайка» (систему «Лоран» США создали ещё в ходе Второй мировой войны, а систему «Чайка» СССР начали вводить в начале 60-х годов), а также системы «Омега» и «Маршрут». В этих системах потребитель на разных носителях (самолётах, кораблях, автомобилях, пеший) с помощью специального приёмника определяет свои координаты и скорости по сигналам наземных станций. Системы эти имели ограниченный район охвата и точность определения координат в несколько сотен метров. Системы использовались как военными, так и гражданскими потребителями, причём они использовались практически «всеми», – и США, и СССР, и их «союзниками», – и эти системы резервировали друг друга: при каких-либо неполадках или отказах одной системы, использовали другую.
Фактически здесь наладилось негласное сотрудничество с целью обеспечения безопасности полётов самолётов и плавания судов. Ведь навигационные ошибки были одной из причин катастроф: уклонившийся от маршрута самолёт мог упасть из-за нехватки топлива, а заблудившийся в море корабль мог разбиться о камни. А менее крупные ошибки приводят к дополнительному расходу топлива самолётов и судов и к немалым убыткам от их задержек на маршрутах. Использование же двух систем позволяло, и проверять данные одной системы данными другой, и использовать одну систему при неполадках другой. А также использовать другую систему в тех районах, где «своя» не работала. Позже такое сотрудничество фактически стало практикой и спутниковых навигационных систем, – здесь использование двух и более систем позволяло ещё и увеличить точность определения координат, и использовать системы, когда приёмник «не видит» необходимое созвездие спутников своей системы, но «видит» спутники другой системы.
Зоны покрытия станций систем «Лоран-Си» и «Чайка» (обозначены зоны уверенного и неуверенного приёма сигналов системы наземных станций)
Первые спутниковые системы навигации стали создавать в 60-е годы – системы США «Транзит» и системы СССР «Циклон» и «Цикада». В 1976 г. на вооружение Советской Армии была принята навигационно-связная система «Циклон-Б» в составе шести космических аппаратов «Парус», обращающихся на околополярных орбитах высотой 1000 км. Через три года была сдана в эксплуатацию спутниковая радионавигационная система (СРНС) «Цикада» в составе четырех КА на орбитах того же класса, что и у КА «Парус». В первую очередь их создавали для точного определения координат подводных лодок-ракетоносцев, – без этого они не могли точно попасть ракетой в цель на земной поверхности. По сигналам спутников потребители на Земле определяли свои координаты и скорости. Когда один из спутников уходил из зоны видимости на Земле, – его место занимал другой. После введения систем стали ясны их недостатки, не позволявшие увеличить их точность во всех точках Земли. В частности, низкоорбитальные спутники не позволяли точно определять скорость и определяли только две координаты из трёх (без определения высоты над поверхностью Земли). Опыт использования этих систем стал основой для создания систем радионанавигации GPS (исходно: Navstar) в США и системы ГЛОНАСС в СССР, – систем более сложных, более точных, но и более дорогостоящих. В них спутники вращаются на высоких полярных круговых орбитах на высоте 20,145 тыс. км для GPS и 19,1 тыс. км для ГЛОНАСС. В GPS по 4 спутника обращаются в 6-ти орбитальных плоскостях. В системе ГЛОНАСС по 8 спутников вращаются в трёх орбитальных плоскостях. Сложные сигналы каждого спутника позволяют приёмнику потребителя определять расстояние до этого спутника и скорость движения относительно спутника. По сигналам 4-х спутников можно определить все три составляющие координат, три составляющие скоростей объекта и точное время. Спутники периодически выдают для потребителей обновлённые «альманахи эфемерид», – уточнённых данных своих орбит, – необходимых параметров для обработки навигационных сигналов. Коррелятор (процессор) навигационного приёмника выделяет и обрабатывает навигационные сигналы каждого спутника, а вычислительное устройство по ним определяет координаты, скорости и время. Современные навигационные приёмники и их корреляторы делают многоканальными для обработки сигналов сразу нескольких и даже нескольких десятков спутников (в зависимости от сложности и точности приёмника). Причём, навигационные спутники работают на уровнях сигналов ниже уровня помех. Кроме действующих 24 спутников основной группировки, вводят и резервные спутники, – обычно взамен тех, которые вырабатывают свой ресурс или начинают выходить из строя по состоянию, которое контролируют с Земли по ряду параметрам.
Каждый навигационный спутник имеет систему точного времени на основе стандартов частоты, – тем не менее, и эту систему периодически подстраивают с наземных станций системы. Стандарты частоты представляют собой точные квантовые приборы, которые вырабатывают высокостабильные сигналы высокой частоты на основе излучений определённым образом возбуждённых атомов отдельных элементов: цезия, рубидия, водорода. При переходе с одного энергетического уровня на другой электроны испускают кванты света, имеющие ярко выраженный максимум на определённой частоте. Этот сигнал улавливается чувствительным детектором (ионизатором, фотоэлементом), который преобразует сигнал в электрический сигнал определённой частоты. Этот сигнал преобразуется в целый ряд высоко стабильных сигналов различных частот, которые после усиления используются различными системами, как
