Страница:
Точно такая же конфигурация из двух взаимно перпендикулярных околокруговых орбит с 1976 г. используется американскими спутниками КН-11, осуществляющими обзорное наблюдение с передачей в реальном масштабе времени цифровых изображений, получаемых электронно-оптическими приемниками с зарядовой связью.
О том, что спутники пятого поколения также должны передавать получаемые изображения по радиоканалу, говорит уже продолжительность их полетов в совокупности с отсутствием видимых признаков возвращения на Землю чего-нибудь вещественного. В отличие от всех предыдущих фоторазведчиков, Кеттерингской группе до сих пор не удалось зафиксировать не только сигналов возвращаемых капсул, но и вообще каких-либо радиопередач спутников пятого поколения. Это может объясняться ретрансляцией информации с помощью остронаправленной антенны через спутники связи или сбросом ее только при прохождении над территорией СССР.
Передача через спутники предпочтительнее, т к. позволяет наземным службам получать изображения в реальном масштабе времени, но трудности, наблюдаемые при использовании геостационарных ретрансляторов для орбитальных станций «Мир» и «Алмаз», могут означать, что такая методика еще недостаточно отработана. Тем не менее, разведка США утверждает, что СССР обладает возможностью получать спутниковые изображения в близком к реальному масштабе времени и «движется к созданию систем наблюдения в реальном времени» [17].
Ввод в эксплуатацию долгоживущих спутников 5 поколения, видимо, стал причиной сокращения обзорных полетов спутников 3 поколения, и полного прекращения их в 1990 г. За счет этого общее количество запусков фоторазведывательных ИСЗ с 1984 г. начало уменьшаться, в то время как их суммарный годовой налет продолжал расти.
Последним новшеством в советской программе, связываемой с оптической разведкой, стал «Космос-2031», запущенный 18 июля 1989 г. Выведенный с Байконура на орбиту с наклонением 50,6 градуса, использовавшимся до этого лишь дважды, причем последний раз – столь же непонятным «Космосом-1426», он не походил по поведению ни на спутники четвертого, ни пятого поколений. После 44 суток пребывания на орбите, в течение которых «Космос-2031» выполнил 9 маневров, была предпринята попытка возвратить его, но она не удалась, и при прохождении над стандартным районом посадки аппарат был взорван [10].
Необычно и то, что запуск «Космоса-2031» заслужил отдельного описания в журнале ВВС «Авиация и космонавтика», где утверждалось, что он является «первым из новой серии космических аппаратов для научных исследований» [18].
Возможно, именно этот запуск послужил основанием для упоминаний о «спутниках шестого поколения», хотя на это звание имеются более ранние претенденты.
В 1986—87 гг. несколько спутников были выведены на низкие орбиты ракетами «Зенит». Один из них, «Космос-1871» был официально признан неудачным и через 10 суток после старта неуправляемо упал с орбиты. Показательно, что этот аппарат был одним из менее чем десяти советских спутников, выведенных на орбиту с обратным вращением. Наклонение свыше 90 градусов имеет смысл только для сохранения постоянных условий освещенности во время полета, и такие солнечно-синхронные орбиты с 1966 г. используются почти всеми американскими фоторазведчиками.
Поскольку высота, при которой достигается солнечная синхронность орбиты, очень сильно зависит от наклонения, точно определить расчетную высоту орбиты «Космоса-1871» не представляется возможным. Тем не менее, наклонение его переходной орбиты – 97 градусов – больше соответствует американским фоторазведчикам «Биг Берд» и KH-11, работающим на высотах от 160 до 500 км, а не летающим на высотах от 700 до 1200 км спутникам метеорологического наблюдения и дистанционного зондирования, которые используют наклонения 98-99 градусов.
Все остальные спутники, выведенные «Зенитом» на низкие орбиты, имели наклонения 64.8 градуса, однако ТАСС указал, что «Космос-1873» аналогичен «Космосу-1871». Поскольку обнародованные планы создания систем дистанционного зондирования предусматривают запуски «Зенита» на солнечно-синхронные орбиты не ранее 1993 г, рассмотренные пуски трудно объяснить иначе, чем испытаниями нового типа спутников оптической разведки. Аппараты, масса которых превышала грузоподъемность носителя «Союз» (объявленная масса «Космоса-1871» составляла 10 тонн), возможно, разрабатывались уже не ЦСКБ Д. Козлова, а, например, НПО «Южное», изготовляющим сами РН «Зенит». Последнее обстоятельство, кстати, могло бы способствовать прекращению программы после первых неудач.
Наиболее важным показателем систем космической съемки помимо временного охвата является пространственное разрешение, определяющее минимальный размер различимых на поверхности Земли деталей. Понято, что ни одна сторона не желает раскрывать реальных возможностей слежения за противником и не показывает своих разведывательных снимков.
Наиболее детальные из доступных изображений земной поверхности получаются установленными на спутниках «Ресурс Ф» камерами СА-20М (КФА 1000) с фокусным расстоянием 1 м. и размером кадра 300х300 мм. Эти снимки имеют пространственное разрешение 6—8 метров [19], которое последующей обработкой может быть улучшено до 2—4 метров, но уже сам факт их свободного коммерческого распространения подтверждает, что это далеко от предела возможностей военных пользователей.
В 1989 г. тогдашний начальник космических частей А. А. Максимов утверждал, что «космическая разведка делает возможным получение изображений с разрешением до 0,2—0,3 метра» [20]. Американским спутникам КН-11А приписывается способность различать объекты поперечным размером менее 10 см, что по мнению одних экспертов является физическим пределом, устанавливаемым свойствами атмосферы, тогда как другие утверждают, что компьютерное улучшение изображений теоретически не имеет предела разрешения.
Встречая утверждения о способности разведывательных спутников читать номера автомобилей, следует не только помнить, что номера не пишутся на крышах, но и иметь в виду, что линейные протяженные объекты могут разрешаться на снимках, если их поперечный размер составляет всего 5% от элемента разрешения, т е. на снимке, где удается разглядеть, скажем, кабель диаметром 5 сантиметров, точечные объекты будут разрешаться, только если их размер превосходит метр.
Сравнение хронологии использования советских спутников оптической разведки со сменой поколений фоторазведывательных спутников США показывает, что советские системы находятся в эксплуатации дольше, чем американские и новые типы спутников после введения в строй долгое время сосуществуют с предыдущими, не сменяя их сразу, а постепенно вытесняя. Одно из возможных объяснений состоит и том, что системы принимаются недоработанными и годами доводятся уже в ходе эксплуатации. Другой причиной может быть инерционность промышленных предприятий, заинтересованных в продолжительном серийном выпуске уже освоенных аппаратов.
Показательно, что только в 1990-91 гг. стало резко сокращаться использование спутников третьего поколения для ведения детальной фоторазведки, хотя приспособленные для аналогичных целей спутники 4 поколения применяются с 1975 г.
Процесс этот, по всей видимости, стимулировался бюджетными ограничениями, которые Министерство обороны стремилось удовлетворить за счет прекращения эксплуатации более старых систем. Это, однако, отнюдь не означает снижения приоритета фоторазведывательных спутников, что видно уже из того, что уменьшение количества их запусков не сказалось на суммарном налете фоторазведчиков ввиду увеличения среднего времени активного существования.
3.2.2 Радиотехническая разведка.
3.2.2.1 Системы радиопрослушивания
3.2.2.2 Радиолокационные системы
О том, что спутники пятого поколения также должны передавать получаемые изображения по радиоканалу, говорит уже продолжительность их полетов в совокупности с отсутствием видимых признаков возвращения на Землю чего-нибудь вещественного. В отличие от всех предыдущих фоторазведчиков, Кеттерингской группе до сих пор не удалось зафиксировать не только сигналов возвращаемых капсул, но и вообще каких-либо радиопередач спутников пятого поколения. Это может объясняться ретрансляцией информации с помощью остронаправленной антенны через спутники связи или сбросом ее только при прохождении над территорией СССР.
Передача через спутники предпочтительнее, т к. позволяет наземным службам получать изображения в реальном масштабе времени, но трудности, наблюдаемые при использовании геостационарных ретрансляторов для орбитальных станций «Мир» и «Алмаз», могут означать, что такая методика еще недостаточно отработана. Тем не менее, разведка США утверждает, что СССР обладает возможностью получать спутниковые изображения в близком к реальному масштабе времени и «движется к созданию систем наблюдения в реальном времени» [17].
Ввод в эксплуатацию долгоживущих спутников 5 поколения, видимо, стал причиной сокращения обзорных полетов спутников 3 поколения, и полного прекращения их в 1990 г. За счет этого общее количество запусков фоторазведывательных ИСЗ с 1984 г. начало уменьшаться, в то время как их суммарный годовой налет продолжал расти.
Последним новшеством в советской программе, связываемой с оптической разведкой, стал «Космос-2031», запущенный 18 июля 1989 г. Выведенный с Байконура на орбиту с наклонением 50,6 градуса, использовавшимся до этого лишь дважды, причем последний раз – столь же непонятным «Космосом-1426», он не походил по поведению ни на спутники четвертого, ни пятого поколений. После 44 суток пребывания на орбите, в течение которых «Космос-2031» выполнил 9 маневров, была предпринята попытка возвратить его, но она не удалась, и при прохождении над стандартным районом посадки аппарат был взорван [10].
Необычно и то, что запуск «Космоса-2031» заслужил отдельного описания в журнале ВВС «Авиация и космонавтика», где утверждалось, что он является «первым из новой серии космических аппаратов для научных исследований» [18].
Возможно, именно этот запуск послужил основанием для упоминаний о «спутниках шестого поколения», хотя на это звание имеются более ранние претенденты.
В 1986—87 гг. несколько спутников были выведены на низкие орбиты ракетами «Зенит». Один из них, «Космос-1871» был официально признан неудачным и через 10 суток после старта неуправляемо упал с орбиты. Показательно, что этот аппарат был одним из менее чем десяти советских спутников, выведенных на орбиту с обратным вращением. Наклонение свыше 90 градусов имеет смысл только для сохранения постоянных условий освещенности во время полета, и такие солнечно-синхронные орбиты с 1966 г. используются почти всеми американскими фоторазведчиками.
Поскольку высота, при которой достигается солнечная синхронность орбиты, очень сильно зависит от наклонения, точно определить расчетную высоту орбиты «Космоса-1871» не представляется возможным. Тем не менее, наклонение его переходной орбиты – 97 градусов – больше соответствует американским фоторазведчикам «Биг Берд» и KH-11, работающим на высотах от 160 до 500 км, а не летающим на высотах от 700 до 1200 км спутникам метеорологического наблюдения и дистанционного зондирования, которые используют наклонения 98-99 градусов.
Все остальные спутники, выведенные «Зенитом» на низкие орбиты, имели наклонения 64.8 градуса, однако ТАСС указал, что «Космос-1873» аналогичен «Космосу-1871». Поскольку обнародованные планы создания систем дистанционного зондирования предусматривают запуски «Зенита» на солнечно-синхронные орбиты не ранее 1993 г, рассмотренные пуски трудно объяснить иначе, чем испытаниями нового типа спутников оптической разведки. Аппараты, масса которых превышала грузоподъемность носителя «Союз» (объявленная масса «Космоса-1871» составляла 10 тонн), возможно, разрабатывались уже не ЦСКБ Д. Козлова, а, например, НПО «Южное», изготовляющим сами РН «Зенит». Последнее обстоятельство, кстати, могло бы способствовать прекращению программы после первых неудач.
Наиболее важным показателем систем космической съемки помимо временного охвата является пространственное разрешение, определяющее минимальный размер различимых на поверхности Земли деталей. Понято, что ни одна сторона не желает раскрывать реальных возможностей слежения за противником и не показывает своих разведывательных снимков.
Наиболее детальные из доступных изображений земной поверхности получаются установленными на спутниках «Ресурс Ф» камерами СА-20М (КФА 1000) с фокусным расстоянием 1 м. и размером кадра 300х300 мм. Эти снимки имеют пространственное разрешение 6—8 метров [19], которое последующей обработкой может быть улучшено до 2—4 метров, но уже сам факт их свободного коммерческого распространения подтверждает, что это далеко от предела возможностей военных пользователей.
В 1989 г. тогдашний начальник космических частей А. А. Максимов утверждал, что «космическая разведка делает возможным получение изображений с разрешением до 0,2—0,3 метра» [20]. Американским спутникам КН-11А приписывается способность различать объекты поперечным размером менее 10 см, что по мнению одних экспертов является физическим пределом, устанавливаемым свойствами атмосферы, тогда как другие утверждают, что компьютерное улучшение изображений теоретически не имеет предела разрешения.
Встречая утверждения о способности разведывательных спутников читать номера автомобилей, следует не только помнить, что номера не пишутся на крышах, но и иметь в виду, что линейные протяженные объекты могут разрешаться на снимках, если их поперечный размер составляет всего 5% от элемента разрешения, т е. на снимке, где удается разглядеть, скажем, кабель диаметром 5 сантиметров, точечные объекты будут разрешаться, только если их размер превосходит метр.
Сравнение хронологии использования советских спутников оптической разведки со сменой поколений фоторазведывательных спутников США показывает, что советские системы находятся в эксплуатации дольше, чем американские и новые типы спутников после введения в строй долгое время сосуществуют с предыдущими, не сменяя их сразу, а постепенно вытесняя. Одно из возможных объяснений состоит и том, что системы принимаются недоработанными и годами доводятся уже в ходе эксплуатации. Другой причиной может быть инерционность промышленных предприятий, заинтересованных в продолжительном серийном выпуске уже освоенных аппаратов.
Показательно, что только в 1990-91 гг. стало резко сокращаться использование спутников третьего поколения для ведения детальной фоторазведки, хотя приспособленные для аналогичных целей спутники 4 поколения применяются с 1975 г.
Процесс этот, по всей видимости, стимулировался бюджетными ограничениями, которые Министерство обороны стремилось удовлетворить за счет прекращения эксплуатации более старых систем. Это, однако, отнюдь не означает снижения приоритета фоторазведывательных спутников, что видно уже из того, что уменьшение количества их запусков не сказалось на суммарном налете фоторазведчиков ввиду увеличения среднего времени активного существования.
3.2.2 Радиотехническая разведка.
3.2.2.1 Системы радиопрослушивания
При всей детальности космической фотосъемки оптические изображения выявляют только внешний вид и расположение наблюдаемых объектов. Прослушивание же излучений в радиодиапазоне дает возможность более точно определить назначение военных объектов, их характеристики и режим функционирования. Так, регистрация излучения радиолокационных станций позволяет определить их дальность действия, чувствительность, охватываемый объем, что облегчает создание средств противодействия. Интенсивность радиообмена между штабами и подразделениями вооруженных сил качественно характеризует режим их функционирования, и ее резкое изменение может свидетельствовать о готовящейся перегруппировке сил еще до того, как соответствующие изменения обнаружатся на оптических изображениях.
Отождествление спутников, предназначенных для пассивного прослушивания радиосигналов, значительно сложнее и неопределеннее, чем в случае оптической разведки. Тем не менее, формулируя общие требования к космической системе радиотехнической разведки, можно определить, какие из наблюдаемых спутниковых систем удовлетворяют им наилучшим образом.
Во-первых, задача радиопрослушивания требует глобального охвата, поэтому спутники должны запускаться на орбиты с высоким наклонением. Во-вторых, система должна обеспечивать неоднократное прослушивание каждого района в течение суток, чтобы затруднить меры радиомаскировки. В-третьих, спутники должны летать возможно ниже, чтобы фиксировать слабые сигналы, но достаточно высоко для того, чтобы длительность их орбитального существования превышала ресурс бортовой аппаратуры. (Система коррекции орбиты представляется излишней, т к. спутники радиотехнической разведки принимают сигналы сразу со всей зоны видимости и поэтому не нуждаются в такой точности наведения, как фоторазведчики).
Первая советская космическая система, связываемая с осуществлением радиотехнической разведки, начала развертываться в 1967 г. и в завершенном виде состояла из 4 спутников, обращающихся по околокруговым орбитам средней высотой около 525 км и наклонением 74 градуса, отстоящим друг от друга примерно на 45 градусов по долготе восходящего узла [22]. На такие же орбиты выводились американские спутники радиотехнической разведки, запускавшиеся с 1962 по 1971 г, причем с 1966 г. последние использовали даже то же наклонение – 75 градусов.
Спутники, масса которых могла достигать 1 тонны, запускались с Плесецка носителями С-1 («Космос»), причем замены производились до того, как сопротивление атмосферы сводило предыдущие спутники с рабочей орбиты. С 1970 по 1977 г. ежегодно осуществлялось в среднем по 4 запуска, что соответствует характерному времени активного функционирования около года (см. табл. 2.5) С 1978 г. частота пусков резко упала, и в 1982 г. они полностью прекратились, уступив место новой системе.
Спутники второго поколения начали запускаться уже с 1970 г. и поначалу были приняты за аварийные «Метеоры», поскольку, как и метеоспутники первого поколения, выводились носителями «Восток» на круговые орбиты высотой около 650 км и наклонением 81,2 градуса.
Регулярное появление 1—2 «неудачных «Метеоров» в последующие годы быстро опровергло предположение об авариях. Кроме того, с 1971 г. все «Метеоры» стали запускаться на орбиты высотой около 900 км. Продолжение пусков «Космосов» на прежнюю орбиту некоторое время приписывалось развертыванию специальной военной метеорологической системы, подобной американской системе DMSP, созданной ВВС после того, как гражданские метеоспутники США стали выводиться на более высокие орбиты.
В 1975г. наконец определился интервал между плоскостями орбит в создаваемой системе – 60° вместо 90 у «Метеора». После того, как в 1978 г. все 6 плоскостей были впервые заполнены, система радиотехнической разведки на базе носителей С-1 стала свертываться, и «метеороподобная» группа была окончательно признана вторым поколением спутников радиотехнической разведки [23].
Возможность двухимпульсного выведения на круговые орбиты грузов, неподъемных для С-1, представилась с появлением носителя «Циклон» (F-2). С 1978 г. он тоже стал использоваться для запусков на орбиту высотой 650 км, но с наклонением не 81,2, а 82,6 градуса.
Два из трех таких спутников, запущенных на этапе летных испытаний «Циклона», были объявлены как экспериментальные океанографические. Начиная же с «Космоса-1300», в августе 1981 г. началось формирование группировки, параллельной системе радиоразведки второго поколения.
Наиболее вероятно, что отработка «Циклона» позволила вернуть спутники второго поколения на носители «родной» фирмы, отказавшись от вынужденного использования «Востоков». Различие штатных траекторий выведения и итоговых наклонений орбит не позволяло провести прямую замену спутников в уже созданной группировке. Отчасти поэтому переход от «Востоков» к «Циклонам» растянулся на 2 года, и в процессе его новые спутники выводились на орбиты, отстоящие то на 45, то на 90 градусов друг от друга, прежде чем в 1983 г. стала устанавливаться стандартная конфигурация из 6 орбитальных плоскостей, разнесенных на 60 градусов.
Значительное повышение точности выведения при переходе от «Востока» к «Циклону» позволило понять, что расчетная орбита спутников радиотехнической разведки является кратной, и их трассы должны повторяться через каждые 44 витка, по прошествии 3 суток (для наклонения 82,6 градуса такая кратность достигается при средней высоте орбиты 647 километров).
Система из 6 орбитальных плоскостей с наклонением 82,6 градуса была полностью укомплектована спутниками в 1985 г и с тех пор непрерывно поддерживается в рабочем состоянии. Прием телеметрических сигналов свидетельствует, что в каждой плоскости может одновременно функционировать более одного спутника, следовательно, новые запуски производятся не только для замены вышедших из строя, но и заблаговременно. В последние годы частота запусков резко сократилась, что говорит либо о возросшей продолжительности существования спутников данного типа, либо о создании достаточного их орбитального резерва в предыдущие годы. Если в 1985—88 гг. запускалось в среднем 5 спутников в год, то в 1989 ни одного, а в 1990—91 по одному (см. табл. 2.5).
Последняя на сегодняшний день система, связываемая с ведением глобальной радиотехнической разведки, состоит из спутников, выводимых на круговые орбиты высотой около 850 км и наклонением 71 градуса.
Хотя наклонение орбит этих спутников ниже, чем у предыдущего семейства, охват от полюса до полюса сохраняется благодаря большей высоте полета, а период обращения, составляющий чуть менее 102 минут, обеспечивает почти точное воспроизведение ежесуточной трассы через 14 витков.
Эти обстоятельства позволили уже после первого запуска в сентябре 1984 г. заключить, что данные аппараты представляют собой новое поколение спутников радиотехнической разведки [24]. Перед попыткой запуска аналогичного спутника 27 июля 1991 г. он был впервые официально объявлен как «спутник военно-технического назначения, имеющий целью контроль за выполнением договорных обязательств по проблемам разоружения» [25].
Штатным носителем для спутников этого типа является РН «Зенит», но первые два, «Космос-1603» и «Космос-1656», были запущены в 1984 и 1985 гг. ракетами «Протон» (D-1-e), что, по всей видимости, было связано с запозданием разработки «Зенита», первый испытательный пуск которого состоялся только в апреле 1985 г.
На используемую орбиту высотой 850 км с наклонением 71 градус «Зенит» способен вывести до 10 тонн, что делает аппараты «типа «Космоса-1603» самыми крупными из находящихся сейчас в эксплуатации советских разведывательных спутников[13].
Уже первые запуски этой серии показали, что спутники выводятся в орбитальные плоскости, отстоящие друг от друга на 45 градусов, и позволили заключить, что полная система должна состоять из 4 аппаратов. До сих пор, однако, одновременно функционировало не более трех. Попытки завершить развертывание системы в 1990 и 1991 гг. были сорваны авариями ракет-носителей, приведшими к гибели двух спутников 4 октября 1990 и 30 августа 1991 г. В начале 1992 г. произошла третья подряд авария «Зенита» с аналогичным спутником [25а].
Отождествление спутников, предназначенных для пассивного прослушивания радиосигналов, значительно сложнее и неопределеннее, чем в случае оптической разведки. Тем не менее, формулируя общие требования к космической системе радиотехнической разведки, можно определить, какие из наблюдаемых спутниковых систем удовлетворяют им наилучшим образом.
Во-первых, задача радиопрослушивания требует глобального охвата, поэтому спутники должны запускаться на орбиты с высоким наклонением. Во-вторых, система должна обеспечивать неоднократное прослушивание каждого района в течение суток, чтобы затруднить меры радиомаскировки. В-третьих, спутники должны летать возможно ниже, чтобы фиксировать слабые сигналы, но достаточно высоко для того, чтобы длительность их орбитального существования превышала ресурс бортовой аппаратуры. (Система коррекции орбиты представляется излишней, т к. спутники радиотехнической разведки принимают сигналы сразу со всей зоны видимости и поэтому не нуждаются в такой точности наведения, как фоторазведчики).
Первая советская космическая система, связываемая с осуществлением радиотехнической разведки, начала развертываться в 1967 г. и в завершенном виде состояла из 4 спутников, обращающихся по околокруговым орбитам средней высотой около 525 км и наклонением 74 градуса, отстоящим друг от друга примерно на 45 градусов по долготе восходящего узла [22]. На такие же орбиты выводились американские спутники радиотехнической разведки, запускавшиеся с 1962 по 1971 г, причем с 1966 г. последние использовали даже то же наклонение – 75 градусов.
Спутники, масса которых могла достигать 1 тонны, запускались с Плесецка носителями С-1 («Космос»), причем замены производились до того, как сопротивление атмосферы сводило предыдущие спутники с рабочей орбиты. С 1970 по 1977 г. ежегодно осуществлялось в среднем по 4 запуска, что соответствует характерному времени активного функционирования около года (см. табл. 2.5) С 1978 г. частота пусков резко упала, и в 1982 г. они полностью прекратились, уступив место новой системе.
Спутники второго поколения начали запускаться уже с 1970 г. и поначалу были приняты за аварийные «Метеоры», поскольку, как и метеоспутники первого поколения, выводились носителями «Восток» на круговые орбиты высотой около 650 км и наклонением 81,2 градуса.
Регулярное появление 1—2 «неудачных «Метеоров» в последующие годы быстро опровергло предположение об авариях. Кроме того, с 1971 г. все «Метеоры» стали запускаться на орбиты высотой около 900 км. Продолжение пусков «Космосов» на прежнюю орбиту некоторое время приписывалось развертыванию специальной военной метеорологической системы, подобной американской системе DMSP, созданной ВВС после того, как гражданские метеоспутники США стали выводиться на более высокие орбиты.
В 1975г. наконец определился интервал между плоскостями орбит в создаваемой системе – 60° вместо 90 у «Метеора». После того, как в 1978 г. все 6 плоскостей были впервые заполнены, система радиотехнической разведки на базе носителей С-1 стала свертываться, и «метеороподобная» группа была окончательно признана вторым поколением спутников радиотехнической разведки [23].
Возможность двухимпульсного выведения на круговые орбиты грузов, неподъемных для С-1, представилась с появлением носителя «Циклон» (F-2). С 1978 г. он тоже стал использоваться для запусков на орбиту высотой 650 км, но с наклонением не 81,2, а 82,6 градуса.
Два из трех таких спутников, запущенных на этапе летных испытаний «Циклона», были объявлены как экспериментальные океанографические. Начиная же с «Космоса-1300», в августе 1981 г. началось формирование группировки, параллельной системе радиоразведки второго поколения.
Наиболее вероятно, что отработка «Циклона» позволила вернуть спутники второго поколения на носители «родной» фирмы, отказавшись от вынужденного использования «Востоков». Различие штатных траекторий выведения и итоговых наклонений орбит не позволяло провести прямую замену спутников в уже созданной группировке. Отчасти поэтому переход от «Востоков» к «Циклонам» растянулся на 2 года, и в процессе его новые спутники выводились на орбиты, отстоящие то на 45, то на 90 градусов друг от друга, прежде чем в 1983 г. стала устанавливаться стандартная конфигурация из 6 орбитальных плоскостей, разнесенных на 60 градусов.
Значительное повышение точности выведения при переходе от «Востока» к «Циклону» позволило понять, что расчетная орбита спутников радиотехнической разведки является кратной, и их трассы должны повторяться через каждые 44 витка, по прошествии 3 суток (для наклонения 82,6 градуса такая кратность достигается при средней высоте орбиты 647 километров).
Система из 6 орбитальных плоскостей с наклонением 82,6 градуса была полностью укомплектована спутниками в 1985 г и с тех пор непрерывно поддерживается в рабочем состоянии. Прием телеметрических сигналов свидетельствует, что в каждой плоскости может одновременно функционировать более одного спутника, следовательно, новые запуски производятся не только для замены вышедших из строя, но и заблаговременно. В последние годы частота запусков резко сократилась, что говорит либо о возросшей продолжительности существования спутников данного типа, либо о создании достаточного их орбитального резерва в предыдущие годы. Если в 1985—88 гг. запускалось в среднем 5 спутников в год, то в 1989 ни одного, а в 1990—91 по одному (см. табл. 2.5).
Последняя на сегодняшний день система, связываемая с ведением глобальной радиотехнической разведки, состоит из спутников, выводимых на круговые орбиты высотой около 850 км и наклонением 71 градуса.
Хотя наклонение орбит этих спутников ниже, чем у предыдущего семейства, охват от полюса до полюса сохраняется благодаря большей высоте полета, а период обращения, составляющий чуть менее 102 минут, обеспечивает почти точное воспроизведение ежесуточной трассы через 14 витков.
Эти обстоятельства позволили уже после первого запуска в сентябре 1984 г. заключить, что данные аппараты представляют собой новое поколение спутников радиотехнической разведки [24]. Перед попыткой запуска аналогичного спутника 27 июля 1991 г. он был впервые официально объявлен как «спутник военно-технического назначения, имеющий целью контроль за выполнением договорных обязательств по проблемам разоружения» [25].
Штатным носителем для спутников этого типа является РН «Зенит», но первые два, «Космос-1603» и «Космос-1656», были запущены в 1984 и 1985 гг. ракетами «Протон» (D-1-e), что, по всей видимости, было связано с запозданием разработки «Зенита», первый испытательный пуск которого состоялся только в апреле 1985 г.
На используемую орбиту высотой 850 км с наклонением 71 градус «Зенит» способен вывести до 10 тонн, что делает аппараты «типа «Космоса-1603» самыми крупными из находящихся сейчас в эксплуатации советских разведывательных спутников[13].
Уже первые запуски этой серии показали, что спутники выводятся в орбитальные плоскости, отстоящие друг от друга на 45 градусов, и позволили заключить, что полная система должна состоять из 4 аппаратов. До сих пор, однако, одновременно функционировало не более трех. Попытки завершить развертывание системы в 1990 и 1991 гг. были сорваны авариями ракет-носителей, приведшими к гибели двух спутников 4 октября 1990 и 30 августа 1991 г. В начале 1992 г. произошла третья подряд авария «Зенита» с аналогичным спутником [25а].
3.2.2.2 Радиолокационные системы
В отличие от систем пассивного радиопрослушивания, регистрирующих собственные излучения объектов, активные системы сами генерируют облучающий пучок электромагнитных волн, и, принимая отраженные волны, способны фиксировать объекты, соблюдающие радиомолчание. Поскольку отраженный сигнал содержит информацию как о расстоянии до объекта (запаздывание) так и о его относительной скорости (доплеровский сдвиг частоты), обработка радиолокационного сигнала позволяет восстановить изображение местности, хотя и не в видимом, а в радиодиапазоне. Таким образом, с точки зрения заказчика отображающие локаторы ближе к системам оптической разведки.
При этом важно, что радиолокационные системы позволяют получать изображения независимо от условий освещенности и наличия облачности, являющейся главной помехой для оптической съемки.
Однако для получения изображений той же детальности, что и оптическая система, радиолокатор должен был бы иметь антенну, во столько раз превосходящую по размеру объектив оптической системы, во сколько длина используемых радиоволн больше длины волны видимого света. При использовании дециметрового диапазона разница составляет 5 порядков и эквивалентом 10-сантиметровой линзы была бы 10-километровая антенна. Создания реальной антенны таких размеров можно избежать благодаря тому, что используемые при локации электромагнитные волны когерентны. Это позволяет синтезировать во времени искусственную апертуру из последовательных положений одной движущейся по орбите физической антенны и при технически мыслимых размерах антенн приблизить отображающие радары по разрешающей способности к оптическим системам.
Другой критической для космической радиолокации проблемой является энергоснабжение, поскольку потребляемая мощность излучателя пропорциональна четвертой степени рабочей дальности и для питания орбитального радара требуются чрезвычайно большие солнечные батареи, вызывающие значительное аэродинамическое торможение. Потребляемая мощность может быть снижена за счет уменьшения высоты рабочей орбиты, но при этом атмосферное торможение возрастает из-за увеличения плотности среды.
В СССР компромисс был найден на пути использования ядерных энергоустановок. Запуски радиолокационных спутников с ядерными реакторами начались в декабре 1967 г. Они выводились с Байконура ракетами F-1 на круговые орбиты высотой 250—260 км с наклонением 65 градусов. Такая высота обеспечивала достаточную чувствительность локатора, но малое время орбитального существования, поэтому во избежание быстрого падения реактора на Землю спутники по завершении активного существования переводились на орбиту захоронения высотой около 1000 км, где отработавший реактор должен просуществовать от 300 до 600 лет[14].
Отработка космических ядерных энергоустановок, очевидно, сопровождалась значительными техническими проблемами, вынуждавшими в целях безопасности уводить реакторы на высокую орбиту всего через несколько дней после запуска (см. табл. 2.6).
Начиная с 1974 г. спутники стали летать попарно, что могло быть истолковано, как переход к ограниченной эксплуатации. Пары радиолокационных спутников выводились на компланарные орбиты и угловое расстояние между ними в плоскости подбиралось так, чтобы просматриваемые обоими на каждом витке полосы прилегали друг к другу. Кроме того, оба спутника двигались вдоль общей наземной трассы, проходя над одними и теми же точками через два или три дня друг после друга. Высоты орбит в течение всего периода активного существования поддерживались бортовыми двигателями в пределах, обеспечивающих точное воспроизведение наземной трассы через каждые 111 витков по прошествии 7 суток [26].
В 1974 г. директор Военно-морской разведки США объявил, что данная система предназначена для слежения за перемещениями ВМС США и их союзников [27]. Не говоря о разведывательных данных, с технической точки зрения такое утверждение могло быть обосновано оценкой разрешающей способности орбитального локатора, которая могла быть произведена по характеристикам его облучающих импульсов. Согласно [28], такие спутники, получившие сокращенное обозначение RORSAT (от Radar Ocean Reconnaissance Satellite – спутник радиолокационной океанской разведки), способны фиксировать корабли класса эсминцев при отсутствии волнения, и класса авианосцев в бурном море.
Кроме того, стальные, хорошо отражающие радиоволны суда на ровной океанской поверхности естественно представляются первым объектом наблюдения при создании систем радиолокационного слежения. ВМС США в конце 60-х гг. сами начинали проработки радиолокационной системы «Clipper Bow» для наблюдения за советским флотом, но из-за высокой стоимости проекта предпочли систему пассивных радиоинтерферометрических измерений «White Сlоud». Для СССР задача слежения за флотами соперника представлялась гораздо более важной, чем для США и НАТО и не удивительно, что в Советском Союзе для морской радиотехнической разведки были использованы оба подхода[15].
Пассивные спутники, предназначавшиеся для определения местоположения западных боевых кораблей по их собственному радиоизлучению, начали запускаться в декабре 1974 г. Как и «Рорсаты», эти новые спутники, окрещенные на Западе «EORSAT» (от Electronic Ocean Reconnaissance Satellite – спутник электронной океанской разведки), запускались с Байконура носителями F-1-m на орбиты с наклонением 65 градусов. Использование пассивной методики позволило поднять их рабочие орбиты до высоты 430 на 445 километров, значительно снизив тем самым сопротивление атмосферы и расширив полосу обзора. Подобно «Рорсатам», высоты апогея и перигея поддерживались в очень узких пределах, отклоняясь от номинальных значений не более чем на 3 километра, что обеспечивало точное повторение наземной трассы через 61 виток по прошествии каждых 4 суток. Для этого корректирующие включения двигателей малой тяги проводились каждые 2—3 дня[16]. Кратные орбиты используются практически во всех системах космического наблюдения, но из всех советских систем только «Рорсаты» и «Эорсаты» поддерживают свою трассу с такой точностью.
Отсутствие на борту ядерных энергоустановок избавляет от необходимости захоронения «Эорсатов» на высоких орбитах, однако по завершении активного функционирования они все же выполняют маневр ухода с рабочей орбиты, несколько меняя ее высоту, после чего переходят в режим естественного снижения.
До 1987г. в процессе этого снижения большинство спутников взрывалось, зачастую спустя несколько месяцев, причем в ряде случаев отмечалось несколько взрывов через значительные промежутки времени. Возможно, это происходит спонтанно, в результате постепенного разрушения двигательной установки и соединения невыработанных остатков топлива.
Подтверждение того, что задачи обеих систем взаимосвязаны, последовало после шумного инцидента с «Рорсатом» «Космос-954».
В конце октября 1977 г. «Космос-954» прекратил регулярные коррекции орбиты, но перевести его на орбиту захоронения не удалось. По последующим сообщениям ТАСС, 6 января 1978 г. спутник внезапно разгерметизировался, из-за чего бортовые системы вышли из строя [29]. Неуправляемое снижение аппарата под действием верхних слоев атмосферы завершилось 24 января 1978 г. сходом с орбиты и падением радиоактивных обломков па севере Канады.
Помимо международного скандала, авария повлекла за собой длительное прекращение полетов «Рорсатов» для усовершенствования конструкции. Запуски же «Эорсатов» в это время участились и с апреля 1979 г. они тоже стали летать парами. Эти пары тоже сначала были компланарными, но спутники размещались в плоскости со сдвигом на четверть или на половину оборота, что обеспечивало движение вдоль общей трассы с интервалом в 1 или 2 дня. При смещении на половину оборота последовательные витки каждого аппарата пролегали в точности посередине между витками предыдущего, давая наиболее равномерное покрытие, использование же в ряде случаев смещения на четверть оборота позволяло предположить, что полное развертывание операционной системы могло предусматривать размещение четырех спутников одновременно.
Достигнутая длительность активного существования не позволяла, однако, этого добиться, и когда в 1980 г. возобновились запуски «Рорсатов»[17], две системы стали использоваться совместно.
При этом важно, что радиолокационные системы позволяют получать изображения независимо от условий освещенности и наличия облачности, являющейся главной помехой для оптической съемки.
Однако для получения изображений той же детальности, что и оптическая система, радиолокатор должен был бы иметь антенну, во столько раз превосходящую по размеру объектив оптической системы, во сколько длина используемых радиоволн больше длины волны видимого света. При использовании дециметрового диапазона разница составляет 5 порядков и эквивалентом 10-сантиметровой линзы была бы 10-километровая антенна. Создания реальной антенны таких размеров можно избежать благодаря тому, что используемые при локации электромагнитные волны когерентны. Это позволяет синтезировать во времени искусственную апертуру из последовательных положений одной движущейся по орбите физической антенны и при технически мыслимых размерах антенн приблизить отображающие радары по разрешающей способности к оптическим системам.
Другой критической для космической радиолокации проблемой является энергоснабжение, поскольку потребляемая мощность излучателя пропорциональна четвертой степени рабочей дальности и для питания орбитального радара требуются чрезвычайно большие солнечные батареи, вызывающие значительное аэродинамическое торможение. Потребляемая мощность может быть снижена за счет уменьшения высоты рабочей орбиты, но при этом атмосферное торможение возрастает из-за увеличения плотности среды.
В СССР компромисс был найден на пути использования ядерных энергоустановок. Запуски радиолокационных спутников с ядерными реакторами начались в декабре 1967 г. Они выводились с Байконура ракетами F-1 на круговые орбиты высотой 250—260 км с наклонением 65 градусов. Такая высота обеспечивала достаточную чувствительность локатора, но малое время орбитального существования, поэтому во избежание быстрого падения реактора на Землю спутники по завершении активного существования переводились на орбиту захоронения высотой около 1000 км, где отработавший реактор должен просуществовать от 300 до 600 лет[14].
Отработка космических ядерных энергоустановок, очевидно, сопровождалась значительными техническими проблемами, вынуждавшими в целях безопасности уводить реакторы на высокую орбиту всего через несколько дней после запуска (см. табл. 2.6).
Начиная с 1974 г. спутники стали летать попарно, что могло быть истолковано, как переход к ограниченной эксплуатации. Пары радиолокационных спутников выводились на компланарные орбиты и угловое расстояние между ними в плоскости подбиралось так, чтобы просматриваемые обоими на каждом витке полосы прилегали друг к другу. Кроме того, оба спутника двигались вдоль общей наземной трассы, проходя над одними и теми же точками через два или три дня друг после друга. Высоты орбит в течение всего периода активного существования поддерживались бортовыми двигателями в пределах, обеспечивающих точное воспроизведение наземной трассы через каждые 111 витков по прошествии 7 суток [26].
В 1974 г. директор Военно-морской разведки США объявил, что данная система предназначена для слежения за перемещениями ВМС США и их союзников [27]. Не говоря о разведывательных данных, с технической точки зрения такое утверждение могло быть обосновано оценкой разрешающей способности орбитального локатора, которая могла быть произведена по характеристикам его облучающих импульсов. Согласно [28], такие спутники, получившие сокращенное обозначение RORSAT (от Radar Ocean Reconnaissance Satellite – спутник радиолокационной океанской разведки), способны фиксировать корабли класса эсминцев при отсутствии волнения, и класса авианосцев в бурном море.
Кроме того, стальные, хорошо отражающие радиоволны суда на ровной океанской поверхности естественно представляются первым объектом наблюдения при создании систем радиолокационного слежения. ВМС США в конце 60-х гг. сами начинали проработки радиолокационной системы «Clipper Bow» для наблюдения за советским флотом, но из-за высокой стоимости проекта предпочли систему пассивных радиоинтерферометрических измерений «White Сlоud». Для СССР задача слежения за флотами соперника представлялась гораздо более важной, чем для США и НАТО и не удивительно, что в Советском Союзе для морской радиотехнической разведки были использованы оба подхода[15].
Пассивные спутники, предназначавшиеся для определения местоположения западных боевых кораблей по их собственному радиоизлучению, начали запускаться в декабре 1974 г. Как и «Рорсаты», эти новые спутники, окрещенные на Западе «EORSAT» (от Electronic Ocean Reconnaissance Satellite – спутник электронной океанской разведки), запускались с Байконура носителями F-1-m на орбиты с наклонением 65 градусов. Использование пассивной методики позволило поднять их рабочие орбиты до высоты 430 на 445 километров, значительно снизив тем самым сопротивление атмосферы и расширив полосу обзора. Подобно «Рорсатам», высоты апогея и перигея поддерживались в очень узких пределах, отклоняясь от номинальных значений не более чем на 3 километра, что обеспечивало точное повторение наземной трассы через 61 виток по прошествии каждых 4 суток. Для этого корректирующие включения двигателей малой тяги проводились каждые 2—3 дня[16]. Кратные орбиты используются практически во всех системах космического наблюдения, но из всех советских систем только «Рорсаты» и «Эорсаты» поддерживают свою трассу с такой точностью.
Отсутствие на борту ядерных энергоустановок избавляет от необходимости захоронения «Эорсатов» на высоких орбитах, однако по завершении активного функционирования они все же выполняют маневр ухода с рабочей орбиты, несколько меняя ее высоту, после чего переходят в режим естественного снижения.
До 1987г. в процессе этого снижения большинство спутников взрывалось, зачастую спустя несколько месяцев, причем в ряде случаев отмечалось несколько взрывов через значительные промежутки времени. Возможно, это происходит спонтанно, в результате постепенного разрушения двигательной установки и соединения невыработанных остатков топлива.
Подтверждение того, что задачи обеих систем взаимосвязаны, последовало после шумного инцидента с «Рорсатом» «Космос-954».
В конце октября 1977 г. «Космос-954» прекратил регулярные коррекции орбиты, но перевести его на орбиту захоронения не удалось. По последующим сообщениям ТАСС, 6 января 1978 г. спутник внезапно разгерметизировался, из-за чего бортовые системы вышли из строя [29]. Неуправляемое снижение аппарата под действием верхних слоев атмосферы завершилось 24 января 1978 г. сходом с орбиты и падением радиоактивных обломков па севере Канады.
Помимо международного скандала, авария повлекла за собой длительное прекращение полетов «Рорсатов» для усовершенствования конструкции. Запуски же «Эорсатов» в это время участились и с апреля 1979 г. они тоже стали летать парами. Эти пары тоже сначала были компланарными, но спутники размещались в плоскости со сдвигом на четверть или на половину оборота, что обеспечивало движение вдоль общей трассы с интервалом в 1 или 2 дня. При смещении на половину оборота последовательные витки каждого аппарата пролегали в точности посередине между витками предыдущего, давая наиболее равномерное покрытие, использование же в ряде случаев смещения на четверть оборота позволяло предположить, что полное развертывание операционной системы могло предусматривать размещение четырех спутников одновременно.
Достигнутая длительность активного существования не позволяла, однако, этого добиться, и когда в 1980 г. возобновились запуски «Рорсатов»[17], две системы стали использоваться совместно.