раздел 3.2.3).
3.3.2 Навигационные спутниковые системы
Уже опыт слежения за первым спутником в 1957 г. показал, что измерение доплеровского сдвига частоты радиосигнала, излучаемого движущимся по известной орбите передатчиком, может быть использовано для определения географических координат точки наблюдения.
Достигаемое при использовании космических средств повышение точности навигации было особенно принципиальным для подводных лодок ракетного базирования (ПЛАРБ), поскольку погрешность определения ими своего местоположения ограничивает точность наведения баллистических ракет, находящихся на борту.
В 1958 г. ВМС США приступили к разработке навигационной системы «Транзит», предусматривавшей запуск 6 спутников на круговые полярные орбиты высотой 1000 км. Аналогичная советская система стала развертываться в 1967 г Характерные синхронизированные сигналы, передаваемые навигационными спутниками, не позволяли их спутать ни с какими другими, даже несмотря на то, что конфигурация создаваемой в СССР космической навигационной системы на протяжении почти десятилетия постоянно трансформировалась.
С 1967 по 5970 г. 6 спутников было выведено с космодрома Плесецк носителями С-1 («Космос») на круговые орбиты средней высотой около 775 км и периодом обращения примерно 100 минут. Затем эта серия прекратилась и начались аналогичные запуски на орбиты высотой 1000 км с периодом обращения 104,8-105 минут, обеспечивающие более широкие полосы обзора. На протяжении 1970-1972 гг. была развернута система из трех спутников в отстоящих на 120 градусов орбитальных плоскостях, и в 1972 г. уже начались замены в рамках образованной группировки.
Однако позже в этом же году рабочая орбита была изменена еще раз. Высота ее осталась прежней, 1000 км, но наклонение используемых орбит увеличилось с 74 до 83 градусов и на этих орбитах началось формирование группировки из 3 спутников, отстоящих не на 120, а на 60 градусов друг от друга. Начиная с 1975 г. эта конфигурация была еще раз перестроена, и в завершенном виде система стала по существу копией «Транзита», включая 6 спутников в отстоящих на 30 градусов друг от друга орбитальных плоскостях. Хотя орбиты советских спутников и не стали чисто полярными, высота в 1000 километров достаточна для того, чтобы спутники могли наблюдаться из любой точки поверхности Земли.
В 1976 г. наряду с группировкой из 6 спутников начала формироваться еще одна система из 4 аналогичных, аппаратов. Они выводились на орбиты такой же высоты и наклонения, но их плоскости отстояли друг от друга не на 60, а на 45 градусов. Наблюдения Кеттерингской группы слежения показывали, что все эти спутники вещают на одной частоте - 150,00 МГц, отличаясь друг от друга только идентификатором, плоскости орбиты, тогда как все 6 прежних плоскостей характеризуются индивидуальными частотами передач, смещенными друг относительно друга на 30 кГц.
Объяснение появилось в 1978 г., когда третий представитель новой группы - «Космос-1000» - был объявлен предназначенным для навигации судов морского и рыболовного флота СССР. Новая подгруппа была таким образом отождествлена как «гражданская» система и впоследствии получила официальное название «Цикада». Существование же второй подгруппы по-прежнему официально не комментировалось, подтверждая ее военное назначение.
Вместе с тем, обе подсистемы существуют не независимо: восходящие узлы орбит «гражданских» спутников постоянно поддерживаются в противоположном полушарии по отношению к восходящим узлам «военных». Это обстоятельство, безразличное при использовании только одной группы спутников, расширяет возможности пользователей, способных принимать сигналы обеих групп.
С 1982 г. некоторые спутники системы «Цикада» оснащаются дополнительными ретрансляторами для приема сигналов аварийных радиобуев международной системы поиска аварийных судов и самолетов КОСПАС-SARSAT. Такая модификация с 1989 г. запускается под именем «Надежда». Опубликованные фотографии спутников системы «Цикада» (рис. 3.5) позволяют представить и внешний вид их «военных» партнеров - цилиндрический корпус со сферическими днищами, «завернутый» в солнечные батареи, со штангой гравитационного стабилизатора на одном конце и развертываемыми на орбите антеннами - на другом.
В последние 10 лет среднее время замены спутников в «военной» подгруппе составляет 16 месяцев, но как и в случае спутников связи, запуск нового не обязательно вызван поломкой предыдущего. Если же спутник неожиданно выходит из строя, то вместо него может временно включаться находящийся в той же плоскости более старый. Так, в конце 1988 г. «Космос-1891» был временно заменен выведенным ранее из эксплуатации «Космосом-1759 до запуска в феврале 1989 Космоса-2004», а «Космос-1802» реактивизировался для замены «Космоса-1934», вышедшего из строя через 9 месяцев после старта.
Более частое обновление военной, части системы в сочетании с различием численного состава групп приводит к тому, что на 1-2 ежегодных пуска «гражданских» навигационных спутников приходится 4-5 «военных». Всего же до конца 1991 г. для «военной» системы было запущено 99 спутников, а для «гражданской» - 22 (см. табл. 3,7).
Объявленная точность определения местоположения с помощью системы «Цикада» составляет по различным источникам от 80-100 до 100-200 метров, что соответствует данным, опубликованным для «Транзита» - от 60 до 130 м в диапазоне углов возвышения спутника от 26 до 66 градусов [9].
Для гражданских целей этою вполне достаточно, но развитие потребностей наведения новых систем вооружений стимулировало разработку второго поколения навигационных спутниковых систем. В отличие от предыдущих они рассчитаны на получение не двух, а трех координат пользователя, а также трех компонент его вектора скорости.
Добиться этого позволяет одновременное определение расстояния до нескольких спутников по запаздываниям сигналов от их тщательно синхронизированных бортовых часов. В США такая система, получившая название «Navstar/GPS» начала испытываться ВВС в 1978 г.
В Советском Союзе испытания новой «Глобальной навигационной спутниковой системы» (ГЛОНАСС) начались в 1982 г. Используемая методика требует нахождения в любой момент времени в поле зрения каждого пользователя не менее 4 спутников, поэтому высоты орбит и количество спутников в системах второго поколения значительно увеличены. Как в советской, так и в американской системах применены круговые орбиты высотой около 20 тысяч километров и периодом обращения около 12 часов, но если система «Навстар» предусматривает размещение 18 спутников в 6 плоскостях, отстоящих друг от друга на 60 градусов, в СССР было решено ограничиться тремя плоскостями, а количество спутников увеличить до 21.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33
3.3.2 Навигационные спутниковые системы
Уже опыт слежения за первым спутником в 1957 г. показал, что измерение доплеровского сдвига частоты радиосигнала, излучаемого движущимся по известной орбите передатчиком, может быть использовано для определения географических координат точки наблюдения.
Достигаемое при использовании космических средств повышение точности навигации было особенно принципиальным для подводных лодок ракетного базирования (ПЛАРБ), поскольку погрешность определения ими своего местоположения ограничивает точность наведения баллистических ракет, находящихся на борту.
В 1958 г. ВМС США приступили к разработке навигационной системы «Транзит», предусматривавшей запуск 6 спутников на круговые полярные орбиты высотой 1000 км. Аналогичная советская система стала развертываться в 1967 г Характерные синхронизированные сигналы, передаваемые навигационными спутниками, не позволяли их спутать ни с какими другими, даже несмотря на то, что конфигурация создаваемой в СССР космической навигационной системы на протяжении почти десятилетия постоянно трансформировалась.
С 1967 по 5970 г. 6 спутников было выведено с космодрома Плесецк носителями С-1 («Космос») на круговые орбиты средней высотой около 775 км и периодом обращения примерно 100 минут. Затем эта серия прекратилась и начались аналогичные запуски на орбиты высотой 1000 км с периодом обращения 104,8-105 минут, обеспечивающие более широкие полосы обзора. На протяжении 1970-1972 гг. была развернута система из трех спутников в отстоящих на 120 градусов орбитальных плоскостях, и в 1972 г. уже начались замены в рамках образованной группировки.
Однако позже в этом же году рабочая орбита была изменена еще раз. Высота ее осталась прежней, 1000 км, но наклонение используемых орбит увеличилось с 74 до 83 градусов и на этих орбитах началось формирование группировки из 3 спутников, отстоящих не на 120, а на 60 градусов друг от друга. Начиная с 1975 г. эта конфигурация была еще раз перестроена, и в завершенном виде система стала по существу копией «Транзита», включая 6 спутников в отстоящих на 30 градусов друг от друга орбитальных плоскостях. Хотя орбиты советских спутников и не стали чисто полярными, высота в 1000 километров достаточна для того, чтобы спутники могли наблюдаться из любой точки поверхности Земли.
В 1976 г. наряду с группировкой из 6 спутников начала формироваться еще одна система из 4 аналогичных, аппаратов. Они выводились на орбиты такой же высоты и наклонения, но их плоскости отстояли друг от друга не на 60, а на 45 градусов. Наблюдения Кеттерингской группы слежения показывали, что все эти спутники вещают на одной частоте - 150,00 МГц, отличаясь друг от друга только идентификатором, плоскости орбиты, тогда как все 6 прежних плоскостей характеризуются индивидуальными частотами передач, смещенными друг относительно друга на 30 кГц.
Объяснение появилось в 1978 г., когда третий представитель новой группы - «Космос-1000» - был объявлен предназначенным для навигации судов морского и рыболовного флота СССР. Новая подгруппа была таким образом отождествлена как «гражданская» система и впоследствии получила официальное название «Цикада». Существование же второй подгруппы по-прежнему официально не комментировалось, подтверждая ее военное назначение.
Вместе с тем, обе подсистемы существуют не независимо: восходящие узлы орбит «гражданских» спутников постоянно поддерживаются в противоположном полушарии по отношению к восходящим узлам «военных». Это обстоятельство, безразличное при использовании только одной группы спутников, расширяет возможности пользователей, способных принимать сигналы обеих групп.
С 1982 г. некоторые спутники системы «Цикада» оснащаются дополнительными ретрансляторами для приема сигналов аварийных радиобуев международной системы поиска аварийных судов и самолетов КОСПАС-SARSAT. Такая модификация с 1989 г. запускается под именем «Надежда». Опубликованные фотографии спутников системы «Цикада» (рис. 3.5) позволяют представить и внешний вид их «военных» партнеров - цилиндрический корпус со сферическими днищами, «завернутый» в солнечные батареи, со штангой гравитационного стабилизатора на одном конце и развертываемыми на орбите антеннами - на другом.
В последние 10 лет среднее время замены спутников в «военной» подгруппе составляет 16 месяцев, но как и в случае спутников связи, запуск нового не обязательно вызван поломкой предыдущего. Если же спутник неожиданно выходит из строя, то вместо него может временно включаться находящийся в той же плоскости более старый. Так, в конце 1988 г. «Космос-1891» был временно заменен выведенным ранее из эксплуатации «Космосом-1759 до запуска в феврале 1989 Космоса-2004», а «Космос-1802» реактивизировался для замены «Космоса-1934», вышедшего из строя через 9 месяцев после старта.
Более частое обновление военной, части системы в сочетании с различием численного состава групп приводит к тому, что на 1-2 ежегодных пуска «гражданских» навигационных спутников приходится 4-5 «военных». Всего же до конца 1991 г. для «военной» системы было запущено 99 спутников, а для «гражданской» - 22 (см. табл. 3,7).
Объявленная точность определения местоположения с помощью системы «Цикада» составляет по различным источникам от 80-100 до 100-200 метров, что соответствует данным, опубликованным для «Транзита» - от 60 до 130 м в диапазоне углов возвышения спутника от 26 до 66 градусов [9].
Для гражданских целей этою вполне достаточно, но развитие потребностей наведения новых систем вооружений стимулировало разработку второго поколения навигационных спутниковых систем. В отличие от предыдущих они рассчитаны на получение не двух, а трех координат пользователя, а также трех компонент его вектора скорости.
Добиться этого позволяет одновременное определение расстояния до нескольких спутников по запаздываниям сигналов от их тщательно синхронизированных бортовых часов. В США такая система, получившая название «Navstar/GPS» начала испытываться ВВС в 1978 г.
В Советском Союзе испытания новой «Глобальной навигационной спутниковой системы» (ГЛОНАСС) начались в 1982 г. Используемая методика требует нахождения в любой момент времени в поле зрения каждого пользователя не менее 4 спутников, поэтому высоты орбит и количество спутников в системах второго поколения значительно увеличены. Как в советской, так и в американской системах применены круговые орбиты высотой около 20 тысяч километров и периодом обращения около 12 часов, но если система «Навстар» предусматривает размещение 18 спутников в 6 плоскостях, отстоящих друг от друга на 60 градусов, в СССР было решено ограничиться тремя плоскостями, а количество спутников увеличить до 21.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33