Институт Берга работает над созданием более совершенных бортовых и наземных средств космического радиоэлектронного аблюдения 6го поколения
4 октября 1957 года в 22 час 28 мин Советский Союз стартом первого в мире искусственного спутника Земли открыл новую эру в истории человечества – эру освоения космического пространства. Запуск первого спутника в СССР стал отправной точкой в создании космических средств и систем радиоэлектронного наблюдения.
Первый искусственный спутник («ПС1»), несмотря на свою простоту, позволил подтвердить расчеты и технические решения, реализованные на этом космическом аппарате; провести частичные ионосферные исследования распространения радиосигналов; определить плотность верхних слоев атмосферы и как она влияет на полет аппарата; исследовать условия работы бортовой аппаратуры.
Полученные результаты запуска спутника «ПС1» легли в основу обсуждений учеными и ведущими специалистами ЦНИРТИ о возможности ведения радиотехнического наблюдения из космического пространства.
П. С. Плешаков (будущий министр радиопромышленности СССР) и такие инженеры высокой квалификации, как М. Х. Заславский, А. Г. Рапопорт, Л. Ю. Блюмберг, А. В. Загорянский, Л. М. Табачников, Е. Е. Фридберг первыми оценили необходимость и перспективы создания космических средств радиоэлектронного наблюдения. Большая заслуга в постановке и организации работ по созданию средств КРЭН принадлежит П. С. Плешакову, который смог убедить руководителей различных министерств и ведомств в необходимости создания и применения средств КРЭН.
Создание космических средств и систем радиоэлектронного наблюдения началось в ЦНИРТИ в 1959 году и продолжается по настоящее время.
Историю создания и развития космических средств и систем радиоэлектронного наблюдения (КРЭН) можно условно разбить на пять основных этапов, а с технической точки зрения – на 5 поколений.
I этап – средства КРЭН 1го поколения. В период с 1959 по 1961 годы в АО «ЦНИРТИ им. академика А. И. Берга» (ранее ЦНИРТИ) была разработана первая аппаратура космического радиоэлектронного наблюдения «Куст-12», которая устанавливалась в качестве попутной нагрузки на космический аппарат фотонаблюдения «Зенит-2» и была предназначена для проверки возможности ведения радионаблюдения за мощными наземными РЛС.
КА «Зенит-2» разрабатывался в КБ1 (ныне ОАО «Ракетно-космическая корпорация «Энергия») под руководством С. П. Королева. Успешный экспериментальный запуск КА «Зенит-2» состоялся 26 апреля 1962 года.
Всего в рамках проведения летно-конструкторских испытаний и штатной эксплуатации запуск КА «Зенит2» проводился 81 раз, 7 запусков из которых закончились аварией ракеты-носителя на активном участке. Последний запуск состоялся 12 мая 1970 года. Главным конструктором аппаратуры «Куст12» был А. В. Загорянский. В данной работе принимал активное участие П. С. Плешаков.
Первый запуск КА «Зенит-2» с аппаратурой «Куст-12» подтвердил возможность приема и анализа излучения наземных РЛС. Использование аппаратуры «Куст12» показало, что сигналы наземных станций принимаются в космосе, при этом на прием и анализ сигналов практически не влияют ни ионосфера, ни грозовые разряды атмосферного происхождения.
На борту КА принятая информация записывалась на проволоку, которая затем сбрасывалась в зоне видимости наземных пунктов приема и далее дешифрировалась. Так как КА «Зенит-2» был аппаратом комплексного наблюдения, то для обеспечения режимных требований на нем была установлена система аварийного подрыва, которая определяла место посадки спускаемого аппарата – на своей территории или на чужой.
На основе опыта создания бортовой аппаратуры «Куст-12» в период с 1961 по 1966 гг. была разработана первая система КРЭН. На борту КА «ДСК-40» устанавливалась бортовая аппаратура радиоэлектронного наблюдения «Куст-40» и бортовая аппаратура передачи информации «Трал-К» (разработка ОКБ МЭИ). На наземном приемном комплексе принятую с КА информацию предполагалось обрабатывать на ЭВМ «Минск-16». Для обработки информации были разработаны соответствующие алгоритмы и программы.
Главным конструктором аппаратуры «Куст-40» был Л. Ю. Блюмберг. Из-за двух неудачных запусков КА «ДСК-40» дальнейшие работы по данному изделию были прекращены, однако, полученный опыт в дальнейшем был использован при создании системы «Целина-О».
В 1960 году были начаты работы по созданию морской космической системы радионаблюдения «Легенда». Головной организацией по созданию системы в целом и ракетно-космического комплекса было определено ОКБ52 (НПО «Машиностроение»). Головной организацией по созданию наземных и бортовых средств управления было определено КБ1, а, начиная с 1973 года, работы по системе в целом проводились под руководством ЦНИИ «Комета», которое выделилось из КБ1.
После завершения работ по аванпроекту на систему «Легенда» в 1961 году в ЦНИРТИ была начата разработка бортовой аппаратуры радиоэлектронного наблюдения «Кортик», которая должна была не только принимать и анализировать сигналы РЛС, но и определять пеленги источников этих сигналов.
Главным конструктором комплекса был назначен М. Х. Заславский, а главным конструктором бортовой аппаратуры – А. Г. Рапопорт.
Однако в 1967 году в связи с началом разработки системы «Целина-О» и из-за перегрузки предприятия другими заказами работа по дальнейшему созданию аппаратуры «Кортик» была передана в Калужский филиал ЦНИРТИ – КНИРТИ (главный конструктор – В. Л. Гречка).
В рамках системы «Легенда» было разработано два типа КА:
— «активный», с бортовой РЛС и атомным источником тока на борту (КА «УСА»);
— «пассивный», с аппаратурой радиотехнического наблюдения и солнечным источником тока (КА «УСП»).
После проведения летных испытаний космических аппаратов «УСА» и «УСП», система «Легенда» в 1979 году была принята в штатную эксплуатацию, которая продолжалась до марта 2008 года.
II этап – средства КРЭН 2-го поколения. В период с 1964 по 1970 гг. была создана первая система КРЭН «Целина-О» (обзорная), которая состояла из двух функционально различных комплексов – специального, решающего целевые задачи приема, обработки и представления информации, и ракетно-космического, обеспечивающего запуск КА ракетой-носителем и управление КА.
Головным по ракетному комплексу стало КБ «Южное» в г. Днепропетровске (генеральный конструктор В. М. Ковтуненко), а головным по созданию системы и специального комплекса – ЦНИРТИ (главный конструктор М. Х. Заславский).
Главным конструктором комплекса обзорного радиотехнического наблюдения (КРТН) был назначен С. Ф. Ракитин. Система «Целина-О» позволяла в обзорном режиме в широком диапазоне частот производить прием, анализ и определение типов сигналов. На борту КА была установлена аппаратура радионаблюдения К41 (К41М), которая по отношению к ранее созданной аппаратуре К12 и К40 имела расширенный в два раза диапазон наблюдения и отличалась повышенной чувствительностью.
Для обеспечения перекрытия диапазона частот в соотношении 36:1 было разработано приемное устройство с перестраивающимися в широком диапазоне частот гетеродинами. Для уменьшения массы и габаритов бортовой аппаратуры были разработаны и использованы плоские модули. Информация, принимаемая КА, с помощью аппаратуры «ТралИК1» (ОКБ МЭИ, директор А. Ф. Богомолов) передавалась на наземный пункт, где она обрабатывалась на ЭВМ типа «Клен».
Аппаратура радионаблюдения К41 и аппаратура передачи информации «ТралИК1» устанавливались на КА 11Ф616М, который разрабатывался в КБ «Южное». КА имел вес 430 кг и выводился на круговую орбиту высотой примерно 530 км с наклонением в плоскости экватора 74 град. и периодом обращения на орбите приблизительно 85 мин. Время активного существования аппарата составляло 6 месяцев.
Летные испытания комплекса «Целина-О» начались в январе 1968 года и завершились в 1970 году. С 1971 по 1984 годы система «Целина-О» находилась в эксплуатации. В ходе эксплуатации комплекса «Целина-О» бортовая аппаратура К41 была модернизирована (К41М), в результате чего был расширен частотный диапазон в два раза (до соотношения 70:1).
Всего за период с 30.10.1967 по 31.03.1982 годы с космодрома Плесецк на космическую орбиту было выведено 39 КА 11Ф616М («Целина-О»).
III этап – средства КРЭН 3-го поколения. На третьем этапе создания космических средств радиоэлектронного наблюдения с некоторым сдвигом по времени по отношению к созданию системы «Целина-О» в период с 1965 по 1974 годы проводились разработка и испытания системы «Целина-Д» (детальная).
Перед системой «Целина-Д» ставилась сложная задача – проводить не только анализ принятых сигналов и определять географические координаты источника их излучения, но и оценку целевого применения как специальной бортовой аппаратуры радионаблюдения «Бриг», разработанной в ЦНИРТИ, так и бортовой аппаратуры передачи информации «ТралИК2», разработанной ОКБ МЭИ, на наземный пункт приема и обработки информации.
Указанная аппаратура размещалась на КА 11Ф619, который разрабатывался в КБ «Южное», имел вес 1750 кг и выводился на круговую орбиту высотой приблизительно 600700 км с наклонением в плоскости экватора 82 град. и периодом обращения на орбите примерно 98 мин. Время активного существования аппарата – 6 месяцев.
Для стабилизации положения КА11Ф619 на орбите в процессе его полета в состав его служебных систем дополнительно была введена гравитационная система стабилизации и астросистема индикации положения. Интегральная информация о пеленге источника излучения, положении КА на орбите и направлении его осей передавалась на наземный пункт, где с помощью программно-алгоритмического обеспечения производилось определение не только географических координат источников радиоизлучения, но и оценивалась работоспособность специальной бортовой аппаратуры.
Разработкой бортовой аппаратуры «Бриг» для комплекса «Целина-Д» руководил главный конструктор А. Г. Рапопорт.
Летные испытания комплекса «Целина-Д» начались в конце 1970 года, а в 1974 году система КРЭН «Целина-Д» была принята в эксплуатацию, которая продолжалась до 1993 года.
Всего за период с 18.12.1970 по 25.12.1992 годы с космодрома Плесецк на космическую орбиту было выведено 70 КА 11Ф619 («Целина-Д»).
IV этап – 4-е поколение средств КРЭН. Создание системы «Целина-2» явилось дальнейшим шагом в развитии систем КРЭН. Космическая система «Целина-2», созданная в период с 1976 по 1988 годы, совмещала в себе не только функции обзорного и детального радионаблюдения, но и позволяла передавать данные с КА на наземные пункты приема и обработки информации как непосредственно, так и через КА-ретранслятор «Гейзер», что существенно повышало ее оперативные характеристики. Кроме того, в бортовой специальной аппаратуре «Корвет» был в три раза расширен диапазон наблюдения, повышена точность определения координат источников излучения и параметров принимаемых сигналов.
Для передачи информации с КА на наземные пункты приема и обработки использовалась бортовая аппаратура запоминания и передачи информации «ТралИК3», разработанная ОКБ МЭИ (директор – академик А. Ф. Богомолов).
Срок активного существования КА 11Ф644 и его бортовой аппаратуры был увеличен до 1 года. Масса КА составляла 3200 кг, а масса бортового специального комплекса 1120 кг. Полоса обзора при ведении детального наблюдения КА 11Ф644, имевшего орбиту с высотой 870 км и наклонением 71 град. значительно увеличилась. В наземном сегменте системы «Целина-2» использовалось два наземных пункта приема и обработки информации.
Главным конструктором комплекса «Целина-2» был назначен М. Х. Заславский, а главным конструктором бортовой аппаратуры – А. Г. Рапопорт.
Для вывода КА 11Ф644 на орбиту в КБ «Южное» разрабатывалась ракета-носитель среднего класса 11К77. В связи с задержкой создания РН 11К77 («Зенит-2») первые два запуска КА 11Ф644 были осуществлены с помощью РН «Протон-К», а последующие – с помощью РН 11К77.
Летные испытания системы «Целина-2» начались 28 сентября 1984 года, а в 1988 году она была принята в эксплуатацию. 29 июня 2007 года был произведен последний 17-й запуск КА 11Ф644 системы «Целина-2», который использовался по своему целевому назначению в течение 8,5 лет при гарантийном сроке активного существования аппарата 1 год. Особенностью последнего КА 11Ф644 являлось то, что в бортовой аппаратуре «Корвет» была установлена бортовая вычислительная машина с цифровой обработкой принимаемых сигналов.
Всего за период с 28.09.1984г. по 29.06.2007 годы с космодрома Байконур на космическую орбиту было выведено 17 КА 11Ф644 («Целина-2»), из которых 2 КА были выведены ракетой-носителем (РН) «Протон-К», а остальные 15 – РН «Зенит-2».
За большой личный вклад в создание космических средств и систем радионаблюдения «Куст-12 (40)», «Целина-О», «Целина-Д», «Целина-2», сотрудникам института Ю. Н. Мажорову, П. А. Маркову, Г. И. Пивко, П. С. Плешакову, А. Г. Рапопорту была присуждена Ленинская премия, а сотрудники В. Н. Байков, Е. Т. Гавриленко, А. В. Загорянский, М. Х Заславский, П. С. Плешаков, С. Ф. Ракитин, А. Г. Рапопорт, Л. М. Табачников, В. Г. Федоров, Е. Е. Фридберг были удостоены звания лауреатов Государственной премии.
Большая группа разработчиков системы и ее составных частей была награждена орденами и медалями.
V этап – 5-е поколение средств КРЭН.
Опыт, накопленный в процессе создания и эксплуатации космических средств и систем радионаблюдения «Куст-12(40)», «Целина-О», «Целина-Д», «Целина-2», «Целина-Р», а также системы МКРЦ, позволил приступить в 1993 году к созданию космической системы радиоэлектронного наблюдения 5-го поколения – «Лиана».
Головная роль по разработке системы «Лиана» в целом, бортовых и наземных специальных комплексов системы была возложена на ЦНИРТИ, а создание космических комплексов – на «КБ «Арсенал» имени М. В. Фрунзе».
Эскизный проект создания системы «Лиана» был разработан в 1994 году. Он показал, что для решения поставленных заказчиком задач должны быть созданы два типа КА и, соответственно, две подсистемы – «Лотос» и «Пион».
Система «Лиана» является сложной территориально распределенной системой, которая работает на двух потребителей, совмещая при этом единые (схожие) и в то же время различные задачи радионаблюдения, позволяя входящим в ее состав подсистемам (в случае необходимости) в известной мере дублировать друг друга.
Многоцелевой характер решаемых системой задач, высокие требования потребителей к ТТХ системы, предопределили функциональную сложность разрабатываемых средств.
Однако следует отметить, что облик отдельных составных частей системы «Лиана» по различным причинам неоднократно менялся. Так, генеральным заказчиком 28.04.1997 года было принято решение об использовании ракеты-носителя «Союз2» в системе «Лиана» вместо РН 11К77 (КБ «Южное») украинского производства.
В январе-феврале 2002 года межведомственная рабочая группа (МРГ) в соответствии с совместным решением генерального заказчика и генерального директора Росавиакосмоса (впоследствии «Федеральное космическое агентство») провела анализ состояния дел по созданию космических комплексов системы «Лиана» с целью выработки предложений, направленных на сокращение сроков и затрат на ее создание. По итогам работы было принято решение об использовании в системе «Лиана» космической платформы «Кобальт-РесурсДК».
Указанные мероприятия позволили сократить не только сроки создания космических комплексов системы «Лиана», но и существенно улучшить массогабаритные характеристики бортовых специальных комплексов (БСК) космических аппаратов «Лотос» и «Пион».
Степень использования конструкторско-технологического задела КА «Лотос» № 1 на космических аппаратах «Лотос» № 2 и «Пион» № 1 с минимальными доработками составила около 70%, а 75% материальной части, разрабатываемой для КА «Лотос» № 2 вновь будет использовано в составе КА «Пион» № 1.
Составные части космических комплексов и наземных специальных комплексов не претерпели каких-либо принципиальных изменений и по-прежнему оставались унифицированными.
Наземные специальные комплексы потребителей оснащаются серийным оборудованием и унифицированы между собой. Основное отличие наземных средств состоит в комплектности поставляемого оборудования, ввиду определенного различия решаемых задач.
Главным конструктором системы «Лиана» был назначен А. А. Лебедь, позднее – М. М. Крутов; заместителями главного конструктора – С. Ф. Ракитин, А. И. Зотов; главными конструкторами бортовой специальной аппаратуры «Барс» подсистемы «Лотос» – Ю. Н. Харитонов, позднее – М. М. Крутов и М. В. Фесенко; по наземному специальному комплексу – Э. Ф. Мешков, впоследствии – В. М. Рогов; по специальному программно-алгоритмическому комплексу – Сыроелов Е. М.
КА «Лотос» № 1 («Космос2455») с помощью ракеты-носителя «Союз» был запущен 20.11.2009 года в 13.44.00 декретного московского времени, прошел летно- конструкторские испытания, отработав на орбите 5 лет и 2 месяца при гарантийном сроке активного существования три года. Имевшие место недоработки были учтены при создании КА «Лотос-С» № 2.
Основное отличие КА «Лотос» № 2 от КА «Лотос» № 1 состоит в более широком диапазоне наблюдения; возможности приема узкополосных сигналов, усовершенствованной конструкции космического аппарата; увеличенном сроке активного существования до 5 лет и использовании для вывода на орбиту ракеты-носителя «Союз2» (этапа 1б) вместо ракеты-носителя «Союз».
КА «Лотос» № 2 («Космос-2502») был запущен на орбиту 25.12.2014 года в 06.01.13 декретного московского времени, успешно прошел летные испытания в полном объеме, однако, в ходе полета выявилась необходимость повышения надежности некоторых узлов и устройств бортовой аппаратуры, что вызвало необходимость оперативной их доработки для КА «Лотос» № 3.
Проведенные испытания КА «Лотос» № 1 и № 2 показали правильность построения подсистемы «Лотос» и соответствие достигнутых характеристик, заданных в тактико-техническом задании.
КА «Пион» № 1 позволяет вести одновременное наблюдение по «пассивным» каналам приема широкополосных и узкополосных сигналов в режиме разделения времени с радиолокационным наблюдением. КА «Пион» № 1 не имеет аналогов в мире.
КА «Пион» № 1 в настоящее время находится на этапе сборки и подготовки к летно-конструкторским испытаниям. Бортовой специальный комплекс КА «Пион» № 1 создает АО «НИИ «Вектор» в кооперации с АО «Концерн «Вега» и АО «ОКБ МЭИ» при головной роли ЦНИРТИ.
При этом:
АО «НИИ «Вектор» создает бортовую аппаратуру приема, обработки и управления, отвечая за весь БСК в целом (главный конструктор В. В. Юферев);
АО «Концерн «Вега» создает бортовой радиолокатор с синтезированной апертурой (главный конструктор В. Э. Турук, впоследствии А. В. Енютин);
АО «ОКБ МЭИ» создает рефлектор для антенны РСА (главный конструктор В. А. Пантелеев) и поставляет для бортовых специальных комплексов КА «Лотос» и КА «Пион» бортовую аппаратуру передачи информации (главные конструкторы – А. В. Чекин, В. В. Грязнов, С. Н. Карахтанов).
Наземный специальный комплекс. По мере совершенствования бортовых средств космического радиоэлектронного наблюдения в состав бортовых специальных комплексов КА космических систем «Целина-О», «Целина-Д», «Целина-2» стала входить и бортовая аппаратура передачи информации, которая существенно повышала оперативность доставки информации потребителю.
На этапах создания и эксплуатации систем «Целина-О» и «Целина-Д» информация с КА передавалась на НИП-14, где она принималась приемной аппаратурой «Трал-К1» или «Трал-К2» и предварительно обрабатывалась на ЭВМ типа «Клен-1». Далее обработанная информация передавалась по наземным каналам связи в Центр для окончательной обработки на ЭВМ типа «Клен-2».
В системе «Целина-2» передача информации с КА 11Ф644 осуществлялась с помощью бортовой аппаратуры «Трал-ИК3», а прием на наземном пункте – аппаратурой «Трал-К3». Принципиальным отличием тракта передачи информации «КА-Земля» явилось то, что для приема информации с КА системы «Целина-2», начиная с 1974 года, был специально создан наземный специальный комплекс, в состав которого входили два новых пункта приема информации – объекты «Крона» и «Байкал», а также реконструированный Центр обработки информации.
Объекты «Крона» и «Байкал» принимали информацию с космических аппаратов 11Ф644 системы «Целина-2». После ее предварительной обработки полученные результаты передавали по системе передачи данных с использованием аппаратуры «Резеда», разработанной ЦНИИС Министерства связи в Центр обработки информации.
В задачи Центра входила вторичная обработка принятой информации и передача результатов обработки конечному потребителю, подготовка программ управления бортовыми специальными комплексами космических аппаратов и средствами НСК.
Наземные объекты были оборудованы вычислительной техникой серии ЕС ЭВМ. Было разработано общее и специальное программное обеспечение по обработке информации.
Главным конструктором НСК был назначен В. Н. Байков, впоследствии Э. Ф. Мешков, а заместителями главного конструктора – С. А. Казаков (по общему программному обеспечению), А. И. Зотов (по средствам обработки и передачи информации), впоследствии К. Г. Бабаджанян, В. М. Коршиков (по аппаратуре функционального контроля и документирования) и О. М. Дымов (по общим вопросам).
Коллектив по разработке специального программно-алгоритмического обеспечения возглавлял Л. И. Зайдман.
За разработку комплекса программ обработки специальной информации космического радионаблюдения Е. М. Сыроелов, В. Ф. Блохина, З. И. Бобкова, В. М. Заславский, Л. Е. Моргунова, Е. И. Дудукина и В. В. Захарова были удостоены звания лауреатов премии Ленинского комсомола.
В 2003 году наземный специальный комплекс претерпел модернизацию, которая заключалась в переходе от использования вычислительных машин серии ЕС ЭВМ к более производительным и менее габаритным персональным вычислительным машинам серии IBM РС, в связи с чем было полностью переработано общее и специальное программное обеспечение приема, обработки и представления информации.
Наземный специальный комплекс подсистемы «Лотос» системы «Лиана», несмотря на общую схожесть, существенно отличается от НСК системы «Целина-2». В качестве вычислительных средств широко используются современные вычислительные ПЭВМ и сервера, локальные сети, средства отображения информации, новые операционные системы. Создаваемые вычислительные системы имеют защиту от несанкционированного доступа.
При разработке специального программно-алгоритмического комплекса НСК подсистемы «Лотос» в полной мере были учтены самые лучшие наработки, полученные при создании специальных программно-алгоритмических комплексов систем «Целина-Д» и «Целина-2» и тот богатый опыт, который был получен при их эксплуатации. Кроме того, разработан и внедрен ряд новых комплексов программ в соответствии с требованиями, заданными в ТТЗ на создание системы «Лиана».
В настоящее время ЦНИРТИ совместно с предприятиями кооперации работает над созданием более совершенного 6-го поколения бортовых и наземных средств космического радиоэлектронного наблюдения в интересах различных потребителей.