Текст
                    ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР АКАДЕМИЯ НАУК СССР
ПО НАУКЕ И ТЕХНИКЕ
ВСЕСОЮЗНЫЙ ИНСТИТУТ НАУЧНОЙ И ТЕХНИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ
(ВИНИТИ)
Для служебного пользования
Экз. М
ЗАРУБЕЖНЫЕ КОСМИЧЕСКИЕ
КОМПЛЕКСЫ И СИСТЕМЫ
РЕФЕРАТИВНЫЙ СБОРНИК
Издается 1 раз в месяц
Выпуск 6
МОСКВА 1988


ОБЪЕДИНЕННАЯ РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ информационных изданий по астрономии, геодезии, исследованиям космического пространства и Земли из космоса Главный редактор: акад. Р. 3. СЛГДЕЕВ Члены редакционной коллегии: проф. Т. А. Агекян, акад. В. А. Амбарцумян, д. ф.-м. н. Ю. В. Батраков, проф. £. Д. Большаков, чл.-корр. АН СССР Ю. Д. Буланже, к. т. н. В. Д. Власов, проф. В. Г. Горбацкий, к. ф.-м. н. Р. А. Гуляев, д. ф.-м. н. А. А. Гурштейн, д. т. н. Я. Л. Зиман, акад. К. Я. Кондратьев, к. ф.-м. н. Э. В. Кононович, д. ф.-м. н. А. П. Кропоткин, проф. А. Г. Масевич, проф. М. Я. Маров, д. ф.-м. н. Д. И. Нагирнер, проф. И. Д. Новиков, проф. Л. П. Пеллинен, проф. В. В. Подобед, к. х. н. Л. Д. Ревина (ученый секретарь редколлегии), к. ф.-м. н. Я. Я. Самусь, проф. В. А. Сарычев, д. ф.-м. н. В. И. Слыш, акад. В. Д. Соболев, д. ф.-м. н. В. В. Усов, к. ф.-м. н. В. Г. Шамаев, д. ф.-м. н. В. В. Шевченко, к. ф.-м. н. К. Б. Шингарева, к. ф.-м. н. И. С. Щербина-Самойлова (зам. главного редактора), д. ф.-м. н. Э. В. Эргма Научный редактор — к. т. н. Б. И. Ермишкин © ВИНИТИ, 1988
ПРОГРАММЫ И ПРОЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 1. Долгосрочные программы космических исследований Во второй половине 20-го столетия все развитые в промышленном отношении страны развернули широкомасштабные космические исследования, пройдя за короткий исторический срок сложный путь от запуска единичных небольших спутников до полетов на Луну и создания орбитальных долговременных лабораторий. Первенство в космических исследованиях, ставших важным политико-экономическим фактором национальной и международной деятельности, занимают СССР и США. Вместе с тем важные проблемы, связанные с освоением космоса, решают западноевропейские страны, а также КНР, Индия, Япония и др. В настоящее время в ряде стран прорабатываются долгосрочные программы космических исследований, которые будут осуществляться в период до 2025 года. Так управление ESA предполагает до конца столетия завершить разработку новой материальной части для космических полетов, включая ракету-носитель «Ариан-5» МВКА «Гермес», а также орбитальный комплекс «Колумб», в состав которого войдет отделяющийся модуль MTFT — исходный элемент будущей европейской космической станции. На этой базе предполагается осуществить программу изучения космических излучений с помощью двух астрономических обсерваторий, ведущих наблюдения в рентгеновском диапазоне и в дальней ИК-области. Далее предполагается послать к одной из комет зонд, способный совершить посадку на ядро кометы и отправить на Землю образцы ее вещества. Семейство из пяти спутников будет использовано для изучения взаимовлияния Солнца и Земли. Программа наблюдений Земли из космоса будет включать изучение метеорологических условий, океанографические исследования, определение геодезических условий в отдельных районах. Будет продолжено изучение невесомости с точки зрения ее влияния на организм человека, и в целях возможного создания новых высокочистых материалов. Примерно аналогичная программа разрабатывается и в США, с той однако разницей, что бюджет НАСА на космические исследования примерно в семь раз превышает бюджет ESA. 1* — 3 —
В то же время текущие американские космические программы затормозились примерно на три года в связи с катастрофой МВКА «Спейс Шаттл» и отсутствием других носителей. На период до 2015 года Академия наук США разработала программу космических исследований по шести направлениям: 1. Изучение эволюции Земли и ее климата с учетом необратимых изменений, вызываемых промышленной и другой деятельностью человека. 2. Изучение Солнечной системы и обращающихся в ее системе небесных тел — планет, спутников, астероидов и комет, с помощью различных зондов и космических аппаратов. 3. Изучение Солнца, главным образом, как источника светового излучения. 4. Астрономические наблюдения, имеющие целью лучше понять как образовалась наша Вселенная, и установить по возможности наличие планет у других звезд. 5. Изучение проблем фундаментальной физики и материаловедения с помощью космических станций. 6. Проблемы биологии и медицины в применении к человеку, находящемуся в космосе длительное время. Кроме того американская программа дальних космических исследований предусматривает практические мероприятия: — высадку на Луне роботов в 2000 г. и людей в 2005 г., с целью организации постоянной лунной базы, которая может войти в строй к 2020 г.; — освоение Марса с 2012 (роботы)—2015 (люди) гг. по 2028 г. (база). Что касается других стран, то Япония, разработавшая ракеты-носители Н-1 и Н-2, предполагает в ближайшие годы вложить до 40 млрд долл. в проект МВКА, а также создать до 2000 г. орбитальную станцию. Аналогичные проекты предполагает осуществить и КНР, где также ведется систематическая работа по развитию ракет-носителей и космических аппаратов. В общем, в первой четверти 21-го столетия можно ожидать появления больших автоматических обсерваторий, расположенных на околоземных орбитах, а возможно и на поверхности Луны. Эти обсерватории позволят наблюдать с повышенной точностью физические явления, в т. ч. космические излучения различных видов, характеризующие различные фазы эволюции звезд, галактик и межзвездного пространства. Будут постоянно производиться высокоточные астрометрические измерения, позволяющие устанавливать положение и характер движения отдельных звезд. Серьезное место в программе дальнейших исследований займет изучение Солнца, а также процессов, происходящих в верхних слоях атмосферы Земли (наличие СО2, О3 и т. д.). Отмечается, что наиболее обширные программы, связанные с освоением космоса, необходимо решать общими усилиями развитых стран, на основе международной кооперации и разделе-
ния труда. В частности, Франция намерена активно сотрудничать в этом направлении с СССР, США, ФРГ и другими странами. Г. А. Лебедев «Les Cahiers Francais», 1987, № 232, 46—50 2. Особенности современного этапа коммерциализации космоса в США На 3-м национальном симпозиуме по освоению космоса США, состоявшемся в начале 1987 г. в Колорадо-Спрингс, наблюдались прямо противоположные оценки перспектив коммерциализации космоса после катастрофы МВКА с орбитальной ступенью «Челленджер». В частности, потеряны перспективы завершения работ по электрофорезу и коммерческого применения космических разгонных ступеней РАМ фирмы McDonnell Douglas. Поколеблена уверенность в надежности ракет-носителей (РН) «Титан», «Дельта», «Ариан», «Атлас» и «Протон» (СССР) после серии аварийных пусков. Обостряется международная конкуренция в коммерциализации космоса. Во Франции создана субсидированная правительством фирма Spot Image, выступающая конкурентом фирмы Eosat по коммерческому использованию информации о состоянии земных ресурсов с ИСЗ «Лендсат». Графическая информация, получаемая с ИСЗ «Слот», имеет лучшее разрешение, чем с ИСЗ «Лендсат» и поэтому пользователи заключают теперь контракты с Spot Image. Японские фирмы определили круг своих интересов в использовании космоса для расширения областей своего технического превосходства. СССР уже имеет первую действующую орбитальную установку по получению материалов. Западноевропейские страны, входящие в ESA, явно стремятся к отходу от взаимосвязей с нерешительной и все более милитаризующейся национальной космической программой США и к созданию своей собственной исследовательской и промышленной программы с использованием РН «Ариан». Вместе с тем, по мнению центра космической политики, в США наблюдается заинтересованность в использовании РН, космических разгонных ступеней и вспомогательных систем для МВКА. Успешно функционирует фирма Orbital Sciences, имеющая 2 контракта с НАСА на ступень для межорбитальной транспортировки TOS, которая будет использована при выводе на МВКА в 90-х годах КА «Марс обсервер» и перспективного связного ИСЗ ACTS. Имеются определенные успехи у фирмы Spacehab. Для активизации коммерциализации космоса считается необходимым стимулирование на уровне правительства развития мощной коммерческой космической промышленности США. Цена вывода на низкую околоземную орбиту должна 2-543Д — 5 -
быть снижена по меньшей мере в 10 раз по сравнению с современной ценой 4400 долл./кг. Правительство должно взять на себя часть страхования коммерческих космических операций. По состоянию на ноябрь 1987 г. в задержанных с выводом коммерческих ИСЗ омертвлено 7,5 млрд долл. Фирма Arianespa- се (Франция) получила контракты на вывод ~33% этих ИСЗ. СССР и КНР ведут активную коммерческую политику за контракты на вывод ИСЗ. От США только признанные ракето- строительные фирмы McDonnell Douglas, General Dynamics и Martin Marietta могут выйти на мировой рынок коммерческого вывода ИСЗ, поскольку они имеют репутацию, большие РН и капитал для страхования дорогих ИСЗ. В этой ситуации новые фирмы должны искать свое место в коммерциализации космоса. Пока они представляют поле своей деятельности в выводе малых военных, научных и коммерческих объектов. Новые фирмы рассчитывают на получение 8—20 млн долл. за вывод объекта при 10—12 пусках РН в год. Новые фирмы учитывают также возможность участия в гигантской программе СОИ и новом проекте «Лайтсат» DARPA, на который предполагается израсходовать в течение 5 лет 1 млрд долл. По проекту «Лайтсат» намечается создание сети недорогих военных ИСЗ и носителей для них. Типичной новой фирмой считается American Rocket. В настоящее время в ее штате насчитывается 80 сотрудников, которые разрабатывают РН на базе имеющейся ракетно-космической техники 60-х годов. Эта техника была спроектирована по правительственным заказам, но не была использована. РН будет снабжена гибридными ракетными двигателями с твердым горючим и жидким окислителем. Считается, что по сравнению с РДТТ эти РД имеют больший запас надежности и управляемости вследствие возможности выключения и повторного запуска в полете. Фирма получила согласие на пуски своих РН с пусковых комплексов на авиабазе ВВС Ванденберг. На использование РН фирмы American Rocket рассчитывает новая фирма Globesat. Она предполагает выводить с помощью одной РН сборку из 15 малых дешевых ИСЗ, каждый из которых будет нести научное оборудование одного какого-либо конкретного назначения. Вывод одного такого ИСЗ оценивается в t),99 млн долл. По заявлению президента фирмы Globesat, получены >200 запросов от фирм США, в т. ч. от Boeing, на фрахтование таких ИСЗ. Сильную заинтересованность проявляют также фирмы за пределами США. Специально для фирмы Uni-. sys готовится демонстрационный ИСЗ с массой 75,8 кг, который возможно будет выведен вместе с военным ИСЗ в начале 1989 г. Образовавшаяся в начале 1987 г. фирма E'Prime Aerospace рассчитывает выводить ИСЗ с использованием пакета РДТТ, — 6 —
разработанных для МБР MX. Ее 18 ведущих сотрудников имеют большой опыт работы в различных ракетно-космических программах, который будет способствовать успеху деятельности фирмы. Фирма Conatec предполагает использовать небольшие ракеты ВМС США, а также канадского производства, для проведения экспериментов в условиях микрогравитации длительностью 7—20 мин. Фирма ведет переговоры с Kayser Threde (ФРГ), ESA, НАСА и одной фирмой США относительно >40 пусков ракет в течение следующих 10 лет. В начале 1989 г. намечается осуществить первый пуск с полигона Уайт-Сандс. Фирма Space Services, основанная более 7 лет назад, в настоящее время имеет первое соглашение на вывод 5 ИСЗ фирмы Starfind. Первый пуск РН будет осуществлен не ранее конца 1988 г. Потенциальным заказчиком этой фирмы является фирма Celestis, которая намерена проводить захоронение на орбите кремированных останков людей, однако она будет фрахтовать РН только после набора 10 000 капсул с золой по цене 3900 долл. каждая. Сведения о коммерческих РН США приведены в таблице. Характеристики коммерческих ракет-носителей США Фирма-владелец РН E'Prime Aerospace Martin Marietta General Dynamics McDonnell Douglas Space Services LTV American Rocket Conatec ■гчтт PH «Стар А»1 «Стар Б»2 «Титан-3» «Атлас-Центавр» «Дельта-2» «Конестога» «Скаут» «Промышленная РН» С-56Х Грузоподъемность, кг HOOS 408,6 15 890 14 074 — 4994 1816 227 1816 ГСО4 181,6 5448 4540 2360 1816 227 — 182—272 136—1135 для создания условий микрогравитации в течение 7—20 мин Цена пуска, млн долл. 10 60 100—120 59 50 10—20 8—10 8—10 0,9—1,9 1 Модифицированная РН «Скаут». 2 РН на основе РДТТ от МБР MX. 3 НОО — низкая околоземная орбита. 4 ГСО — геостационарная орбита. В. А. Карелин :<Space World», 1987, X, № 5(281), 21—23 «Business Week», 1987, № 3025, 98, 99, 102
3. Утверждение долгосрочных планов управления ESA Совет ESA на уровне министров стран-членов, состоявшийся в ноябре 1987 г. в Гааге, утвердил планы работ и ассигнования на космическую программу западноевропейских стран до 2000 г. в сумме примерно 30 млрд долл., в том числе — на комплекс программ «Ариан-5», «Колумб» и «Гермес», обеспечивающих их самостоятельность в осуществлении пилотируемых космических полетов. От финансирования перечисленных программ отказалась только Великобритания, правительство которой проводит политику жесткой экономии государственных средств и не повышает ассигнований на исследования и освоение космоса. Утвержденные ассигнования позволяют приступить к этапу разработки по программам «Ариан-5», «Колумб» и «Гермес», однако состояние работ по двум последним программам должно быть дополнительно проанализировано ESA через 3 года. «Ариан-5». Ракета-носитель (РН) «Ариан-5» способна выводить на переходную к стационарной орбиту и на низкую околоземную орбиту полезные нагрузки массой 6,8 и 21 т соответственно при затратах, которые не менее чем на 10% ниже, чем у РН «Ариан-4». Затраты на разработку РН, которая начинается с начала 1988 г. и включает проведение трех ее летных испытаний, начиная с 1995 г., оцениваются в 3,5 млрд долл. (2,2 млрд фунтов стерлингов). Франция взяла на себя 45%, ФРГ — 25% и Италия— 15% общей суммы затрат. «Колумб». Программой предусматривается поэтапное создание в 1994—1998 гг. четырех космических объектов: герметизированной лаборатории в составе ООКС США; орбитальной платформы свободного полета, периодически обслуживаемой космонавтами (MTFF), автономной орбитальной платформы «Еврика-В» и автоматической платформы на полярной орбите общей стоимостью 3,7 млрд долл. (2,4 млрд ф. ст.). В конце 1991 г. намечено проверить состояние работ по программе в целях установления, могут ли ее задачи быть решены в пределах запланированных затрат, и для принятия окончательного решения о создании указанных объектов. Затраты на 1-й этап работ оцениваются в 421 млн ф. ст., из которых ФРГ берет на себя 38%, Италия —25% и Франция—13,8%. Гермес». Программой предусматривается поэтапная разработка многоразового воздушно-космического аппарата, первый орбитальный полет которого состоится не ранее 1998 г., при затратах 2,8 млрд ф. ст. (более 4 млрд долл.). На 1-й этап работ отводится 333 млн ф. ст., из которых Франция берет на себя 45%, ФРГ —30% и Италии—12—13%. Долевое участие стран-членов ESA в финансировании указанных программ представлено в таблице. — 8 —
Ожидается, что комбинация РН «Ариан-5» с МВКА «Гермес» обеспечит к 2000 г. выведение западноевропейских космонавтов на орбиту. Совет ESA одобрил также продолжение программ прикладного значения: создания ИСЗ для дистанционного зондирования Земли ERS-1 и ERS-2, проведения НИОКР по новым ИСЗ, расширения исследований в условиях микрогравитации и спутниковой связи. Долевое участие стран-членов ESA в перспективных программах (в %) Название страны Австрия Бельгия Дания Франция ФРГ Ирландия Италия Нидерланды Норвегия Испания Швеция Швейцария Наименование программы «Ариан-5» 0,4 6,0 0,5 45,0 22,0 0,2 15,0 2—2,5 0,4 3,0 2,0 2,0 «Колумб» 5,0 1,0 13,8 38,0 — 25,0 1-1,5 0,4 6,0 — — «Гермес» 0,5 6,4 0,5 45,0 30,0 — 12—13 1,5—13 — 5,0 — 1,5 В то же время совещание потребовало, чтобы ESA более критически проанализировало свои основные программы и к 2000 г. сократило свой бюджет на 15—20%. А. Е. Моисеенко «Science», 1987, 237, № 4819, 1110—1111 «Spaceflight», 1987, 29, № 12, 408 «Flight International», 1987, 132, № 4089, 22 4. Развитие космических исследований в ФРГ В ФРГ ведется активная пропаганда развития космических исследований как средства повышения политического престижа страны, так и способа получения существенных выгод для развития промышленности и технологии. Основные цели предлагаемой космической программы заключаются в: развитии фундаментальных исследований; создании передовой технологии в процессе освоения космоса; повышении конкурентоспособности промышленности. Ведется агитация за расширение ассигнований на космические исследования, исходя из того, что затраты других стран на эти исследования значительно выше. Так, если ФРГ расходует в год около 0,04% совокупного общественного продукта, то Франция — 0,08%, а США — 0,47%, т. е. в 10 раз Q
больше. За 20 лет ФРГ истратила на космические исследования около 11 млрд марок. Правительство и промышленность ФРГ активно сотрудничают с различными европейскими обществами и организациями, в частности ESA, Eurospace, Arianspace (19,6% акций), Spot- image и др. В космической промышленности ФРГ занято 5300 чел. и в научных учреждениях этого профиля еще 1700 чел., т. е. всего 7000 чел. (всего в системе ESA — 31 тыс. чел., в США — более 140 тыс. чел.). Основные направления развития космической промышленности следующие: — развитие космической связи; — прямые телепередачи со спутников; — создание новых космических материалов и технологий; — совершенствование вспомогательных средств для космических аппаратов (ЭВМ, датчики, роботы, оптика и'пр.). Г. А. Лебедев «Luft und Raumfahrt», 1987, № 4, 30—34 5, Отказ правительства Великобритании от расширения ассигнований на космические исследования Генеральный директор Бристанского национального космического центра (BNSG) Рой Гибсон в сентябре 1986 г. обратился к правительству Великобритании с предложением расширить финансовое участие Англии в космических программах управления ESA. Осуществление этого предложения требует увеличения в 2—3 раза существующего уровня ассигнований в размере 180 млн долл. в год. 23 июля 1987 г. премьер-министр Маргарет Тэтчер объявила, что нет средств для расширения финансирования космических исследований. В августе 1987 г. в знак протеста против этого решения английского правительства Рой Гибсон объявил об уходе с поста Генерального директора BNSC. Тэтчер обратилась к частным английским фирмам с просьбой о расширении космических исследований за их собственный счет. В сентябре 1987 г. Промышленный космический комитет Великобритании (ISC) образовал консорциум Space Ventures, Ltd., в состав которого вошли фирмы British Aerospace, Marconi, Logica и Western Aerospace. Председатель комитета ISC Уильям Барбоун надеется привлечь к работе нового консоцрциума такие крупные космические фирмы как Rolls-Royce, Ple;ssey Aerospace, Ferranti и GEC Avionics. Б. Е. Ермишкин «Aerospace America», 1987, 25, № Ц? Ю — 10 —
6. Перспективный план развития ракетно-космической техники Японии Управление науки и техники Японии опубликовало перспективный план развития ракетно-космической техники на последующие 30 лет. В соответствии с этим планом в 1996 г. должна быть принята в эксплуатацию система орбитальных наблюдений за загрязнениями атмосферы, а в 1997 г.— глобальная спутниковая система обеспечения безопасности полетов. В 1999 г. станут возможными беспилотные полеты на другие планеты. В 2000 г. над Тихим океаном должна начать функционирование большая платформа, с помощью которой будут обеспечены все потребности страны в каналах связи и ТВ-вещании. В 2002 г. в космосе, кроме астронавтов, начнут действовать роботы. На 2003 г. планируется ввод в эксплуатацию первой японской космической промышленной установки. На 2004 г. намечен первый полет одноступенчатого ВКС. Пилотируемые полеты на геостационарную орбиту для обслуживания ИСЗ намечаются с 2006 г. Ввод в эксплуатацию солнечно-энергетической станции с передачей энергии на Землю планируется осуществить в 2009 г. Создание постоянно обитаемой базы на Луне считается возможным в 2010 г. В 2013 г. может быть осуществлена высадка астронавтов на Марс. Как отмечают обозреватели из ФРГ, для осуществления этого плана на ближайшие 15 лет потребуются государственные ассигнования, соответствующие ~75 млрд марок ФРГ. Расходы на космические программы за этот период времени США оцениваются в 450 млрд марок ФРГ, а Западной Европы — в 160 млрд марок ФРГ. К 2000 г. объем продукции ракетно-космической промышленности Японии возрастет в 4 раза по сравнению с современным уровнем и достигнет 10 млрд марок ФРГ. В. А. Карелин «Soldat und Technik», 1987, 30, № 11, 676 «Flug Revue», 1987, № 12, 30 7. Космическая политика КНР Стремясь выйти на мировой рынок средств запуска космических объектов, КНР действует весьма изобретательно и энергично. Как заявил министр иностранных дел КНР у Сюецянь, Китай готов вести с заинтересованными сторонами переговоры о продаже ИСЗ китайского производства. Это новый момент в китайской космической политике. В настоящее время КНР эксплуатирует два экспериментальных связных ИСЗ —STW-1 и STW-2, запущенные в 1984 и 1986 гг., соответственно. Масса каждого ИСЗ 925 кг. Кроме того, КНР использует итальянский ИСЗ «Сирио» и франко-за- — И —
падногерманский ИСЗ «Симфония» для проведения экспериментов по дальней связи и ретрансляции ТВ-программ. В июне 1986 г. КНР стала членом совета международного консорциума Intelsat. Через систему «Интелсат» КНР имеет прямую связь с более чем 450 странами. Ранее, в 1980 г., КНР стала членом организации Inmarsat. Все это свидетельствует о стремлении КНР в короткий срок довести собственную спутниковую технологию до уровня международных стандартов. В настоящее время в Китае рассматривается проект создания региональной системы спутниковой связи совместно с несколькими странами Юго-Восточной Азии. Проект предусматривает закупку ИСЗ в какой-либо из западных стран и запуск его с помощью китайской РН CZ-3. Совместная система спутниковой связи будет работать в диапазонах С и Ки. Что касается китайских предложений по осуществлению запуска зарубежных космических объектов китайскими РН, то интерес к ним продолжает расти. Кроме упоминавшихся ранее США, Швеции, Пакистана и Великобритании, свои ИСЗ с помощью китайских РН планирует вывести Бразилия. К 1992 г., согласно заявлению агентства Синьхуа, Китай выведет на орбиту 4 бразильских ИСЗ. Интересным является предложение Китая о создании, в кооперации с Сингапуром, экваториального стартового комплекса стоимостью в 800 млн долл. в Индонезии. Осуществление этого проекта значительно повысило бы эффективность и конкурентоспособность китайских РН. КНР планирует также создать собственный МВКА к 2000 г. Планами модернизации существующих РН предусмотрено увеличение грузоподъемности РН CZ-2 с 1700 кг на низкую околоземную орбиту до 2600 кг, оборудование РН CZ-3 четырьмя навесными ускорителями и новой верхней ступенью с криогенным двигателем. Первый запуск модернизированной РН CZ-3 ожидается в 1991 г. Согласно заявлению официальных представителей, КНР сможет производить до 12 РН CZ-3 в год. Зарубежные обозреватели считают более реальной цифру 6—7 в год. Однако в любом случае присутствие Китая на международном рынке носителей станет в ближайшие годы заметным. «Satellite Communications», 1987, № 2, 25—27 8. Проблема космического «мусора» Каждый запуск в космос каких-либо объектов с помощью ракет сопровождается образованием там значительного количества обломков сброшенных частей, которые сразу или постепенно разваливаются на более мелкие частицы и в этом виде продолжают двигаться в космическом пространстве со скоро- — 12 —
стью до 7 м/с. Столкновение с этими частицами чревато серьезными последствиями для космических аппаратов, которые должны совершать определенные перемещения и маневры в околоземном космическом пространстве. Общая масса сбрасываемых частей при одном ракетном запуске может составлять до 10 т. За последние 30 лет в космос с различными целями запущено около 8000 ракет, от которых остались облака «мусора», содержащие по подсчетам американских и европейских специалистов, около 40 тыс. мелких частиц величиной от болта и более. Наибольшая концентрация этих частиц отмечается на высотах наиболее важных для запускаемых сейчас гражданских и военных спутников — от 250 до 1000 км и около 36 000 км (на геостационарной орбите). В связи с возрастающей космической активностью многих стран количество «мусора» будет увеличиваться вдвое за каждые 8—10 лет. Помимо космических аппаратов этот мусор уже начинает мешать астрономам. Эти проблемы сейчас активно обсуждаются, но пока только в национальных рамках. Рассматриваются возможность установки предохранительных щитов на новых спутниках, а также более продуманная конструкция носителей. В дальнейшем вероятно потребуются международные мероприятия, обусловлен- ные соответствующими договорами. Г. А. Лебедев «Soldat und Technik», 1987, 30, № И, 669 ВОЕННОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОСМОСА 9. Расширение программы военного использования космоса в США Американский конгрессмен Джордж Браун (демократ от шт. Калифорния) в статье, опубликованной в журнале «Bulletin of the Atomic Scientists» (ноябрь 1987 г.), указывает на стремление министерства обороны (МО) США превратить космическое пространство в новый театр военных действий. Расходы МО США на программы по военному использованию космоса из года в год возрастают. Еще в 70-х годах НАСА тратило на свои гражданские космические программы несколько больше, чем МО США. Однако в последние шесть лет затраты МО на программы по военному использованию космоса резко возросли. За годы пребывания у власти президента Рейгана расходы на эти цели составили почти 80 млрд долл. В 1981 г. ассигнование НАСА и МО на космические программы были примерно одинаковыми и составляли по 6 млрд долл. Ассигнования НАСА с тех пор росли очень медленно, едва покрывая дополнительные затраты, вызванные инфляцией. Бюджет же МО на космические исследования за эти годы вырос более чем в три раза и достиг в 1988 фин. г. уровня 20 млрд долл. 3—543Д — 13 —
Значительное внимание США уделяют использованию разведывательных ИСЗ. В начале 60-х годов для ведения разведки стали использоваться ИСЗ КН-1 (именовались также Corona), а в настоящее время эксплуатируются ИСЗ типа КН-11. В 1988 г. намечено вывести на орбиту ИСЗ нового типа КН-12. Управление национальной безопасности (NSA) использует ИСЗ радиотехнической разведки SIGINT, которые могут подслушивать разговоры между военными, дипломатическими и государственными деятелями вероятного противника. ИСЗ раннего обнаружения запусков советских МБР могут передавать информацию о каждом запуске уже через 30 с после этого события. Значительное внимание уделяется в США военным спутниковым системам связи. Из 75 военных 1ИСЗ США, находящихся на орбитах, 20 являются связными. С помощью этих ИСЗ осуществляется около 80% военного траффика на больших расстояниях. Сейчас в эксплуатации находится спутниковая система DSCS, а в начале 90-х годов она будет дополнена системой «Милстар» стоимостью около 10 млрд долл. ИСЗ «Милстар» будут обладать высокой живучестью по отношению к факторам ядерного взрыва. С 1959 г. в США начала эксплуатироваться спутниковая навигационная система «Транзит». В настоящее время на военных и гражданских судах установлено более 35 тыс. терминалов для приема сигналов от навигационных ИСЗ. В начале 90-х годов система «Транзит» будет заменена системой «Навстар GPS», затраты на создание которой к 1992 г. могут превысить 6 млрд долл. Использование системы «Навстар GPS» дает возможность значительно увеличить точность наведения МБР. ВМС США уже проявляют интерес к оснащению МБР «Трайдент-2» аппаратурой для коррекции траектории полета в соответствии с сигналами от системы «Навстар GPS». Повышение точности наведения МБР будет свидетельствовать о намерении США приобрести способность нанесения первыми ракетно-ядерного удара по СССР. Дополнительную заботу вызывает установка на борту ИСЗ «Навстар GPS» датчиков Объединенной эксплуатационной системы обнаружения ядерных взрывов (IONDS). Система IONDS может давать мгновенно информацию о координатах и разрушениях, вызванных сотнями ядерных взрывов. На основе этой информации может быть произведена оценка степени поражения стратегических целей противника и потребности в нанесении повторных ракетно-ядерных ударов. Намерение администрации Рейгана истратить 700 млн долл. на систему IONDS, назначение которой — обеспечить ведение длительной ракетно- ядерной войны, пугает некоторых американских специалистов. Система IONDS является одним из многих видов военной техники, которые накапливает администрация Рейгана для приобретения способности вести ракетно-ядерную войну. — 14 —
Джон Браун приходит к выводу, что администрация Рейгана ведет разработку многих дорогостоящих космических систем с целью подготовки к ведению боевых действий в космосе. Ранее космические системы рассматривались в США только как вспомогательные средства для обеспечения боевых действий (в основном разведывательные и связные ИСЗ). Все предыдущие президенты США (Эйзенхауэр, Кеннеди, Джонсон, Никсон, Картер) выступали против прямого использования космического пространства в качестве нового театра военных действий. Правительство Рейгана пытается пересмотреть договор 1972 г. об ограничении систем ПРО, чтобы убрать препятствия для проведения испытаний различных видов космических вооружений. Оно стремится развернуть как можно быстрее противоспутниковую систему ASAT стоимостью 4 млрд долл. Рейган отвергает любые предложения по контролю и ограничению космических вооружений, не проявляет никакого интереса к мероприятиям по предотвращению милитаризации космоса. Программа СОИ стала одним из стержней военной политики США. Администрация Рейгана в последнее время много раз высказывалась по вопросам раннего развертывания системы ПРО, разрабатываемой в соответствии с программой СОИ. Такая система должна состоят из трех рубежей: двух наземного базирования и одного рубежа космического базирования. В состав одного из эшелонов обороны должны войти 10 тыс. противоракет наземного базирования для поражения МБР в космосе. В третьем эшелоне системы ПРО для поражения боеголовок на конечном участке траектории полета будут использоваться 3 тыс. небольших противоракет наземного базирования. В состав эшелона обороны космического базирования войдут 2 тыс. боевых космических станций, на борту каждой из которых разместится пять или более перехватчиков для поражения МБР и боеголовок на внеатмосферном участке траектории полета. В состав системы ПРО должны также войти ИСЗ-носители дистанционной аппаратуры для обнаружения МБР и других целей. Затраты на систему ПРО при ее раннем развертывании составят 100—200 млрд долл. Несколько эффективной будет новая система ПРО, специалисты не могут дать четкого ответа. Полагают, что Советский Союз может быстро разработать средства противодействия, которые сделают устаревшими новые американские космические вооружения. Согласно ежегодному докладу МО США «Советская военная мощь», в Советском Союзе ведется разработка: лазерного оружия космического базирования; боевых космических станций, оснащенных кинетическим оружием; противоракет космического базирования. Превращение космического пространства в арену боевых действий повысит неустойчивость в отношениях враждующих сторон. Космические вооружения будут использоваться для по- 3* — 15 —
ражения аналогичных вооружений противника, а также для вывода из строя всех видов ИСЗ военного назначения. Обе сверхдержавы будут оснащать свои ИСЗ средствами поражения ИСЗ другой стороны. Защита систем обороны космического базирования от средств нападения противника превратится в серьезг ную проблему. Вероятно создание космических узлов обороны: центральная боевая космическая станция будет окружена несколькими оборонительными линиями, подобно тому как авианосец обороняется множеством небольших надводных кораблей, самолетов и подводных лодок. Гонка вооружений в космосе не принесет победы ни одной из враждующих сторон. Такое соревнование будет опасным и чрезвычайно дорогостоящим., Какие- либо неисправности на борту боевых космических станций могут привести к возникновению военного кризиса и даже к развязыванию ядерной войны. Активность США в области военного использования космоса значительно выше, чем в области гражданских космических исследований. Развертывание системы ПРО, разрабатываемой в соответствии с программой СОИ, еще в большей степени увеличит несоответствие между военными и гражданскими космическими исследованиями. По оценке специалистов, в первый год, когда начнется развертывание упрощенной системы ПРО, потребуется вывести в космос 1200 т различных полезных нагрузок, а к 2000 г. масса полезных нагрузок, выводимых в течение года в космос, должна возрасти до 2000 т. Частота запусков достигнет 200 в год (в последние десять лет США производили не более 20 запусков в год). Для обеспечения большого объема транспортных операций потребуется создать новые типы носителей, например, воздушно-космический самолет (программа NASP). Затраты на разработку новых носителей могут превысить 50 млрд долл. Рост ассигнований на военные космические программы значительно ослабляет позиции НАСА по выполнению программ гражданских космических исследований. Перспективная обитаемая орбитальная космическая станция может стать космической лабораторией для проведения исследований в интересах программы СОИ. Сокращение в США научных космических исследований ведет к тому, что многие молодые ученые покидают учреждения НАСА и ищут себе работу в других организациях, занятых главным образом НИОКР по программе СОИ. Конгрессмен Джордж Браун призывает к прекращению гонки космических вооружений. Для выполнения этой задачи требуется три условия. Во-первых, необходимо возобновить усилия по укреплению режима контроля за космическими вооружениями. Это потребует укрепления договора по ограничению систем ПРО путем четкого определения перечня НИОКР, которые не противоречат и которые противоречат требованиям договора по системе ПРО. Попытки администрации Рейгана использовать — 16 —
так называемое широкое толкование договора по системам ПРО должны быть пресечены. Необходимо заключить дополнительное соглашение между США и СССР, которое бы ограничило возможности сторон по разработке и испытаниям сложных противоспутниковых систем. Во-вторых, следует более тщательно отработать процесс выбора приоритетов в программах космических исследований. Возрастание роли МО при разработке программ космических исследований выражается в отсутствии гласности при обсуждении вопросов и в способности МО оказывать сильное давление на процесс распределения финансовых средств. Необходимо обеспечить широкую гласность при обсуждении перспектив космических исследований США, чтобы были видны перспективы работ, предлагаемых Национальной комиссией по космосу (NCS) и намечаемых по программе СОИ. В-третьих, необходимо расширять международное сотрудничество при осуществлении космических проектов. Совместная работа над программами гражданских космических исследований затруднит гонку космических вооружений. Б. И. Ермишкин «Bulletin of the Atomic Scientists», 1987, 43, № 9, 26—31 10. Перспективы программы СОИ В статье Питера Клаузена и Майкла Брауера, опубликованной в журнале «Technology Review» (1987, октябрь), рассматривается история, состояние и перспективы НИОКР, проводимых в США в соответствии с программой СОИ. В сравнительно короткой истории программы СОИ обращает на себя внимание ее несколько необычных черт: очень быстрый рост ассигнований (с 1 млрд долл. в 1984 фин. г. до 3,5 млрд долл. в 1987 фин. г.); концентрация средств на проведении немногих широкомасштабных экспериментов; резкие колебания в выборе основных направлений НИОКР. Программой СОИ предусматривается разработка перспективной системы ПРО, первый эшелон которой должен обеспечивать поражение МБР противника на активном участке траектории их полета. До 1986 г. управление SDIO, осуществляющее руководство программой СОИ, считало, что поражение МБР на активном участке должно производиться оружием направленной энергии (лазерным или пучковым). Сначала усилия концентрировались на разработке химических лазеров космического базирования, для использования которых необходимо было решить ряд трудных проблем. Эти лазеры излучают в ИК-Диапазоне спектра и поэтому для наведения на цель лазерного луча требуются крупные дорогостоящие зеркала. Лазеры требуют для своей работы — 17 —
десятков тонн химического топлива, доставка которого на космические орбиты связана с очень большими затратами. Один лазер не в состоянии обеспечить разрушение МБР. Создание комплекса химических лазеров для получения необходимой мощности излучения (20 МВт или более) представляет собой сложную техническую проблему. В то время как в соответствии с программой Alpha проводились испытания экспериментального лазера мощностью 2 МВт, лишь немногие специалисты считали возможным использовать химические лазеры в качестве оружия космического базирования. В последующем управлении SDIO обратило внимание на систему ПРО, в составе которой использовались бы лазеры наземного базирования и система зеркал для наведения лазерных излучений на многочисленные цели. Предлагалось применять зеркала на геостационарной орбите и «боевые» зеркала на орбитах высотой около 1 тыс. км. Были рассмотрены схемы на основе эксимерных лазеров и лазеров на свободных электронах. От использования эксимерных лазеров быстро отказались из-за их очень низкого КПД (что требует разработки и установки энергоустановок очень большой мощности) и необхдимости создания зеркал стойких к импульсам УФ-излучений высокой мощности. ВВС склоняется к мнению, что эксимерные лазеры более перспективны для противоспутниковых систем обороны. Лазеры на свободных электронах (FEL) были впервые испытаны всего лишь 10 лет назад. В 1985 г. управление SDIO определило эти лазеры как одно из наиболее подходящих средств для поражения МБР на активном участке (ассигнования на НИОКР по лазерам FEL планировались в объеме почти 1 млрд долл. в 1987 и 1988 фин. гг.). Однако уже в 1986 г. в связи с большим интересом к проекту раннего развертывания системы ПРО новым фаворитом стало кинетическое оружие космического базирования. Согласно планам управления SDIO, к середине 90-х годов на ракетном полигоне Уайт-Сандс (шт. Нью-Мексико) должен быть создан прототип лазерного оружия наземного базирования на основе FEL мощностью 100 МВт при длине волны излучения около 1 мкм (как считают специалисты, реальный образец лазерного оружия должен иметь мощность в 10 раз больше). В настоящее время имеется два экспериментальных образца FEL. У первого, созданного Лос-Аламосской национальной лабораторией, КПД составляет всего лишь несколько процентов. Для достижения характеристик лазера-прототипа мощность экспериментального лазера следует увеличить в 10 тыс. раз, а длину волны излучения — уменьшить в 10 раз. На втором экспериментальном образце (разработан в Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса) получен КПД величиной 42%, но при очень низком уровне мощности и длине волны из- — 18 —
лучения 8 мм. Затраты на проект разработки прототипа лазерного оружия на основе FEL оцениваются в 1 млрд долл. Согласно докладу Американского физического общества (APS), опубликованному весной 1987 г., уменьшение длины излучения FEL при увеличении его мощности представляет собой весьма трудную проблему. В том случае возможно возникновение излучений на нежелательных паразитирующих частотах, которое приведет к снижению мощности на расчетных частотах. Трудной проблемой является обеспечение наведения лазерных излучений на цели с помощью системы космических зеркал. Боевое зеркало должно обеспечивать наведение лазерного луча диаметром 1 м на советские МБР, движущиеся со скоростью 7 км/с и удаленные от зеркала на тысячи километров. Перенацеливание зеркала должно производиться на 0,1 с. Дополнительными проблемами являются устранение атмосферной турбулентности и теплового «расплывания» лазерного луча (изменение характеристик атмосферы вследствие нагрева под воздействием лазерных излучений). В 1984 и 1985 гг. SDIO провело эксперименты, которые показали возможность компенсации атмосферной турбулентности за счет корректировки геометрии отражающих зеркал. Однако эксперименты проводились при низких мощностях излучения, которые не приводили к возникновению теплового расплывания. Разработка рентгеновских лазеров находится на самой ранней стадии и возможность их использования в качестве оружия космического базирования остается проблематичной. Затраты на один ядерный взрыв составляют около 30 млн долл., а на все НИОКР по рентгеновским лазерам — 300 млн долл. в год. Руководители работ считают, что достигнут прогресс значительно меньше, чем ожидалось. На разработку лазерного оружия на основе рентгеновских лазеров потребуется как минимум 15 лет. Ряд специалистов сомневается в том, что США когда-либо смогут использовать рентгеновские лазеры в системе ПРО. В случае развертывания Советским Союзом МБР с укороченной продолжительностью активного участка, применение рентгеновских лазеров будет исключено, так как их излучение не проникает в атмосферу Земли ниже 80 км. Одно время считалось, что пучковое оружие с использованием потоков нейтральных частиц может быть применено в перспективной системе ПРО. В настоящее время ведутся НИОКР по использованию потоков частиц в качестве средства для выявления реальных боеголовок в облаке ложных целей. При воздействии потока частиц на какое-либо тело возникает вторичное излучение в виде гамма-лучей или потока нейтронов, интенсивность которого пропорциональна массе тела. Таким образом можно отличить тяжелые боеголовки от легких ложных целей. SDIO намечает провести эксперимент по дискриминации целей с помощью потоков частиц на борту МВКА «Спейс — 19 —
Шаттл» до середины 90-х годов. Общие затраты на этот эксперимент, как ожидают, составят почти 1 млрд долл. Принципиально возможно создать устройства для дискриминации целей с помощью потоков частиц, но до практического их использования необходимо преодолеть значительные трудности. Вероятный противник может вывести из строя такие установки, использовать ускорители потоков частиц для создания помех или ослеплять дистанционную аппаратуру с помощью подрыва ядерных зарядов в космосе. Масса ускорителей должна быть уменьшена по крайней мере в 10 раз, чтобы обеспечить их вывод в космос при разумных затратах. Конструкция ускорителей должна обеспечивать их надежную работу при длительном пребывании в космосе. Для обеспечения работы ускорителей необходимы энергоустановки мощностью 100 МВт, которые пока еще не созданы. С конца 1986 — начала 1987 гг. наибольшее внимание в США стало уделяться кинетическому оружию космического базирования (SBKKV). В отчете института Маршалла (создан в 1984 г. для исследований по программе СОИ) было предложено развернуть в начале 90-х годов систему ПРО, в состав которой должны войти 2200 боевых космических станций («гаражей»), на борту которых разместятся 11 тыс. противоракет. В связи с этим предложением в бюджете на 1987 фин. г. были предусмотрены примерно равные ассигнования на оружие направленной энергии и кинетическое оружие (по проекту бюджета на 1987 фин. г. предлагалось выделить на оружие направленной энергии на 60% больше средств, чем на кинетическое оружие). По бюджету на 1988 фин. г. на оружие направленной энергии выделено 300 млн долл., а на средства их вывода в космос — 738 млн долл. (в 1987 фин. г. было выделено только 329 млн долл.). Оружие SBKKV будет представлять собой двухступенчатые ракеты (массой в несколько сот фунтов), оснащенные боеголовками с ИК-аппаратурой самонаведения. Противоракеты будут находиться на борту станций, находящихся на орбитах высотой 400—1000 км. Противоракеты SBKKV предназначаются для поражения МБР на активном участке траектории их полета (скорость полета противоракеты 5 км/с). ИК-аппаратура будет осуществлять наведение противоракеты по хвосту выхлопных газов от двигателей МБР. Разработка прототипа противоракеты SBKKV поручена в 1987 г. фирме Rockwell International. Одной из трудных проблем, которую предстоит решить — обеспечение поражения МБР при регистрации ИК-аппаратурой хвоста выхлопных газов. Форма и размеры хвоста выхлопных газов зависят от высоты полета МБР, вида используемого на МБР топлива и от угла наблюдения за полетом МБР. На больших высотах размеры хвоста выхлопных газов могут увеличиться настолько, что он — 20 —
закроет от наблюдения корпус МБР. Сначала управление SDIO намеревалось создать высокочувствительную ИК-аппара- туру, способную регистрировать излучения от корпуса МБР, а не от хвоста выхлопных газов. Затем оно отказалось от этого решения из-за того, что разработка такой аппаратуры может затянуться до конца 90-х годов. Из 75 млн долл. по бюджету на 1987 фин. г., которые были выделены на противоракеты SBKKV, только 5 млн долл. предназначались для проведения НИОКР по высокочувствительной ИК-аппаратуре. В эксперименте по программе СОИ, который был проведен в сентябре 1986 г. с помощью РН «Дельта № 180», поражение 3-й ступени РН обеспечивалось радиолокационным (а не ИК-) устройством наведения. В этом эксперименте ИК-аппаратура (от противотанкового снаряда «Маверик») использовалась только для слежения за хвостом, выхлопных газов от двигателя 2-й ступени РН. Система противоракет SBKKV имеет три существенных недостатка. Первый связан с тем, что станции-носители противоракет находятся на орбитах высотой менее 1000 км. При такой высоте только небольшая часть станций будет обеспечивать условия для стрельбы по советским МБР. При существующем (разбросанном по всей территории СССР) размещении стартовых позиций МБР США потребуется иметь в системе ПРО 15 противоракет SBKKV на каждую советскую МБР. Если же Советский Союз разместит стартовые позиции МБР в одном относительно небольшом районе своей территории, то на каждую советскую МБР потребуется вывести в космос 100 противоракет SBKKV. Второй недостаток системы — сильная зависимость ее эффективности от продолжительности активного участка советских МБР. При использовании в СССР МБР с укороченной продолжительностью активного участка эффективность американской системы ПРО резко уменьшится (при продолжительности активного участка 60 с и менее система с противоракетами SBKKV станет бесполезной). Утверждения некоторых американских специалистов о том, что СССР не в состоянии создать МБР с укороченной продолжительностью активного участка, опровергаются исследованиями фирм Martin Marietta и Lockheed, которые показали возможность создания МБР с активным участком длительностью 60 с при сокращении массы полезной нагрузки не более, чем на 25%. Третьим недостатком всех систем ПРО с элементами космического базирования является их высокая уязвимость по отношению к противоспутниковому оружию противника. Нанести поражение ИСЗ значительно проще, чем поразить МБР, поскольку ИСЗ совершает полет по орбите, параметры которой точно определены противником. 4^-543 Д — 21 —
В состав системы ПРО, которую предлагают развернуть в США уже в 90-х годах, помимо противоракет космического базирования должны войти два типа противоречий наземного базирования. Противоракета ERIS внеатмосферного перехвата, которая разрабатывается фирмой Lockheed, предназначается для поражения боеголовок советских МБР на нисходящем участке траектории полета до того, как они войдут в плотные слои атмосферы. Летные испытания противоракеты ERIS возможно будут начаты уже в 1990 г. Эти ракеты должны оснащаться длинноволновой ИК-аппаратурой самонаведения для слежения за полетом боеголовок. Сложнейшей задачей при разработке противоракеты ERIS является снижение ее стоимости до 1 млн. долл., а также разработка средств обнаружения реальных боеголовок в облаке ложных целей. Противоракета HEDI для поражения боеголовок на конечном участке траектории их полета должна быть обеспечена средствами теплозащиты, так как будет подвержена сильному аэродинамическому нагреву. Особое внимание должно быть уделено теплозащите ИК-аппаратуры, обеспечивающей наведение на боеголовки противника. Эти ракеты должны обеспечивать поражение боеголовок на высотах не менее 30—40 км. Авторы статьи рекомендуют администрации США продолжать НИОКР по программе СОИ в строгом соответствии с договором об ограничении систем ПРО. Испытания компонентов системы ПРО, которые противоречат требованиям этого договора, должны быть отменены или отсрочены. В НИОКР по программе СОИ следует сделать упор на фундаментальных исследованиях, которые являются базой для разработки конкретных видов вооружений. Усилия должны быть сконцентрированы на вопросах живучести ИСЗ и их уязвимости к различным видам боевых средств, на методах дискриминации целей и системах боевого управления. Такой подход к программе СОИ позволит: 1) сократить затраты на нее до 2,0—2,5 млрд долл. в 1988 фин. г.; 2) сохранить в неприкосновенности договор об ограничении систем ПРО и создать благоприятные условия для заключения договоров о значительных сокращениях вооружений; 3) получить ясную картину об эффективности перспективной системы ПРО. Б. И. Ермишкин «Technology Review», 1987, 90, № 7, 60—65, 67—70, 72 11. Эксперимент по программе СОИ, проведенный с помощью РН «Дельта» № 181 Осенью 1987 г. в американской печати были опубликованы данные о подготовке к летному эксперименту по программе СОИ, который намечалось провести в начале 1988 г. с помощью — 22 —
РН «Дельта» № 181, запущенной с м. Канаверал (шт. Флорида). Согласно программе эксперимента предусматривалось размещение на борту 2-й ступени РН «Дельта» трех дополнительных цилиндрических секций. В самой нижней из этих секций были установлены аккумуляторные батареи и запас сжатого азота, чтобы обеспечить пребывание ступени на орбите в расчетном положении в течение 12 ч. Две верхние секции (высота 1,8 м) являлись приборным отсеком, на котором были установлены 7 приборов: Два ИК-прибора для съемки целей в космосе (изготовители фирмы Lockheed и Aerojet). ИК-спектрометр (изготовитель фирма Space Systems Engineering). Прибор для наблюдений в УФ- и видимом диапазонах спектра (изготовитель Лаборатория прикладной физики Джонса Гоп- кинса). Импульсный лазерный радар (ладар, изготовитель фирма GTE). Лазерный радар непрерывного действия (изготовитель фирма Martin Marietta). Радар непрерывного действия (изготовитель фирма Teledyne Ryan Aeronautical). Внутри приборного отсека были установлены 14 отдельных объектов (вспомогательных спутников), которые предназначались для выброса на орбиту с помощью пружинных устройств, чтобы стать предметом наблюдения для семи приборов. Двигатели 2-й ступени РН «Дельта» должны были выполнить ряд орбитальных маневров. Два включения ЖРД предназначались для перевода ступени на эллиптическую орбиту. 8 процессе четырех первых витков намечалось выбросить из приборного отсека 14 вспомогательных ИСЗ для ведения наблюдений за ними. 3-е включение ЖРД (через 12 ч после выхода на орбиту) имело целью перевести ступень на круговую орбиту. 4-е (заключительное) включение ЖРД (длительность 8 мин) предназначалось для израсходования остатка топлива, чтобы исключить вероятность взрыва ступени и образования на орбите множества обломков. ИСЗ, выброшенные из приборного отсека, имитировали различные характеристики советских МБР. Дистанционная аппаратура на борту 2-й ступени РН «Дельта» должна была вести наблюдения за этими объектами в процессе маневров, совершаемых ступенью, чтобы «видеть» их на фоне земной поверхности и звездного неба. Основные задачи летного эксперимента: Изучить обстановку на внеатмосферном (среднем) участке траектории полета МБР до выброса боеголовок из головной части, отделившейся от корпуса МБР. 4* — 23 —
Исследовать характеристики облака выхлопных газов. Четыре (из 14) ИСЗ, выброшенных из приборного отсека, представляют собой твердотопливные ракеты, двигатели которых воспламеняются в космосе. Наблюдения за хвостами выхлопных газов велись в ИК- и УФ-диапазонах спектра. Накопить данные о характеристиках фона (земной поверхности, звездного неба). Изучить характеристики излучения пяти газов, включая ксенон и азот. На основе этих данных, а также характеристик свечения орбитальной ступени МВКА «Спейс Шаттл» ученые хотят уяснить процессы, протекающие вблизи космических объектов. Собрать некоторые данные, необходимые для системы боевого управления. Эти данные будут накопляться с помощью двух лазерных радаров и радара непрерывного действия. Запуск РН «Дельта» № 181 был произведен 8 февраля 1988 г. с м. Канаверал. В результате двухкратного включения ЖРД 2-я ступень вышла на орбиту высотой 288X353 км и наклонением 28,5°. 1-й из вспомогательных ИСЗ был выброшен с борта 2-й ступени через 1 ч 9 мин после начала эксперимента, когда ступень пролетала над центральной частью Тихого океана (в районе Кваджалейнского ракетного полигона). Затем с интервалом по 2 мин было выброшено еще пять вспомогательных ИСЗ (в это время ступень совершала полет в направлении южной части Тихоокеанского побережья США). Один из 5 ИСЗ предназначался для калибровки бортовой дистанционной аппаратуры 2-й ступени. Управление полетом ступени и включение дистанционной аппаратуры осуществлялось по командам от двух бортовых ЭВМ. Во время пролета ступени над космодромами Ванденберг и Кеннеди и над ракетным полигоном Уайт-Сандс по командам ее ЭВМ производилось включение дистанционной аппаратуры и сканирование с трм, чтобы вести наблюдения за вспомогательными ИСЗ, удалявшимися от ступени. В процессе наблюдения за первыми шестью вспомогательными ИСЗ выявились недостатки в экспериментальной системе слежения и наведения. Результаты вычислений двух бортовых ЭВМ о положении вспомогательных ИСЗ, как выявилось через 1 ч 25 мин после начала эксперимента, стали различаться между собой. Специалисты пришли к выводу о том, что в реальной системе боевого управления должны использоваться более мощные ЭВМ. Вследствие неточностей в целеуказаниях расход газа в системе ориентации ступени превысил расчетные значения. Одно или два сканирования (из 8 планируемых) оказались безрезультатными. Несмотря на неточность работы системы слежения наиболее важные результаты наблюдений за вспомогательными ИСЗ все же были получены. Это было обеспечено благодаря достаточно надежной работе системы предварительного наведения (объек- — 24 —
ты наблюдений не выходили из поля зрения бортовых приборов ступени). Выброс пяти вспомогательных ИСЗ 2-й группы начался с 2 ч 33 мин (по длительности эксперимента). Сканирование этой группы ИСЗ было начато на втором витке, когда 2-я ступень РН «Дельта» вошла в зону действия наземных станций Квад- жалейского полигона. Выброс 11 вспомогательных ИСЗ первых двух групп был завершен в конце 2-го оборота ступени вокруг Земли. Слежение за процессом выброса вспомогательных ИСЗ и поиска их бортовой аппаратурой 2-й ступени осуществлялось с помощью примерно ста наземных радиолокационных станций и оптических станций наблюдения, расположенных на поверхности земного шара. Полученные данные передавались через спутниковые каналы связи в центр управления ММС (Mission Management Center), находившийся на м. Канаверал. Сканирование И вспомогательных ИСЗ проводилось в течение первых 4 ч эксперимента до того, как был выведен на орбиту 12-й ИСЗ, на борту которого находился небольшой РДТТ. Через 4 ч 50 мин после начала эксперимента от ступени отделился 13-й ИСЗ (размеры 1,2X1,8 м), в корпусе которого размещались все 12 вспомогательных ИСЗ, до того как они были выброшены из 2-й ступени. В корпусе 13-го ИСЗ помимо гнезд для размещения 12-ти небольших ИСЗ были установлены баки для хранения в сжатом виде пяти газов. Выброс первого газа начался через 2,5 мин после отделения 13-го ИСЗ от корпуса 2-й ступени, а остальных четырех газов — с интервалом в 2 мин после этого (в определенной последовательности). Цель этой части эксперимента — выявить влияние газовых облаков на условия наблюдения за космическими объектами и оценить возможность использования на советских МБР газовых облаков для маскировки боеголовок. В 6 ч 11 мин (по длительности эксперимента) начались маневры по вращению 2-й ступени относительно различных осей для изучения явления свечения космических аппаратов, наблюдавшегося ранее при полетах МВКД «Спейс Шаттл». В 7 ч 37 мин, когда ступень совершала полет над средней частью Тихого океана и должна была выйти на освещенную часть поверхности Земли, на дистанционную аппаратуру ступени была выдана команда начать слежение за полетом исследовательской ракеты «Стрипи», запуск которой был произведен на Тихоокеанском ракетном полигоне Баркинг-Сандс (Кауи, Гавайские о-ва). Данные наблюдений за хвостом выхлопных газов, истекающих из взлетающей ракеты, имеют большое значение для разработки системы разведки космического базирования BSTS и перехватчика космического базирования SBI. Важной частью этих наблюдений является слежение за работой РДТТ «Стар-27», установленного на 3-й ступени ракеты - 25 -
«Стрипи» (длительность горения топлива 34 с). Наблюдения проводились в условиях утренних сумерек в' процессе прохождения ракеты через различные слои атмосферы. Слежение за полетом ракеты «Стрипи» производилось также с борта самолетов NC-135 и «Лиарджет-35», оснащенных мощной оптической аппаратурой, и с помощью ИК-телескопа, установленного на о-ве Мауич Дополнительные наблюдения за хвостами выхлопных газов велись в процессе работы РДТТ «Стар-б» (диаметр 150 мм, длительность работы 6 с), установленных на трех вспомогательных ИСЗ. В 8 ч 32 мин (по длительности эксперимента) с борта 2-й ступени РН «Дельта» № 181 был выброшен вспомогательный ИСЗ SPX (Space Plume Experiment), который представлял собой РДТТ «Стар-13» (тяга 770 кгс, длительность работы 16 с). За хвостом выхлопных газов, истекающих из РДТТ «Стар-13», велись наблюдения с помощью ИК-телескопа на о-ве Мауи и станции слежения в Каэна-Пойнт (Гавайские о-ва). Облако фотографировалось с борта самолетов «Лиарджет-35» и NC-135. После завершения эксперимента было произведено 3-е включение ЖРД 2-й ступени для перевода ее на круговую орбиту высотой 314 км (с целью обеспечения благоприятных условий для передачи на наземные станции накопленной на борту ступени научной информации в объеме около 100 Мбит). Согласно заявлению майора Грина, который осуществлял руководство экспериментом, запуск РН «Дельта» № 181 был очень успешным. Сначала показалось, что ИК-прибор, изготовленный фирмой Lockheed, вышел из строя. Однако позже было установлено, что с помощью этого прибора получено много ценной информации, включая данные о лимбе Земли. Для передачи на наземные станции накопленной научной информации потребовалось 10 суток. Затраты на эксперимент оцениваются в 250 млн долл. Б. И. Ермишкин «Aviation Week and Space Technology», 1987, 127, № 21, 30, 31; 1988, 128, № 7, 14—16 «Interavia Air Letter», 1988, № 11433, 6 «Washington Post», 1988, 10 февраля «New York Times», 1988, 10 февраля 12. Разработка оружия направленной энергии 23 декабря 1987 г. ВВС США провели в соответствии с программой СОИ испытания лазера мощностью 2 МВт. Ливермор- ская лаборатория им. Лоуренса ведет НИОКР по рентгеновским лазерам, которые преполагается использовать в перспективной системе ПРО. Фирма McDonnell Douglas ожидает получить контракт в сумме 500 млн долл. на разработку и испытания в космосе пучкового оружия, а фирма Hughes Aircraft — на испытания лазерного оружия, размещенного на борту самолета «Бо- _ 26 —
инг-747». Армия США запросила в 1988 фин. г. 320 млн долл. на проведение на ракетном полигоне Уайт-Сандс НИОКР по лазерному оружию на свободных электронах со сроком ввода в эксплуатацию в 1991 г. экспериментальной установки мощностью 10 МВт. Ливерморская лаборатория им. Лоуренса ведет изготовление двух лазерных установок длиной 15 и 25 м с длиной волны излучения 10 мкм (в 10 раз больше, чем требуется для программы СОИ). Фирма Boeing исследует лазерное оружие с длиной волны излучения, соответствующей зеленому участку спектра. Французский специалист Жан-Рене Жермен утверждает, что в Советском Союзе приводятся НИОКР по лазерному оружию в Харькове, Новосибирске, Ленинграде и Москве. На основе изучения снимков, полученных с помощью .французского ИСЗ «Спот», специалисты сделали заключение, что в СССР созданы экспериментальные установки для испытаний лазеров в качестве противоспутникового оружия в Нуреке (в 40 км от Душанбе) и в качестве противоракетного оружия в Сары-Шага- не (на берегу озера Балхаш). Б. И. Ермишкин «Science et Vie», 1988, № 845, 84, 85 13. Подготовка самолета «Боинг-767» для проведения экспериментов по программе СОИ В рамках программы СОИ осуществляется проект АОА (Airborne Optical Adjuct), цель которого — проверка возможности использования оптической аппаратуры воздушного базирования для захвата и слежения за боеголовками МБР на конечном участке траектории полета. В качестве носителя оптической аппаратуры выбран самолет «Боинг-767». Экспериментальная аппаратура будет размещена в передней части самолета в отсеке длиной 26, шириной 3 и высотой 2,3 мм. В состав аппаратуры входят телескоп фирмы Hughes, отражающие зеркала, контрольные приборы и процессоры. Высокочувствительные ИК-приборы смогут получать изображения движущихся объектов, что позволит отличать реальные боеголовки от ложных целей. Экспериментальную аппаратуру будут обслуживать от 10 до 15 человек. Затраты на проект АОА оцениваются в 524 млн долл. Самолет «Боинг-767», предназначенный для проведения экспериментов по проекту АОА, совершил свой первый полет длительностью 50 минут на высоте 10 км в конце 1987 г. Установку экспериментальной аппаратуры на борту самолета намечено произвести в 1988 г. Б. И. Ермишкин «International Defense Review», 1987, 20, № 12, 1677 «Soldat und Technik», 1987, 30, № 12, 761 — 27 —
14. Оценки затрат на программу СОИ В официальных правительственных кругах США продолжает обсуждаться вопрос о стоимости реализации программы СОИ и, в частности, стоимости размещения на орбите космических компонентов, создаваемой по этой программе системы ПРО. В сенате США распространены результаты исследований, согласно которым стоимость вывода в космос элементов ПРО может достичь 1 триллиона долларов. Руководители программы СОИ заявили, что такая фантастическая сумма получена в результате использования неточных исходных данных при моделировании и проведении расчетов на ЭВМ. В расчетной модели, результаты использования которой были распространены в сенате, было использовано 16 параметрических показателей. В расчетах учитывалось примерное количество атакующих ракет вероятного противника, стоимость запуска 1 кг полезной нагрузки, общая масса элементов космического базирования и др. По мнению руководителей программы СОИ, реальная стоимость запусков элементов космического базирования в середине 90-х годов составит 7 млрд долл. По выводу сенаторов У. Проксмайра, Б. Джонстона и Д. Бамперса, оптимизм руководителей программы не представляется обоснованным. По данным сената, стоимость запусков уже в 90-х годах составит около 20 млрд долл. В отчете сенатской комиссии приводятся данные о том, что если характеристики развертываемой системы окажутся ниже намеченных управлением SDIO, то стоимость вывода в космос элементов упрощенной системы ПРО обойдется в 32 млрд долл., а более совершенного варианта — 254 млрд долл. Управление SDIO в отчете конгрессу США отметило, что в настоящее время достигнут определенный прогресс в отношении оценки реальной стоимости создания системы ПРО по программе СОИ. Предварительно мероприятия по первому этапу развертывания системы ПРО оцениваются в 40—60 млрд долл., хотя результаты оценки нельзя считать окончательными и бесспорными. Уточненный отчет о стоимости разработки производства и развертывания систем, разрабатываемых по программе СОИ, управление SDIO планировало представить конгрессу в феврале 1988 г. Ю. В. Денисов «New Scientist», 1987, 115, № 1579, 20 «Aerospace Daily», 1987, 142, № 3, 260 15. Программы развития систем С31 Разработка и создание систем боевого управления, связи и разведки (С31) является важным направлением стратегической модернизации вооруженных сил США. Вместе с тем, ограниче- — 28 —
ния по бюджету МО США не позволяют сохранять высокий темп финансирования разработок одновременно всех программ. Это обусловило необходимость выбора наиболее приоритетных из них и сосредоточение усилий на реализации важнейших стратегических программ. В число основных программ развития систем управления и связи (С3) входят программы создания и совершенствования систем предупреждения о воздушно-космическом нападении «Пэйв-Поуз» (Pave Paws), «Бимьюз» (BMEWS), NWS, «АВАКС» (AWACS) и ОТН-В, спутниковых систем связи и навигации GPS, «Милстар» (Milstar) и DSCS. Разрабатываевая под руководством Управления электронных систем ВВС (УЭС) программа ОТН-В в настоящее время пользуется большим приоритетом и находится на этапе полномасштабного развертывания радарных комплексов обнаружения. По замыслу УЭС, четыре радарных комплекса системы ОТН-В размещенные, соответственно, на западном и восточном побережьях США, в центральном районе и на Аляске, смогут обеспечить оперативное обнаружение угрозы территории страны с воздуха с любого направления, за исключением северного. Отсутствие контроля системой воздушного пространства в северном направлении обусловлено тем, что используемые радарами ОТН-В зондирующие сигналы КВ-диапазона в северных районах подвержены значительным помехам, замираниям на трассе распространения, влиянию негативных природных явлений. К такому выводу разработчики пришли в результате анализа испытаний проведенных в предыдущие годы. Изместно, что в условиях севера даже обычная КВ-радиосвязь функционирует недостаточно надежно. С учетом того, что надежность функционирования стратегической системы предупреждения должна быть на порядок выше обычных систем, УЭС приняло решение не развертывать радары ОТН-В в северном направлении, а заменить ее в этом районе другой системой аналогичного назначения. Система ОТН-В является бистатической, то есть передатчики и приемники, образующие единый радарный комплекс, разнесены друг от друга на некоторое расстояние (на практике 150—200 км). Сигналы КВ-диапазона, излучаемые передатчиком, отражаются от ионосферы и могут распространяться на расстояние намного превышающее дальность прямой видимости обычных радиолокационных станций (РЛС). Излучаемые радиоволны отражаются от всех объектов, встречающихся в воздушном пространстве на пути их распространения. Отраженные сигналы обрабатываются на приемных станциях. В алгоритм обработки принятых сигналов заложены возможности по обнаружению и идентификации целей, определения скорости и направления их перемещения, а так же расстояния до каждой засеченной цели. Максимальная дальность обнаружения целей радарами ОТН-В составляет около 3500 км. 5-543Д - 29 -
Радарный комплекс в шт. Мэн является частью системы ОТН-В. Он создается на базе экспериментального ОТН-В радара. В настоящее время комплекс находится на этапе испытаний и в ближайшее время ожидается его включение в боевой состав системы обнаружения ПВО. Назначение радаров загори- зонтной радиолокации типа ОТН-В состоит в обнаружении стратегических бомбардировщиков вероятного противника, однако разработчики считают, что они смогут успешно засекать объекты и меньших размеров, например, запускаемые с бомбардировщиков и ПЛАРБ КР. Радар в шт. Мэн состоит из трех пар передатчик-приемник. Каждая пара образует комплекс с сектором обнаружения 60° по азимуту. Таким образом, весь радарный комплекс в шт. Мэн контролирует воздушное пространство в секторе 180° по азимуту, обеспечивая наблюдение за пространством от северной оконечности Лабрадора до южной оконечности Флориды. В начале 1988 г. ВВС США планируют провести испытательный пуск управляемого макета КР с самолета NC-130, имитирующий нападение КР потенциального противника на западное побережье США. В дальнейшем будет проведена серия из 40 пусков КР с различных расстояний (до 1500 км), совершающих полет на различных высотах и углах атаки. Целью пусков является оценка возможностей радарного комплекса системы за- горизонтной радиолокации ОТН-В в шт. Мэн по обнаружению КР вероятного противника, слежению за ними во время полета и осуществлению целеуказания национальным средствам перехвата. Существенным недостатком радаров ОТН-В является отсутствие возможности обнаружения целей на расстояниях ближе 700—750 км от передающей станции. В этих условиях, если передатчик системы расположен на побережье (как у радара в шт. Мэн), подводные лодки противника оснащенные КР могут приблизиться к побережью США для пуска ракет на такое расстояние, что выпущенные ими КР окажутся вне пределов наблюдаемого сектора обнаружения радаров ОТН-В. Поэтому очередные объекты системы ОТН-В не будут развернуты вблизи береговой линии континентальной части США. В то же время чрезмерное удаление объектов ОТН-В вглубь территории страны приводит к уменьшению относительной дальности обнаружения потенциальных целей, появляющихся со стороны моря. Радар, прикрывающий южное направление будет развернут в центральной части США. Его оперативный центр управления будет размещен на авиабазе Гранд-Форкс (шт. Сев. Дакота). Радарный комплекс будет состоять из четырех пар приемопередатчиков и обеспечивать наблюдение за воздушным пространством в секторе 240° по азимуту. Оперативный центр радарного комплекса западного побережья размещается на авиабазе Маунтин-Хоум (шт. Айдахо). — 30 —
Передатчики комплекса размещены в Буффало-Флэт (шт. Орегон), а приемники в Римрок-Лэйк (шт. Калифорния). Совместно две пары этих объектов создают сектор наблюдения 120° в западном направлении. Строительство объектов комплекса продолжается. Радарный комплекс на Аляске также будет состоять из двух пар передатчиков и приемников с сектором обнаружения 120°. Оперативный центр управления комплексом ОТН-В аляскинского района планируется разместить на авиабазе Элмендорф. Окончательный состав оборудования всех радарных комплексов, размеры антенных решеток будут определены в 1988 г. после испытаний радарного комплекса в шт. Мэн. В результате испытаний предполагается также определить, насколько необходимо увеличить мощность передатчиков и чувствительность приемников для достижения радарами возможностей надежного обнаружения атакующих МБР. Сроки полномасштабного развертывания радара в шт. Мэн и системы ОТН-В в целом в значительной степени будут зависеть от предстоящих в начале 1988 г. испытаний радара по обнаружению КР. В случае успеха испытаний конгресс США может санкционировать наращивание темпов и объемов финансирования программы ОТН-В. Радар в шт. Мэн должен был вступить в строй еще в 1987 г. Задержка окончания завершающей стадии пуско-наладочных работ вызвана доработкой и совершенствованием программного обеспечения функционирования комплекса в различных боевых режимах. Решением этой проблемы в настоящее время занимается генеральный подрядчик строительства радара — фирма GE. Руководитель' программы ОТН-В заявил, что в 1988 г. радар в шт. Мэн будет готов к работе. Оперативный центр управления размещается на авиабазе Бангор (шт. Мэн). В районах Москоу и Колумбия-Фолз (шт. Мэриленд), размещены соответственно передатчик и приемник одного из секторов радарного комплекса. В 1992 г. планируется ввести в строй Северную систему предупреждения (NWS) в составе 52 РЛС. Радары системы NWS заменят устаревшие станции системы DEW и будут обеспечивать наблюдение за воздушным пространством в северном направлении, что принципиально невозможно организовать радарами системы ОТН-В. Цепочка РЛС системы NWS протянется по территории Канады от Аляски до южной оконечности Гренландии. На северо-западном и северо-восточном направлениях в районах, соответственно Алеутских остронов и полуострова Лабрадор зоны наблюдения систем NWS и ОТН-В будут перекрываться, обеспечивая надежный контроль воздушного пространства на подступах к Северо-Американскому континенту. Из 52 станций системы NWS-39 РЛС ближнего действия, разработанные фирмой Sperry и 15 РЛС дальнего обнаружения, 5* — 31 —
разработанные фирмой GE по программе Seek Igloo. РЛС ближнего действия полностью автоматизированы и будут обслуживаться техниками один раз в два-три месяца. РЛС дальнего обнаружения требуют минимального технико-эксплуатационного обслуживания со стороны операторов. Затраты на создание системы NWS США и Канада поделили в соотношении три к двум. Наличие в перспективе систем ОТН-В и NWS позволит бо- члее эффективно использовать систему дальнего радиолокационного обнаружения «АВАКС» на базе самолетов Е-ЗА. В плане модернизации системы «АВАКС» предполагается усовершенствовать электронное оборудование, повысить чувствительность радаров. После завершения развертывания систем ОТН-В, NWS и модернизации системы «АВАКС» они образуют единый комплекс обнаружения в интересах ПВО. Функцию раннего предупреждения о ракетном нападении осуществляют несколько систем. УЭС в настоящее время курирует две наиболее важные из них: «Пэйв Поуз» и «Бимьюз». Система «Пэйв Поуз» находится на завершающей стадии создания. Три из четырех объектов системы построены и поставлены на боевое дежурство. Эти объекты расположены в Оттис (шт. Массачусетс), Биле (шт. Калифорния) и Робине (шт. Джорджия). С мая 1987 г. начаты испытания четвертого объекта системы в Гудфеллоу (шт. Техас). Радары системы «Пэйв Поуз» типа AN/FPS-115 имеют антенны типа «фазированная антенная решетка» (ФАР) с двумя излучающими поверхностями. Антенна ФАР диаметром 30 м содержит 5400 элементов. Дальность обнаружения целей радарами системы «Пэйв Поуз» составляет 4800 км в секторе 240° по азимуту и 85° по углу места. Система «Пэйв Поуз» предназначена для обнаружения МБР, запускаемых с ПЛАРБ на западном, восточном и южном направлениях. Несмотря на то, что объекты системы «Пэйв Поуз» вступили в строй сравнительно недавно, уже существует программа их дальнейшей модернизации. С 1988 г. планируется начать работы по увеличению размеров антенн ФАР (увеличению в них количества элементов) и повышению мощности радаров в Биле и Робине. Последний из этих объектов предполагается использовать и в целях контроля космического пространства. В настоящее время эти функции выполняет радарный комплекс в Эглин (шт. Флорида). Система «Бимьюз» находится на этапе модернизации. В июне 1987 г. завершена модернизация радарного комплекса в Туле (Гренландия). На этом объекте вместо четырех электромеханических РЛС обнаружения и одной РЛС слежения построен один универсальный радар с двумя зеркалами антенн типа ФАР. На очереди реконструкция объекта в Файлингдейлз (Великобритания); Проектом предусматривается строительство трехзеркального радара с антеннами ФАР вместо трех устарев- — 32 —
ших электромеханических РЛС. Третий объект системы «Бимь- юз» размещается в Клир (Аляска) и в настоящее время использует устаревшие электромеханические РЛС. В 1989 г. планируется построить на объекте новый радар с антенной ФАР, аналогичный радару, предназначенному для развертывания на объекте в Туле. Однако не исключается что радар, предназначенный для Аляски, будет развернут в районе авиабазы Йельсон. Важное место в обеспечении стратегической обороны и всесторонней деятельности ВС США занимают системы космического базирования. Космос начинают рассматривать уже и в качестве потенциального театра военных действий. В -настоящее время наиболее важными космическими системами являются системы разведки, стратегического предупреждения о ракетном нападении, связи и навигации. В обстановке строгой секретности ВВС проводят совершенствование спутников системы раннего предупреждения, разрабатываемых по программе DSP. Эти ИСЗ предназначены для постоянного наблюдения с геостационарной орбиты за предполагаемыми районами пуска МБР и предупреждения о ракетном нападении. У новых ИСЗ системы повышены важнейшие Зкс- плуатационно-технические характеристики, включая живучесть ИСЗ. Дополнительную функцию предупреждения о ракетном нападении будут выполнять спутники разрабатываемой глобальной навигационной системы «Навстар». На этих ИСЗ устанавливаются интегральные датчики, позволяющие обнаруживать и точно определять координаты ядерных взрывов, пусков МБР из шахт. При этом функции датчиков засечки взрывов (NDS) соединяются с широкими возможностями навигационной системы «Навстар» по определению точного местоположения разведываемых, наблюдаемых объектов и передачи информации заинтересованным органам управления в масштабе времени, близком к реальному. С помощью датчиков (NDS) руководство ВС США планирует проводить также оценку эффективности нанесения ядерных ударов по силам противника и своим войскам. Размещение на орбитах КА «Навстар» планируется начать в 1988 г. По прогнозам специалистов, функционирование системы «Навстар» может быть осуществлено не раньше начала 90-х годов. В плане совершенствования спутниковой связи под руководством УЭС осуществляются программы DSCS и «Милстар». Система связи DSCS находится на третьем этапе своего развития. Появление новых ИСЗ DSCS-3, обладающих улучшенными характеристиками по пропускной способности," помехозащищенности и живучести расширяет возможности системы DSCS-3 и предполагает ее использование и в 90-е годы. С конца 80-х и в 90-е годы будет осуществлено развертывание системы военной спутниковой связи нового поколения «Мил- — 33 —
стар». За создание ИСЗ «Милстар» отвечает фирма Lockheed. Разработку различных терминалов для системы «Милстар» осуществляет консорциум фирм Bell Aerospace, Raytheon, Rockwell Collins. Серийное производство терминалов планируется начать в 1991—1992 гг. Это на несколько лет позже, чем планировалось ранее. Кроме того, в начале 90-х годов будет произведено около 200 терминалов для системы «Милстар», а не несколько тысяч согласно предварительным планам. Руководители программы выражают озабоченность в связи с финансовыми ограничениями, приводящими к сокращению масштабов разработок и удлинению сроков реализации программы. Значительная часть бюджетных ассигнований МО США в настоящее время предназначается для финансирования исследований по программе СОИ, которая четыре года назад была включена в общую программу стратегической модернизации. Логическим продолжением и дополнением СОИ стала новая программа, принятая ВВС США — «Воздушная оборонная инициатива» (ADI.) Разработки по программе ADI направлены в первую очередь на создание более совершенных систем обнаружения в интересах ПВО и перспективных средств перехвата целей. Центральным элементом ADI является программа разработки технологии ведения разведки в атмосфере (AST). Разрабатываемая система совместно с радарными комплексами ОТН-В и NWS должна обеспечить надежное дальнее обнаружение бомбардировщиков и КР на любых высотах. Примером разрабатываемых для системы датчиков является мозаичный ИК-датчик космического базирования, проектируемый по программе «Тил Руби». Первый подобный датчик планировалось испытать во время полета МВКА «Спейс Шаттл» в 1986 г. По другой программе ведутся работы над созданием радаров космического базирования с распределенной антенной решеткой, которая будет включать активные и пассивные элементы. В последнее время разговоры вокруг ADI стали меньше афишироваться. Это связывают с двумя обстоятельствами. Во-первых, исследования по программе ADI должны определить возможности противника по созданию бомбардировщиков и КР с использованием технологии «Стелт», а результаты подобных исследований засекречены. Во-вторых, ВВС не хотят принижать значение программы ADI, хотя и не отрицают факта, что разработка целого ряда программ, например ОТН-В и NWS, интегрируемых в ADI, началась задолго до того, как была принята программа ADI. Так или иначе, все программы разрабатываются в рамках единого плана стратегической модернизации систем С31 и вооруженных сил в целом. Ю. В. Денисов «Air Force», 1987, 70, № 6, 44—50 «Military Technology», 1987, 11, № 5, 18, 19 — 34 —
16. Спутниковая навигационная система GPS Правительство США разрешило всем гражданским потребителям бесплатно использовать военную спутниковую навигационную систему GPS («Навстар»). Это создало определенные трудности для Космического командования ВВС США, на которое возложена ответственность за эксплуатацию системы. О перерыве в работе спутников «Навстар» будет известно тысячам гражданских пользователей, от которых немедленно начнут поступать жалобы. Разрабатывается методика, которая позволила бы центру управления системой GPS (база Фалкон в составе Объединенного центра управления полетами CSOC), быстро доводить информацию о состоянии системы GPS до гражданского центра, который экстренно распространит эту информацию среди потребителей на море и в воздухе. Первоначально предусматривалось использование в системе GPS 24 ИСЗ, находящихся в трех плоскостях. В начале 80-х годов число ИСЗ было сокращено до 18, обращающихся по орбитам в шести плоскостях. Поскольку самолетные навигационные терминалы должны одновременно принимать сигналы не менее чем от четырех ИСЗ, система из 18 ИСЗ в случае выхода строя одного или более' ИСЗ не обеспечит заданной точности навигации. Во избежание этого было принято решение о выводе на орбиты трех резервных ИСЗ для быстрой замены неисправных ИСЗ. Даже при наличии 21 ИСЗ на орбитах с наклонением 55°ч в некоторые моменты времени не будет обеспечиваться заданная точность навигации в зоне, получившей название PDOP (позиционное ухудшение точности). Зона PDOP площадью около 5 млн. км2, будет возникать на 10—15 мин в сутки в полосах между 30° и 50° северной и южной широты. В северном полушарии Земли в этой полосе лежат центральная часть Атлантического и Тихого океанов, Южная Европа, Северная Африка и Средний Восток. Время и место возникновения зоны PDOP могут быть определены заблаговременно. Однако наличие подобных зон может весьма существенно затруднить проведение некоторых военных операций. Министерство обороны решило запросить у конгресса в 1990 фин. г. ассигнования на увеличение числа спутников в системе «Навстар» с 21 до 24 и на обеспечение ввода в строй всех 24 ИСЗ к 1995 г. Затраты на изготовление 3 дополнительных ИСЗ и на вывод их на орбиту составят 300 млн долл. Федеральная комиссия по связи считает, что морские гражданские потребители начнут эксплуатировать систему GPS в 1990 г. при применении приемников системы «Навстар», совмещенных в едином блоке с инерциальной системой. К середине 90-х годов система GPS станет единственной навигационной системой. Помимо наличия зон PDOP, другой проблемой, которую предстоит решить, является необходимость быстрого выявления — 35 —
фактов снижения качества навигационных сигналов, передаваемых ИСЗ, из-за ухудшения характеристик бортового стандарта частоты. Пять контрольных станций системы GPS, расположенных на Гавайских островах, в Колорадо-Спрингс (шт. Колорадо), на островах Вознесения, Диего-Гарсия и Кваджалейн, могут обнаружить аномалии навигационных сигналов, но лишь при нахождении ИСЗ в зоне видимости станций. Однако интервалы между очередными попаданиями в зону видимости для каждого ИСЗ могут достигать 2,5 ч. Для более быстрого обнаружения снижения качества сигнала предлагают следующие способы: 1. Увеличение числа ИСЗ в системе с 21 до 24, что обеспечит наличие в зоне видимости потребителя не менее шести ИСЗ. В такой «избыточной» ситуации терминал пользователя позволит выявить спутник с ухудшенным качеством навигационного сигнала и не использовать этот сигнал. 2. Вывод нескольких ИСЗ на геостационарную орбиту. 3. Установка аппаратуры для передачи навигационных сигналов на борту связных ИСЗ «Инмарсат-2». 4. Установить в четырех крайних точках континентальной части США контрольные станции для проверки качества навигационных сигналов ИСЗ до начала приемки этих сигналов самолетами, совершающими полеты над территорией США. «Aviation Week and Space Technology», 1987, 127, № 14, 11, 30—32 17. Стратегические наступательные вооружения КНР По английским данным к 1986 г. КНР имела в своих вооруженных силах 128 ядерных ракет, 120 водородных бомб и две атомные подводные лодки с 12-ю баллистическими ракетами каждая. В настоящее время, по заявлению директора Пекинского института национальной обороны, КНР тщательно изучает передовой зарубежный опыт в области науки и технологии, а также военную ситуацию в мире, с тем чтобы сформулировать к концу столетия собственную программу обороны страны. В этом смысле КНР предполагает активно сотрудничать с передовыми европейскими странами. Официальные лица КНР неоднократно заявляли, что поскольку подавляющая часть ядерного оружия в мире принадлежит двум «сверхдержавам», т. е. СССР и США, то они и должны начать сокращение своих ядерных сил, хотя бы на 50%. Лишь после значительного сокращения ядерного потенциала СССР и США, к процессу разоружения могут примкнуть другие страны, в т. ч. и КНР. Что же касается американской программы СОИ, то судя по высказываниям некоторых официальных лиц, КНР не относит ее к наступательному вооружению, а считает ее определенным фактором равновесия сил, и поэтому не возражает против ее — 36 —
разработки и реализации. Ученые КНР и сами работают над некоторыми средствами борьбы с ядерными вооружениями, в частности в области борьбы с радиолокационными и инфракрасными средствами их наведения. Г. А. Лебедев «Defense nationale», 1987, 43, № 11, 135—146 18. Системы терморегулирования оружия космического базирования В десятилетие, предшествовавшее появлению программы СОИ, технический прогресс в области систем терморегулирования (СТР) ИСЗ шел по эволюционному пути. СТР традиционно проектировались с использованием пассивных или полупассивных способов отвода тепла в окружающее пространство с применением терморегулирующих покрытий, теплопроводных несущих конструкций, жалюзи, тепловых труб и т. д. Однако планируемые ныне важные космические операции, включающие эксплуатацию ООКС и оборонные мероприятия с применением перспективных систем спутниковой связи, наблюдения и обнаружения космического базирования и т. д., стимулировали открытие НИОКР по более прогрессивным способам терморегулирования применительно к отводу тепла от бортового оборудования, рассчитанного на мощности 10—100 кВт. Программа СОИ выдвинула ряд новых требований к СТР, поскольку при мощностях бортового оборудования свыше 100 кВт теплоотводящие и термостатирующие устройства будут составлять значительную часть общей массы КА. Управлением по программе СОИ (SDIO) совместно с ВВС США, НАСА, министерством энергетики и управлением ядерных вооружений МО США (DNA) начата программа фундаментальных и прикладных исследований, направленная на определение возможностей расчета новых СТР на большие мощности с применением теории подобия, решение проблем отвода в окружающее пространство очень больших тепловых импульсов, исследование средств охлаждения аппаратуры и поиск средств обеспечения высокой живучести. Программа включает исследование свойств материалов, характеристик теплопроводов различных конструкций, работы радиаторов в различных условиях, способов аккумулирования тепла, технических аспектов применения тепловых насосов и т. п. Отмечается, что на связных ИСЗ СОИ с их компактными компьютерами, обеспечивающими засекречивание каналов связи, уд. тепловые потоки от экранированного оборудования будут превышать 100 Вт/см2. Охлаждение электроники потребует больших поверхностей радиаторов, работающих с малыми перепадами температур, и, возможно, специальных теплообменных устройств. В радиолокационных системах наблюдения и обна- — 37 —
ружения космического базирования будут применяться антенны с фазированными решетками диаметром 15—60 м. В фидерных устройствах таких радиолокаторов будут диссипироваться до 75% подводимой мощности 400 кВт. В предложенных схемах ИК-систем наблюдения и обнаружения космического базирования предусматривается активное криогенное охлаждение фокальной плоскости мозаичного приемника, хотя коэффициент использования охладителя будет очень низким из-за малой разности температур. Установка химического лазера большой мощности на борту КА потребует больших расходов тепла для подготовки компонентов для сжигания и небольших затрат электрической энергии для привода насосов и вспомогательных агрегатов. Использование независимых контуров подогрева компонентов, охлаждения зеркал и отвода тепла от энергетической установки (ЭУ), которое было заложено в первоначальном проекте, считается целесообразным заменить на объединенную СТР, в которой тепло, отводимое от ЭУ, будет применяться, напр., для подогрева компонентов. Показано, что такая объединенная СТР позволит сократить массу контуров терморегулирования на 20—30%. Не исключается возможность применения двухконтурной СТР, в которой для обеспечения работы высокотемпературных элементов в качестве теплоносителя будет применяться толуол, а для низкотемпературных (напр, зеркал) —аммиак. Для систем космического оружия с преимущественным потреблением электрической энергии — ускорителей нейтральных частиц, лазеров на свободных электронах и электромагнитных ускорителей снарядов ударно-кинетического действия, обеспечение терморегулирования будет достаточно сложным из-за больших действующих мощностей и относительно низкого к. п. д. бортовых ЭУ. Разрабатываются бортовые ЭУ с открытым циклом, напр, с камерой сгорания, системой подачи компонентов топлива и турбогенератором, и с замкнутыми циклами, напр, с ядерным источником энергии совместно с энергоаккумулятором или без него. Недостатками простых ЭУ с открытым циклом являются ограниченное запасом топлива время работы, потенциальная возможность перекрытия луча истекающими газами и необходимость демпфирования вибраций, возникающих при работе агрегатов. На КА с электромагнитным ускорителем в дежурном режиме предполагается использовать ЭУ на базе ядерного реактора SP-100 с отводом тепла в окружающее пространство с помощью обычного радиатора. При осуществлении боевой стрельбы шины ускорителя будут охлаждаться водородом, который затем будет сжигаться в камере импульсной ЭУ с открытым циклом для генерации электрической энергии, используемой для разгона снаряда. В этом оружии на охлаждении шин будет затрачиваться в 2—3 раза больше криогенного компонента, чем — 38 —
его нужно для генерации импульса электрической энергии. Температура токоведущих частей должна поддерживаться на уровне 40 К или меньше, т. к. при этом достигается максимальный КПД. На КА с линейным ускорителем нейтральных частиц из входной мощности 100 МВт с помощью СТР должны быть отведены 40 МВт. Объединенные СТР для объектов с большим потреблением электрической энергии, считающиеся предпочтительными для большинства КА по программе СОИ, могут быть с замкнутым циклом, с открытым циклом и с энергоаккумулятором, в т. ч. с подзаряжаемым от батарей солнечных элементов. Во вновь проектируемых СТР с замкнутым циклом для ИСЗ с рабочим ресурсом на орбите >10 лет должны применяться теплопроводные устройства с проводимостью до 100 тыс. (Вт/см2) (см2/К). Идеальный радиатор для ИСЗ должен иметь низкую поверхностную уд. массу, высокую жесткость, способность к сохранению чистоты поверхности, стабильные характеристики теплоизлучения и высокую живучесть. Рабочая температура радиатора может быть ~60 К для пассивного охлаждения приемников ИК-системы наблюдения и обнаружения, 300—400 К — при использовании его для охлаждения электроники и 600—1000 К — для отвода тепла ЭУ. В конструкциях радиаторов считается возможным использовать новые металлические и углерод-углеродные композиты, обличающиеся высокой жесткостью, высокой теплопроводностью и низкой плотностью. Повышения характеристик радиаторов можно достигнуть за счет применения улучшенных стойких термопокрытий, использования поворотных конструкций для исключения облучения Солнцем и внедрения надежных насосов, допускающих нагнетание двухфазных сред. Применительно к СТР с открытым циклом считается необходимым разработать: — системы долговременного хранения криогенного охладителя с низкими потерями на испарение и высокой живучестью; — высоконагруженные теплообменники, в т. ч. натекатель- ного испарительного охлаждения; — подсистемы наддуву и подачи охладителя и топлива с низкими уровнями возбуждаемых вибраций. Для ряда задач программы СОИ объем хранимых на борту КА криогенных компонентов будет сравним с топливным баком МВКА. Считается, что современные способы активной и пассивной теплоизоляции баков без активной компенсации тепловых потерь за счет работы холодильных агрегатов не позволяет иметь приемлемые потери компонентов от испарения при длительном пребывании на орбите. Для гибридных СТР с замкнутым циклом и энергоаккумуляторами должны быть разработаны: — теплоаккумуляторы с малой массой и высокой скоростью приема и отдачи тепла; — 39 —
— устройства хранения отводимого тепла мощного импульса в виде пара в большой развертывающейся оболочке или в баке для последующего излучения в окружающее пространство через конденсационный радиатор; — высокотеплопроводные высокотеплоемкие композиты и высокотеплоемкие жидкие суспензии с микрокапсулированными теплоаккумулирующими веществами, имеющими высокую теплоту фазового перехода. Однако для относительно коротких боевых операций СТР с замкнутым циклом и энергоаккумуляторами будут много тяжелее СТР с открытым циклом, что вызвало интенсивное изучение этих систем. При оптимизации СТР должны приниматься во внимание зависимость КПД охлаждаемого элемента оружия от температуры; расход жидкого водорода на охлаждение этого элемента, напр, дрейфовой трубы линейного ускорителя пучкового оружия, от температуры; электрическая мощность, генерируемая в зависимости от расхода водорода через тракт охлаждения дрейфовой трубы и т. п. Работы по оптимизации СТР ведут фирмы Sundstrand Advanced Technology Group и Martin Marietta Aerospace. В. А. Карелин «AIAA Paper», 1987, № 1478, 11 pp. «AIAA Paper», 1987, № 1479, 7 pp. ПРИКЛАДНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ 1КОСМОСА 19. Возможности использования данных ИСЗ ERS-1 Управление ESA предполагает ввести в эксплуатацию ИСЗ для дистанционного зондирования (ДЗ) Земли ERS-1 в 1990 г, ИСЗ планируется запустить с полигона в Куру (Французская Гвиана) при помощи ракеты-носителя «Ариан-2» и вывести на солнечно-синхронную орбиту высотой 777 км (пересечение экватора в 10 ч. 30 мин по местному времени). ИСЗ рассчитывается на 3-летний срок службы и предназначается главным образом для наблюдений океанов, криосферы, исследований взаимодействия атмосферы и моря, а также наблюдений шельфа. В этих целях на ИСЗ устанавливается аппаратура, разработка которой возглавляется фирмой Dormer (ФРГ). Блок активных микроволновых приборов AMI, работающий в трех режимах: скаттерометра, определяющего скорость ветра у земной поверхности; РЛС с синтезированной апертурой (SAR), измеряющей длину и направление распространения морских волн; РЛС для получения двумерных изображений поверхности льда, моря и суши с разрешающей способностью 30x30 м. Наиболее важные области применения данных блока AMI — составление топографических карт криосферы, исследования использования земель и изучение шельфа. РЛ-изображения позво- — 40 —
лят также обнаруживать небольшие объекты (морские суда, айсберги и т. п.), определять курс корабля по сигнатуре его следа, что представляет большой интерес для военной разведки. Однако из-за высокого уровня потребления электроэнергии блок может работать в режиме SAR с получением изображений лишь в течение 10 мин на каждом из витков орбиты. РЛ-высотомер — импульсная РЛС, работающая в двух режимах: «морском» (определение высоты и скорости ветра у морской поверхности, высоты морских волн) и «ледовом» (получение топографических данных по криосфере). Последний режим обладает меньшей точностью из-за большего многообразия формы объектов на поверхности льда. Радиометр, сканирующий вдоль трассы полета (ATSR). Ожидается, что 3-канальный прибор, работающий в ИК-области спектра, позволит измерять среднюю температуру поверхности участков моря размерами 50x50 км с точностью до 0,5 К при облачности до 80%. Радиометр, разрабатываемый консорциумом фирм Великобритании и Австралии, дополняется микроволновым зондирующим устройством разработки фирм Франции и Дании. Устройство обеспечивает получение данных для калибровки РЛ-высотомера, данных о дымке атмосферы и общем содержании водяных паров в ней. Система точного определения расстояния и скорости (PRARE), предназначенная для определения параметров орбиты ИСЗ и геодезических измерений (прогнозируемая точность определения расстояния — 5—10 см). Система, работающая в диапазонах частот S и X, обеспечивает также сбор метеорологических данных с небольших сравнительно недорогих наземных станций (НС). Лазерный отражатель — пассивные уголковые отражатели лазерного излучения на НС, обеспечивающие высокую точность определения параметров орбиты ИСЗ по временной задержке отражаемых сигналов (1—2 см в радиальном направлении), и дополнительную калибровку РЛ-высотомера. В мае 1986 г. ESA запросило предложения возможных потребителей данных ИСЗ ERS-1 по проектам их использования. Показательными являются предложения потребителей данных в Австралии, сбор и координация которых осуществляются отделом научных и прикладных исследований CSIRO. Предложения классифицируются по следующим основным направлениям: Исследования суши. Предполагается оценка возможностей использования данных SAR для геологических исследований местности с пологим рельефом и выветриванием поверхностных пород, выделения различных горных пород, выветренных материалов, почв и растительности. Кроме того, в рамках проекта создания региональных географических информационных систем планируется оценка возможностей использования данных SAR для изучения и картографирования природных ресурсов суши, — 41 —
мониторинга окружающей среды в тропиках, в частности, во время сезона дождей. Согласно долгосрочному плану исследований в интересах лесного хозяйства страны предлагается первоначальный эксперимент по изучению использования земель. Исследования Антарктиды. Рассматриваются предложения пяти НИИ по использованию данных SAR, принимаемых стационарной или подвижной НС на территории Антарктиды, для топографических, геологических съемок и гляциологических исследований. Калибровка радиометра ATSR и проверка возможностей использования его данных, особенно на территории регионов Австралии и Азии. Проверка рассматривается как часть эксперимента SAVE по оценке возможностей использования данных различных ИСЗ для изучения австралийских территориальных вод, планируемого в 1990 г. Физическая океанография — наиболее важная часть предложений Австралии по использованию данных ИСЗ E.RS-1. Эксперименты, предложенные семью НИИ, предусматривают изучение всех морских районов вокруг Австралии и Новой Зеландии, охватывают измерения тепловых потоков, оценку динамики и особенности циркуляции морских вод, моделирование влияния ветра на морские волны и внесут значительный вклад в осуществляемую программу мониторинга океана и исследований по прогнозированию взаимодействия воздушной и морской среды, включая обнаружение циклонов. А. Е. Моисеенко «Search», 1987, 18, № 3, 128—129 20. Пересмотр канадской программы «Радарсат» Программа «Радарсат» предусматривает создание канадского ИСЗ для исследования природных ресурсов океана и суши. В связи с финансовыми трудностями программа пересмотрена, поскольку Канада не в состоянии одновременно финансировать работы по проекту MSC (в рамках создания американской ООКС) и программу «Радарсат» в ее первоначальном объеме. После пересмотра затраты на программу составят 345 млн кан. долл. (первоначально — 725 млн долл.). Великобритания и США (партнеры Канады по программе «Радарсат») должны внести более 300 млн долл. Великобритания должна изготовить платформу (корпус и служебные системы) ИСЗ и, возможно, два научных прибора^. США выведут ИСЗ на орбиту. Если на борту ИСЗ «Радарсат» будет установлена западногерманская модульная многодиапазонная оптоэлектронная камера MOMS, то партнером Канады станет и ФРГ. Разработчики ИСЗ не стали приспосабливать его для обслуживания на орбите экипажем МВКА. ИСЗ не будет подлежать возвращению на Землю для восстановительного ремонта и по- — 42 -
вторного использования. Расчетный срок активного существования снижен с 10 до 5 лет. Запуск перенесен с 1991 на 1994 г. ИСЗ «Радарсат», оборудованный канадским радиолокатором с синтезированной апертурой (РСА), позволит получать изображения при любых метеоусловиях и при любой освещенности. Имеется возможность просмотра как широкой полосы (500 км), так и узкой (55 км). При этом разрешение составляет 100 и 10м соответственно. При просмотре узкой полосы возможно отклонение луча от трассы на ±350 км. Разрешение при максимальном отклонении — 25 м. Работа в режиме широкой полосы позволяет за сутки просмотреть всю Арктику с целью определения ледовой обстановки. Для прогнозирования урожая за трое суток можно просмотреть всю территорию Канады. «Aviation Week and Space Technology», 1987, 127, № 2, 51, 53 21. Использование ИСЗ для дистанционного зондирования Земли Министерство торговли США образовало межведомственную комиссию для изучения возможностей использования ИСЗ и других средств дистанционного зондирования (ДЗ) с целью выявления фактов незаконного сброса веществ, загрязняющих моря и океаны. В состав комиссии должны входить также представители министерства юстиции, НАСА, Береговой охраны США и министерства обороны. Как заявил 27 ноября 1987 г. президент французской фирмы Spot Image Жерар Браше, годовой оборот фирмы в 1987 г. превысит 50 млн франц. фр. Доля стран и регионов в этом обороте составляет (в %): Франция — 24; остальные государства Западной Европы — 26; страны Азии и бассейна Тихого океана—15; США — 25. Ожидают, что объем продаж снимков с ИСЗ «Спот» на территории США в течение нескольких месяцев достигнет уровня 35% от всего объема продаж. В архиве фирмы Spot Image в конце 1987 г. хранилось 470 тыс. снимков, из которых было продано 10 тыс. (на 1 тыс. больше, чем ожидалось). Как считает Браше, объем продаж снимков фирмой Spot Image пока еще мал и еще нельзя рассчитывать на получение прибылей. Б. И. Ермишкин «Interavia Air Letter», 1987, № 11391, 4; № 11392, 6 22. Ограничение на получение и распространение изображений Земли, полученных со спутников Правительство, США приняло решение, накладывающее ограничения на получение и распространение изображений Земли, полученных со спутников, если это может нанести ущерб — 43 —
национальной безопасности. Министерство обороны и государственный департамент получают право запретить американским фирмам эксплуатацию спутников для дистанционного зондирования Земли, а также конфисковать полученную информацию, если ее распространение сочтут нежелательным. По мнению некоторых представителей промышленности, угроза вмешательства правительственных органов и неясная перспектива сбыта изображений с высоким разрешением отпугнет фирмы от оснащения спутников соответствующей аппаратурой. По мнению обозревателей, указанное постановление американского правительства сыграет на руку западноевропейским странам и Японии, на чьи спутники ограничения распространяться не будут. Обозреватели в связи с этим указывают, что СССР недавно предложил на продажу спутниковые снимки Земли с разрешением 6 м. Эти снимки, сделанные ранее и извлеченные из архива, но, по заявлению представителя СССР, если заказчики заинтересуются, им может быть предоставлена и свежая информация. «New Scientist», 1987, 116, № 1585, 28, 29 23. Планирование использования связных ИСЗ С января 1984 г. 12 независимых островных государств южной части Тихого океана, а также Австралия и Новая Зеландия занимаются планированием усовершенствования и расширения системы дальней связи в рамках программы развития электросвязи SPTDP. Задачи этой программы состоят в выработке рекомендаций по расширению и усовершенствованию современных связных инфраструктур с целью охвата телефонным обслуживанием тех районов, которые все еще его не имеют, в результате чего на 100 жителей будет не 3, а 6 телефонных аппаратов. Рассматриваются также вопросы развертывания новых видов обслуживания (телеграфного и передачи данных). Важным элементом обмена сообщениями могла бы оказаться так называемая «электронная почта», позволяющая отказаться от доставки частной корреспонденции по воздуху и с помощью судов. Постепенный переход на использование машинных методов, появление межмашинного трафика, а также возможности новых систем (в особенности спутниковых) — все это позволяет развернуть дешевые линии магистральной связи в интересах народного образования, передачи метеопрогнозов и метеопредупреждений, развития торговли и пр. Отмечается также все возрастающая потребность в ТВ-обслуживании. Подробный анализ требований к электросвязи для обслуживания небольших островных государств и целого региона позволил придти к выводу, что единственным методом обеспечения надежной магистральной связи между островами было бы использование ИСЗ. — 44 —
К середине 80-х годов 10 из 12 островных государств этого региона обслуживались связными спутниками системы «Интел- сат». Основное внимание было направлено на расширение использования ИСЗ, для чего проводилось изучение спутниковых связных систем «Ауссат» и «Пакстар» с оценкой капитальных вложений и стоимости аренды космического сегмента. При этом в качестве «модели» рассматривалась сеть в составе центральной станции в столице государства, обслуживающей пять соседних островов. Отмечается необходимость в дальнейшем исследовании вопросов организации сети связного обслуживания с учетом достижений в топологии коммутации каналов, возможности использования направленных спутниковых лучей. Н. Я. Щербак «Telecommunication Journal», 1987, 54, № 138, 758—762 24. Организация спутниковой связи при многостанционном доступе с временным уплотнением Спутниковой связи с многостанционным доступом в настоящее время уделяется большое внимание. Технику многостанционного доступа можно грубо разделить на два типа: активную и пассивную. При пассивном многостанционном доступе каждый пользователь может передавать свои данные до прерывания центральной станцией. В этом случае центральная станция обеспечивает координацию доступа к общему каналу. Пользователь не начинает передачу своих данных до поступления сигнала с центральной станции. При активном многостанционном доступе такая координация не требуется. Пользователи получают прямой доступ к каналу, следуя специальному протоколу. Активный многостанционный доступ можно, в свою очередь, подразделить на два типа: на основе содержания и не на основе содержания. При активном многостанционном доступе на основе содержания пользователи получают доступ к каналу в результате различных способов конкуренции. Они могут конкурировать непосредственно для передачи данных. Возможна конкуренция для передачи за резервирование доступа в более позднее время. В такого типа системах неизбежны конфликтные ситуации. Примером системы активного многостанционного доступа не на основе содержания может служить многостанционный доступ с временным уплотнением. В этом случае пользователю для доступа к каналу выделяется определенный интервал времени. Специалисты Тайваньского университета проводили изучение качества работы и возможностей применения многостанционного доступа с временным уплотнением на основе содержания. При таком доступе временная ось канала разбивается на фреймы изменяемой длины. Каждый фрейм состоит из трех суб- — 45 —
фреймов: резервирования, фиксированного и переменного. Все пользователи применяют субфрейм резервирования для размещения своих запросов. В фиксированном субфрейме каждый пользователь имеет фиксированный интервал для передачи своих данных. Число интервалов, отведенных для конкретного пользователя, основывается на его потребностях, объявленных за время текущего субфрейма резервирования и в предыдущих запросах. Длина фиксированного субфрейма не может быть короче, чем время задержки сигнала на пути «туда-обратно» между любым пользователем и центральной станцией. Центральная станция повторяет для каждого пользователя субфрейм резервирования в вещательном режиме. Это гарантирует правильное отведение интервала для переменного субфрейма. Пользователи делятся на группы. Каждой группе отводится интервал в фиксированном субфрейме. Если больше одного пользователя пытаются получить доступ к одному и тому же интервалу, возникает конфликтная ситуация. В таких случаях для идентификации каждого пользователя используется субфрейм резервирования, а каждому из конфликтующих пользователей предоставляется интервал в переменном субфрейме. Результаты анализа и проверки протокола описанной системы показали его перспективность для организации спутниковой связи одновременно для большого числа пользователей. М. Е. Фикс «IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems», 1987, AES-23, № 4, 509—517 25. Планы модернизации УВД Великобритании В начале 1988 г. министерство гражданской авиации Великобритании должно было опубликовать план модернизации национальной системы УВД. За последние пять лет министерство гражданской авиации израсходовало 125 млн ф. ст. на установку новых "вычислительных средств в центре УВД самолетов над Атлантическим океаном в Прествике. В течение следующих пяти лет на эти цели потребуются еще 200 млн ф. ст. Кроме того, на установку семи новых РЛС было дополнительно израсходовано 50 млн ф. ст.; соответствующие работы были начаты в 1983 г. и должны были быть завершены в 1988 г. Эти РЛС являются необслуживаемыми, а управление их работой осуществляется дистанционно. Операторы могут направлять на эти станции запросы и в случае получения сигналов о неисправной работе может быть дистанционно осуществлена функциональная перестройка (реконфигурация) соответствующей РЛС. И в дальнейшем предусматривается установка автоматизированного радиолокационного оборудования, что позволит повысить эффективность использования персонала. - 46 —
Всего на модернизацию наземного оборудования УВД планируется израсходовать 546 млн ф. ст., предназначающихся в основном на проведение работ по первой фазе модернизации Лондонского центра УВД LATCC в Вест-Дрейтоне, на развертывание требующих малой трудоемкости технического обслуживания средств навигации самолетов на воздушных трассах и на установку оборудования системы посадки по приборам ILS. Модернизация Лондонского центра УВД предусматривает соседнее размещение диспетчеров зоны аэродрома и диспетчеров УВД на воздушных трассах (так называемых «секторных диспетчеров»), что позволит повысить производительность труда за счет снижения уровня загрузки вследствие упрощения процедур координации работы. Соответствующие мероприятия будут осуществляться в четыре этапа. На первом этапе станет использоваться современное, но несколько усовершенствованное оборудование диспетчеров УВД самолетов в зоне аэродрома. Затем на втором этапе эти диспетчеры будут переведены в новое рабочее помещение, оснащенное радиолокационными индикаторами с вертикальным расположением экранов. На третьем этапе в это же рабочее помещение будут переведены и диспетчеры УВД самолетов на воздушных трассах, ведущих к зоне аэродрома (диспетчеры подхода), которые будут продолжать использовать современные процедуры УВД. И, наконец, на четвертом этапе будут введены новые процедуры УВД, предусматривающие тесную координацию работы диспетчеров. Было проведено исследование вопросов замены используемого в настоящее время в Лондонском центре УВД вычислительного комплекса 9020D фирмы IBM и принято решение об установке новых вычислительных средств без замены хорошо зарекомендовавших себя программных средств. Скорее всего новые вычислительные средства будут основываться на машинах фирмы IBM. H. Я. Щербак «Flight International», 1987, 132, № 4090, 34 26. Спутниковая система связи для обслуживания авиатранспортных линий Международная организация авиатранспортных компаний (SITA) в конце 1987 г. заключила соглашения со службами связи Австралии (ОТС), Канады (Teleglobe) и Франции (DGT) о совместной разработке спутниковой системы связи для обслуживания самолетов. Согласно плану, начиная с 1989 г., должна быть обеспечена телефонная связь и передача данных экипажам самолетов и телефонная связь с пассажирами самолетов. Система связи, в состав которой войдут геостационарные ИСЗ типа «Инмарсат», будет обслуживать гражданские, деловые и частные самолеты. В состав системы связи войдут наземные стан- — 47 —
ции, расположенные на территории Австралии, Канады и Франции. Б. И. Ермишкин «Interavia Air Letter», 1987, № 11391, 4 27. Навигационные ИСЗ «Старсат» Американская фирма Starfind предполагает создать коммерческую навигационную систему для обслуживания транспортных средств. В системе должны использоваться геостационарные парные ИСЗ «Старсат» со стартовой массой около 160 кг. Стабилизация ИСЗ — вращением корпуса с частотой 12 об/мин. Спутник оснащен несколькими длинными узкими антеннами, расположенными веером, для приема сигналов от транспортных средств, оснащенных терминалами системы «Старсат». Сигналы ретранслируются в центр обработки информации в Колорадо- Спрингсе, где определяется положение транспортного средства по трем координатам с точностью 3,6 м. Эти координаты могут быть сообщены потребителям по различным линиям связи. Терминалы стоимостью 250 долл. будут иметь размеры «кредитной карточки и толщину пачки сигарет». Контракт (сумма 15 млн долл.) на разработку и изготовление пяти ИСЗ «Старсат» фирма Starfind заключила с фирмой Intraspace. Запуск первого ИСЗ намечен на декабрь 1988 г. Остальные ИСЗ фирма Intraspace должна поставить фирме Starfind с интервалами три месяца. К 1990 г. все ИСЗ системы «Старсат» должны находиться в расчетных точках над Атлантическим океаном, над восточной и западной частью Тихого океана и над Индийским океаном. Создание навигационной системы на основе спутников «Старсат» финансируется фирмой Starfind. Система рассчитана на коммерческое использование. Фирма Starfind ведет переговоры с министерством обороны США о возможной эксплуатации системы для нужд военных ведомств. «Interavia Air Letter», 1987, № 11322, 4, 5 КОСМИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ И РАКЕТЫ-НОСИТЕЛИ 28. МВКА «Шаттл-2» В докладе, представленном на конференции Общества инженеров самодвижущегося транспорта США (SAE) по аэрокосмическим аппаратам (г. Вашингтон, 8—10 июня 1987 г.), дается обзор предварительных результатов исследований пилотируемого многоразового воздушно-космического аппарата (МВКА) следующего поколения, получившего название «Шаттл-2». Исследования МВКА проводятся в Лэнглийском научно-исследова- — 48 —
тельском центре (НИЦ) НАСА по совместному заданию отделов авиационной и космической техники (OAST) и космических полетов (OSF) НАСА. В качестве МВКА «Шаттл-2» выбран 2-ступенчатый ЛА с вертикальным стартом, оснащенный ракетными двигателями (РД). Обсуждается роль МВКА «Шаттл-2» в предлагаемой транспортной космической системе (ТКС) США, включающей тяжелые ракеты-носители (РН) и пилотируемые ЛА, дополняющие МВКА «Спейс Шаттл». В январе 1985 г. Лэнглийский НИЦ получил указание штаб- квартиры НАСА приступить к предварительным исследованиям концепций следующего поколения ЛА для запусков космических объектов, получившего название «Шаттл-2». Основная задача исследований — продемонстрировать концепции ЛА, которые, во-первых, значительно снизили бы затраты на транспортировку в космос, во-вторых, дополнили бы структуру ТКС таким образом, чтобы она обеспечила широкий диапазон направлений использования космоса в научных, военных и коммерческих целях. Задачи и роль МВКА. Для планирования ТКС следующего поколения проанализированы модели космических полетов гражданского и военного назначения в период 1992—2010 гг. Прогнозируемые полеты подразделяются на две общие категории: для доставки на орбиту полезных нагрузок (ПН) большей массы (грузов, топлива, крупногабаритных ИСЗ) при минимальной удельной стоимости выведения ПН и для выполнения приоритетных задач и вылетов без отделения ПН (перевозки персонала, обслуживание и ремонт космических объектов, доставка и возвращение продукции большой ценности и запасов) при минимальной стоимости полета. Первоначально на основе элементов МВКА «Спейс Шаттл» может быть создана так называемая производная РН SDL (Shuttle Derived Vehicle). Приоритетные задачи и вылеты без отделения ПН будут выполняться МВКА «Шаттл-2». В исследованиях Лэнглийского НИЦ основное внимание уделялось следующим трем категориям задач МВКА: 1) транспортировка людей, в том числе для обеспечения доступа человека к обитаемой орбитальной космической станции (ООКС), осуществления полетов с критически важной ролью человека, проведения операций по спасению космонавтов и выполнения исследований, требующих участия человека, обеспечения доступа в космос представителей общественности; 2) обслуживание космических объектов на орбите, в том числе ООКС, платформ, размещенных вблизи ООКС, платформ на полярной орбите, платформ коммерческого назначения, орбитальных обсерваторий, ИСЗ и других объектов; 3) выведение на орбиту и возвращение с орбиты небольших ПН, доставка на Землю коммерческой продукции, изготовленной в космосе, возвращение других ПН. — 49 —
Хотя требования к ПН для МВКА «Шаттл-2» пока не окончательно определены, при проведении исследований используются некоторые базовые показатели: доставка на орбиту, обеспечивающую сближение с ООКС (высота 485 км, наклонение 28,5°), ПН массой 9,1 т и доставка на низкую солнечно-синхронную орбиту (высота 278 км, наклонение 98°) ПН массой 5,5 т для обслуживания автоматических платформ на полярной орбите. Базовые размеры цилиндрического отсека ПН: диаметр 4,6, длина 9,15 м. При проведении исследований МВКА исследуется чувствительность его проекта к изменению массы ПН, необходимых для решения различных задач, в пределах от 1,1 до 29,5 т. Общие требования к МВКА и его эксплуатации. При оценке вариантов проекта МВКА, заменяющего МВКА «Спейс Шаттл», руководствуются результатами системного анализа затрат на существующие ЛА. Учитывается, в частности, следующая структура периодических затрат на осуществление полетов МВКА «Спейс Шаттл»: замена разовых элементов и восстановительный ремонт многоразовых элементов — 51%, эксплуатационные расходы (трудозатраты на наземную подготовку, эксплуатацию в полете и управление полетом) —45%, стоимость топлива—4%. МВКА «Шаттл-2» рассматривается главным образом как транспортное средство. Численность экипажа ограничивается и составит от 2 чел. (для большей части транспортных задач) до 5 чел. (для задач обслуживания на орбите, когда требуется до трех бортинженеров). Длительность орбитального полета сокращается максимум до 5 сут (из условий обслуживания на орбите), интервалы между очередными пусками устанавливаются в 14 сут с минимальным объемом технического обслуживания и проверок между полетами, пуски осуществляют и при неблагоприятных погодных условиях (например, в дождь и при умеренном ветре). Предполагается осуществлять главную сборку и подготовку МВКА к полету в горизонтальном положении, в рабочих зданиях с низкими отсеками. Подготовка ЛА и ПН разделяются, сопряжение между ними сводится к минимуму и стандартизируется, для основных видов ПН вводятся типовые контейнеры. Контейнер устанавливается на ЛА в здании для подготовки к полету, а доступ к ПН на СП сводится к минимуму. Вместо большого вертикального руля в хвостовой части ЛА используются рули на концах крыла, что облегчает установку контейнера с ПН на фюзеляж. В целом эксплуатация МВКА должна быть аналогична эксплуатации авиалайнера, который обслуживается и готовится к полету небольшой наземной командой и совершает полет почти в автономном режиме с небольшим экипажем. Влияние уровня технических достижений на выбор концепции МВКА. При проведении исследований МВКА «Шаттл-2» — 50 —
особое внимание уделяется анализу состояния и прогнозированию технических достижений, которые определяют выбор концепции перспективного ЛА. Результаты анализа показывают, что если разработка МВКА «Шаттл-2» в принятом базовом варианте, удовлетворяющем требованиям обслуживания ООКС и платформ на полярной орбите, начнется в 1992 г., то по сравнению с МВКА «Спейс Шаттл» его сухая масса может быть снижена на 25%. При этом двухступенчатый Л А будет иметь вдвое меньшую стартовую массу, чем одноступенчатый (1 тыс. т по сравнению с ~2 тыс. т). Уровень возможных технических достижений ближней перспективы определяет выбор концепции двухступенчатого ракетного ЛА. Одноступенчатый ракетный ЛА становится предпочтительнее, когда уровень технических достижений эквивалентен снижению сухой массы на 30—40%. Сравнительный анализ рассмотренных концепций МВКА «Шаттл-2» показывает, что одноступенчатый ЛА на основе технических достижений ближайшей перспективы имеет большую длину, сухую и стартовую массу, чем существующий МВКА «Спейс Шаттл». Кроме того, для осуществления полетов на полярную орбиту требуется применение дополнительной ступени. Двухступенчатый ЛА с тем же уровнем технических достижений значительно меньше и легче. Спроектированный под решение задач на полярной орбите, ЛА может доставлять на орбиту ООКС ПН массой 13,6 т, которая выше требуемой. Особенности устройства и эксплуатации МВКА. Стартовая масса МВКА—1,1 тыс. т (примерно в 2 раза меньше, чем у МВКА «Спейс Шаттл»), сухая масса — 129 т. Длина МВКА — 43,4, размах крыла — 34,4 м. Обе крылатые ступени могут транспортироваться на фюзеляже самолета «Боинг-747». Двигательные установки (ДУ) параллельно расположенных ускорителя и орбитальной ступени (ОС) включаются на старте. Беспилотный ускоритель, возвращаемый на СП в планирующем полете, отделяется при скорости, соответствующей числу М = 3, на высоте 27 км. Ускоритель оснащается шестью жидкостными ракетными двигателями (ЖРД), работающими на компонентах топлива жидкий кислород-углеводородное горючее (метан), с тягой по 1350 кН. Для охлаждения камер сгорания и питания газогенераторов ЖРД используется жидкий водород. Топливные баки выполнены в виде несущего блока. Жидкий кислород и жидкий водород на этапе полета ускорителя подаются также на ОС. Небольшая скорость разгона ускорителя позволяет обойтись без специальной теплозащиты от аэродинамического нагрева и ввести значительные проектные запасы. Стартовая масса ускорителя — 495, сухая масса — 44 т, длина — 35,4 м. ОС оснащается пятью кислород-водородными ЖРД с тягой в пустоте по 1700 кН. ЖРД основываются на концепциях, из- - 51 -
учаемых НИЦ им. Маршалла в рамках исследований основного двигателя для космической транспортировки STME (Space Transportation Main Engine). Большая часть корпуса ОС занята блоком топливных баков, из которых на этапе полета ускорителя компоненты топлива не расходуются. Отсек экипажа удлиненной формы и контейнер с ПН располагаются сверху фюзеляжа и связаны переходным туннелем, закрытым обтекателем. Отсек экипажа состоит из летной кабины на 5 чел., отстреливаемой в аварийных ситуациях для спасения космонавтов, и отсека для работы и отдыха космонавтов. Для облегчения доступа к бортовому оборудованию большая часть его подсистем размещается в носовой части и под обтекателем фюзеляжа ОС. При разгоне ОС до орбитальной скорости ЖРД дросселируются, что ограничивает перегрузку до 3 g. Стартовая масса ОС-600, сухая масса — 85,5 т, длина 43,3 м. Сборка МВКА осуществляется в горизонтальном положении. Буксировка незаправленного ЛА на СП также проводится в горизонтальном положении. Расчетная длительность наземной подготовки МВКА к очередному полету— 10 сут. На СП МВКА устанавливается в вертикальное положение мощным подъемником, заправляется при помощи подвижной башни обслуживания и защищается от воздействия неблагоприятных погодных условий оболочкой в форме параллелепипеда. Длительность пребывания ЛА на СП — не более 1 сут. Требования к техническим достижениям. Моноблочные топливные баки для криогенных компонентов топлива не подвергаются большим внешним нагрузкам, однако должны использоваться повторно десятки, а может быть и сотни раз. В связи с этим критически важное значение имеет разработка технологии осмотра баков, демонстрирующих их целостность. Требуют технических разработок многоразовые ДУ с использованием углеводородного горючего и перспективные ДУ с использованием в качестве горючего жидкого водорода. Поэтапный подход к созданию ТКС следующего поколения и роль МВКА. Ввод МВКА «Шаттл-2» в эксплуатацию предполагается в период после 2000 г. В ходе исследований рассмотрены возможности МВКА как части общей ТКС «Земля — околоземная орбита». Представлены пять ЛА, входящих в структуру ТКС, основными элементами которого являются: центральная кислород- водородная ступень (база трех первых ЛА), небольшой пилотируемый ЛА для перевозок персонала и обслуживания космических объектов на орбите STAR (Space Taxi and Recovery) и двухступенчатый МВКА «Шаттл-2». Тяжелая центральная ступень, разработанная в первую очередь, в сочетании с навесными твердотопливными ускорителями к середине 90-х годов обеспечит выведение ПН массой 34—45 т. К концу 80-х годов разрабатывается и проходит летные испыта- - 52 -
ния возвращаемый ускоритель МВКА «Шаттл-2», играющий ключевую роль в поэтапной разработке ТКС. Комбинация этого ускорителя с центральной ступенью при параллельной работе обеих ДУ и перекачке топлива из ускорителя позволит выводить на орбиту высотой 279 км ПН массой от 45 до 68 т. Сочетание многоразовости ускорителя с повышенной грузоподъемностью ЛА позволяет значительно снизить удельную стоимость выведения ПН на орбиту. Дальнейшее повышение его экономической эффективности может обеспечить применение возвращаемого модуля ДУ и радиоэлектронного оборудования центральной ступени. Многоцелевой ЛА STAR с использованием для достижения орбиты небольшой ракетной ступени дает промежуточную возможность осуществления пилотируемых космических полетов до ввода в эксплуатацию GC МВКА «Шаттл-2» и в качестве дополнения МВКА «Спейс Шаттл» гарантирует доступ человека в космос. В другом варианте ЛА STAR играет роль средства аварийного спасения экипажа ООКС. Передовые технические решения, разработанные при создании указанных ЛА, и опыт их полетов найдут прямое применение при создании ОС МВКА «Шаттл-2», ввод которой в эксплуатацию предполагается примерно к 2005 г. Для обслуживания космических объектов на орбите, доставки и возвращения ПН массой до 13,6 т на фюзеляж ОС устанавливается стандартный контейнер. Для перевозок персонала контейнер с ПН заменяется ЛА STAR, обладающим возможностью отделения от МВКА и обеспечивающим спасение его экипажа и пассажиров в случае аварии на активном участке полета. А. Е. Моисеенко «SAE Technical Paper Series», 1987, № 871, 335, 1—8 29. ЖРД SSME № 2027 При прохождении огневых стендовых испытаний в Национальной лаборатории космической техники в ЖРД SSME № 2027 была обнаружена течь в теплообменнике. Этот ЖРД должен быть установлен на орбитальной ступени «Дискавери», предназначаемой для первого полета МВКА после катастрофы в 1986 г. В теплообменник поступает жидкий кислород, который превращается в газ, используемый для наддува кислородного отсека внешнего топливного бака. В случае утечки в полете кислорода из теплообменника может произойти взрыв. , 10 октября 1987 г. завершились без замечаний испытания ЖРД № 2027 длительностью 520 с. Это были третьи в серии запланированных испытаний перед установкой ЖРД на орбитальную ступень «Дискавери». Проверка двигателя после испытаний предусматривает отбор воздуха из трубопровода теплообменника с одновременным созданием вокруг него гелиевой — 53 —
атмосферы. Спектрометрический анализ образцов отбираемого воздуха обнаружил присутствие гелия, что указывало на негерметичность теплообменника. Если она будет подтверждена при испытаниях другого типа и причина ее не будет найдена, то потребуется ремонт двигателя с полной разборкой, для чего нужно четыре месяца. На ступени «Дискавери» ЖРД № 2027 решили заменить резервным ЖРД № 2028. «Aviation Week and Space Technology», 1987, 127, № 16, 25 30. Система контроля и жизнеобеспечения для ООКС США В серии докладов на 17-й конференции научно-технических обществ США по системам окружающей среды в Сиэттле (шт. Вашингтон) 13—15 июля 1987 г. обобщены результаты разработок и исследований по проблемам создания системы контроля и жизнеобеспечения (ECLSS) для ООКС США. Работы выполняют НИЦ Джонсона и Маршалла совместно с частными фирмами по контрактам НАСА. Современная концепция ООКС в полной комплектации включает 11 герметизированных элементов: 4 ресурсных отсека (каждый с четырьмя стыковочными узлами, из которых один в каждом ресурсном отсеке используется для попарного соединения этих отсеков, а к остальным подстыковываются все другие герметизированные элементы ООКС); хозяйственный модуль с припасами на 90 сут орбитального полета ООКС; 2 воздушные камеры, одна из которых гипербарическая; жилой модуль (НАВ); 3 лабораторных модуля — американский (USLAB), японский (JEM) и западноевропейского управления ESA (возможно, «Колумб). Отдельные герметизированные элементы ООКС могут располагать собственными автономными СЖО в обитаемых отсеках со средствами регенерации воздушной среды, включая источники обменного кислорода и водорода (Н2 используется для восстановления СО2 в устройствах его удаления из обитаемого помещения). В собранной,на орбите ООКС все обитаемые помещения сообщаются, образуя контуры различной конфигурации и состава. Численность экипажа ООКС — до 8 чел., каждый выделяет при дыхании около 1 кг/сут СО2. Распределение членов экипажа по помещениям и их перемещения внутри ООКС не могут быть лимитированы, так как зависят от ситуации и выполняемых задач. Возможны разнообразные варианты конфигурации ООКС и распределения людей по отсекам (модулям), в том числе экстремальные, когда весь экипаж собирается в каком-либо из наиболее удаленных модулей. Соответственно варьируется потребность подачи О2 и Н2 и интенсивности и удаления СО2 в различных сечениях контура ООКС. — 54 —
Современная концепция ООКС предполагает централизованное компьютерное управление процессами удаления СО2 и подачи О2 в единой общестанционной СЖО, где обеспечивается воздухообмен между отсеками с интенсивностью 220 м3/ч через воздуховоды диам. 10,2—11,4 см, а в двух модулях —НАВ и USLAB — размещено по две независимых активных системы обновления атмосферы — ARS (Air Revitalization System). Активные ARS вырабатывают О2 и Н2 и очищают воздушный поток от СО2 (каждая из них рассчитана на обеспечение 4 чел.). Текущие параметры для централизованного управления система получает от датчиков парциального давления газов (О2 и СО2) в сочетании с другими датчиками параметров воздушной среды в каждом отсеке ООКС (влажности, давления, температуры). В ходе выполняемой НИЦ Маршалла НАСА НИР по интегральному анализу СЖО для ООКС разработана математическая модель функционирования единой СЖО и методика моделирования воздухообмена в замкнутом контуре ООКС различной конфигурации и комплектации. Проведено моделирование множества вариантов комплектации, пространственного расположения модулей в замкнутом контуре, состава экипажа (8 и 4 чел.) и режимов функционирования СЖО (допускается номинальный, чрезвычайный и пониженный режимы — в зависимости от числа задействованных ABS и удаленности от них отсека с экипажем). Главную трудность при проектировании межмодульной системы вентиляции представляет, по заключению специалистов НИЦ Маршалла, обеспечение почти идеального перемешивания воздуха и исключение местных завихрений (турбулентности) — одного из главных условий, принятых в математической модели для идеального газа. Послеполетный анализ фактических данных о воздухообмене между ОЛ «Спейслэб» и кабиной экипажа МВКА «Спейс Шаттл» (полет STS-9) через переходный тоннель показал наличие зон с высокой местной турбулентностью воздушного потока и противотоков из-за несовершенства вентиляционной системы тоннеля. Возможные пути преодоления этого недостатка — оборудование ресурсных отсеков портативными вентиляторами и применение высокопроизводительных диффузоров в межмодульных воздуховодах. Программа дальнейших работ по интегральному анализу СЖО для ООКС включает: исследование более сложных схем распределения; изучение влияния на воздушный поток в контуре ООКС циркуляции воздуха при открытых и закрытых люках отсеков; включение в исследование характеристик реальных подсистем удаления СО2. В качестве источников (генераторов) О2 и Н2 проект ООКС предполагает использовать электролизеры с твердыми щелочными электролитическими элементами (ЭЭ) при статической подаче в них воды в паровой фазе. В модуле электролизера ЭЭ сое- — 55 —
диняются в пакеты параллельно (напряжение низковольтное — порядка 1—1,6 В) или последовательно (напряжение до 160 В). Электроды у таких ЭЭ (анод и катод) находятся внутри перегородок-сепараторов, разделяющих камеры О2 и Н2. Перегородки представляют собой матрицы из волокнистых материалов, капилляры которых заполнены электролитом — обычно КОН. Срок службы щелочного электролита КОН >50 тыс. ч. Все другие материалы, применяемые в щелочных электролизерах со статической подачей воды, имеют сравнимые с этим сроки службы. Электролизеры и а ООКС предполагается использовать не только в СЖО, но также для удовлетворения других потребностей станции в О2 и Н2, а именно: аккумулирование энергии (восстановление топливных элементов в источниках электроэнергии, работающих на этом принципе), в качестве топлива для бортовых двигательных установок, для зарядки кислородных баллонов, используемых в устройствах выхода и работы в открытом космосе (EVA). Требования к производительности, режимам работы, выходным параметрам газов, их чистоте, энергопотреблению электролизеров, надежности, ресурсу и др. характеристикам во всех этих областях применения существенно различны. Анализ преимуществ и недостатков использования на ООКС единого унифицированного или нескольких специализированных типов (видов, классов) электролизеров показал, что целесообразнее сочетание трех основных классов: малого — с давлением газов на выходе <2413 кПа (для СЖО и аккумулирования энергии), среднего — до 20 685 кПа (для двигательных установок) и большого — до 41370 кПа (EVA). Пока практическую реализацию получили лишь электролизеры малого давления. Работы по созданию электролизеров среднего и большого давления только начаты, однако прогрессируют довольно быстро. Это, как полагают, дает основания уже теперь сделать обоснованный выбор архитектуры электролизеров всех назначений для удовлетворения соответствующих потребностей ООКС Для СЖО достаточно давление подаваемых в систему газов (непосредственно или через редукторы) порядка 103 кПа. Потребность ООКС в газах с таким давлением составляет 50% от ее общей потребности в О2 и Н2 (без учета потребности в аккумулировании энергии, где требуется давление 2172 кПа); потребность в газах с давлением 20 685 кПа — 42%, а 41370кПа —8%. Одна из последних разработок в области электролизеров— создание целого семейства на базе ЭЭ с твердым полимерным электролитом марки SPE® (фабричная марка материала фирмы Hamilton Standard). Фирма Marquardt первоначально разрабатывала их по контрактам НАСА для обеспечения кислород- водородным топливом ДУ геостационарных ИСЗ. С 1984 г. по инициативе НИЦ Джонсона начата разработка модуля электро- — 56 —
лизера, предназначенного специально для использования в СЖО ООКС. Чтобы генерировать обменный кислород для подачи в замкнутый контур ООКС, надежность электролитического процесса в ЭЭ была повышена за счет введения в их конструкцию электрохимической водородной помпы. Это позволило существенно упростить электролизер, повысить надежность и исключить из его конструкции устройства для разделения жидкой и газовой фаз и деионизации газов. В результате получен электролизер, способный при поступлении в него воды из водяного бака под давлением ~ 207 кПа и электропитании от низковольтного бортового источника непрерывно вырабатывать О2 и Н2 высокой чистоты с давлением на выходе 1380 кПа. Фирма изготовила экспериментальные образцы одноэлементного электролизера и 5-элементного модуля, а также испытательный стенд, на котором к июлю 1987 г. одноэлементный, электролизер наработал 1900 ч, а 5-элементный модуль для ООКС — 650 ч в широком диапазоне рабочих режимов, включая полную остановку, непрерывную подачу газов в полном диапазоне производительности (от 0 до 100%), а также работу в циклическом режиме электропитания, имитирующем циклы изменения электропитания от СБ в полете ООКС на низких околоземных орбитах. . Б. А. Булатников «SAE Technical Paper Series», 1987, № 871428, 1—11; № 871450, 1—13; № 871451, 1—6 31. Гиперзвуковой планирующий аппарат HGV ВВС предполагают начать работы по программе HGV, предусматривающей создание гиперзвукового планирующего аппарата, который мог бы использоваться для решения различных военных задач, включая разведку ПВО кораблей и нанесение стратегических ударов. Затраты по программе TGV оценивают в 400 млн долл. Она рассчитана на пять лет и должна завершиться четырьмя запусками с базы ВВС Ванденберг МБР «Ми- нитмен», несущих такие аппараты. Малогабаритный беспилотный аппарат, не оснащаемый двигательной установкой, рассчитан на вывод на высоту 7,5— 10,5 км ракетой-носителем, которая сообщает аппарату скорость, соответствующую М^18. Планируя с такой высоты при указанной начальной скорости, аппарат, имеющий высокое аэродинамическое качество, способен совершать полет на дальность 13 тыс. км, а при воздушном запуске с бомбардировщика В-1В или В-52 — до 6,5 тыс. км. Вариант аппарата HGV, запускаемый с самолета, имеет меньшие габариты, чем вариант, запускаемый с поверхности Земли ракетой-носителем. Вариант аппарата аля использования в системе ПВО имеет еще меньшие габариты. Этот последний вариант должен сочетать очень вы- — 57 —
сокую скорость и достаточный запас энергии для маневрирования на конечном участке. Он будет служить для поражения самолетов до запуска установленных на них ракет. При этом на аппарате должна использоваться активная радиолокационная система наведения. «Interavia Air Letter», 1987, № 11341, 3 32. Транспортная космическая система на базе ракеты-носителя «Скаут» Поиски альтернативных вариантов транспортных космических систем были обусловлены, в частности, серией аварий ракет-носителей (РН) и катастрофой МВКА, приведших к существенным задержкам вывода многих научных и коммерческих объектов. Фирмы ФРГ в Италии показали, что проблемы вывода полезных нагрузок (ПН) с массами до 100 кг в ближайшем будущем могут быть решены в программе «Топас», для реализации которой могут быть использованы существующие и хорошо зарекомендовавшие себя РН «Скаут», плавучая стартовая платформа «Сан Марко» и многоразовые баллистические спускаемые аппараты (МБСА), выполняющие одновременно роль исз. РН «Скаут» фирмы LTV (США) уже в течение более 20 лет применяется для вывода ИСЗ научного назначения и для решения военных задач. С авиабазы Ванденберг 16 сентября 1987 г. по программе ВМС SOOS одной РН «Скаут» были выведены 2 навигационных ИСЗ «Оскар» с массой 59 кг каждый. Эти ИСЗ входят в навигационную спутниковую систему ВМС, включающую также ИСЗ NOVA-1 и NOVA-3. Система обеспечивает точность навигации ±185,2 м. Грузоподъемность РН «Скаут» по выводу на низкую околоземную орбиту составляет 215,6 кг. По 108 пускам надежность РН достигает 95%. Фирма LTV в состоянии изготовлять, проверять и поставлять отдельные ступени РН воздушным или морским транспортом непосредственно на стартовую платформу. Сборка РН на платформе осуществляется западноевропейской стартовой командой в количестве 80 чел. Исследуется возможность повышения грузоподъемности РН до 520 кг за счет применения бустерных РДТТ от РН «Ариан», изготовляемых фирмой BPD (Италия). Стоимость поставляемых фирмой LTV РН составляет 6,8 млн долл. Пуски РН «Скаут» уже проводились с итальянской плавучей стартовой платформы «Сан Марко», расположенной в Индийском океане вблизи побережья Кении на 2,9° ю. ш. и 40° в. д. Платформа — государственная собственность, эксплуатируется Римским университетом. По заявлению представителя правительства Италии, с платформы можно проводить до 4 пу- — 58 —
сков в год. Но поскольку с середины мая по середину сентября здесь время муссонов, то практически можно выполнять 2 пуска в год. Кроме стартовой установки и соответствующего монтаж- но-испытательного оборудования для РН и ПН на борту платформы имеются несколько лабораторий, в т. ч. электроники, химическая, метрологическая и т. п., а также небольшая обеспыленная камера класса 100 000. Сборка РН и установка на ней МБСА проводятся в горизонтальном положении в отсеке, снабженном двойной защитой от влажности и нагрева. Сборка продолжается 60 суток. Перед стартом крыша отсека удаляется и РН устанавливается в вертикальное положение. Центр управления пуском и оборудование траекторных измерений находятся на расстоянии до 500 м на платформе «Санта Рита». МБСА, изготовляемый совместно фирмами General Electric (США) и NIS (Великобритания), первоначально предназначался для медико-биологических исследований и назывался «Биоспутник». Он имеет массу в снаряженном состоянии ~ 150 кг, из которых 100 кг составляет ПН в контейнере объемом 90 л. Экспериментальное оборудование крепится к торцевой крышке контейнера. На наружной стороне крышки монтируется вспомогательное оборудование, в т. ч. батареи емкостью 2,5—5 кВт*ч, компьютер, гироскопический блок и телеметрические системы, передающие информацию на наземные станции со скоростью ~ 10 кбайт. Снаряжение МБСА может проводиться в Западной Европе или непосредственно на платформе. МБСА предполагается выводить на орбиты с высотами 250—450 км и наклонением 2,9—38°. На орбите МБСА может находиться от нескольких суток до нескольких месяцев. Перед переходом на траекторию спуска производится стабилизация МБСА вращением с частотой 10 об/мин, после чего запускается РДТТ торможения. Спуск на Землю происходит с макс, перегрузками 7—8 g. Управляемое с наземной станции снижение на планирующем парашюте начинается с высоты 20 км. Посадка может быть проведена в Сахаре, Кении, Саудовской Аравии и Австралии. Однако требуется согласие стран, на территориях которых будет производиться посадка. По программе «Топас» могут быть выведены МБСА для проведения экспериментов по материаловедению, биологии, космическим проблемам, а также исследований земных ресурсов. Считается возможным проведение экспериментов по выращиванию кристаллов, исследованиям стеклянных расплавов, выращиванию кристаллов протеина и т. п. Разработанная программа включает 3 этапа. На первом этапе с конца 1988 г. до середины 1989 г. эксперименты будут проводиться без возвращения ПН на Землю. На втором этапе с середины 1989 г. до 1992 г. будут осуществляться эксперименты с использованием МБСА типовой конструкции стоимостью 15—20 млн марок ФРГ и ресурсом ~ 100 полетов. Для третье- — 59 —
го этапа предусматривается использование более грузоподъемных РН типа «Большой поход» и новых МБСА с ПН до 400 кг с посадкой их в районе западноевропейского космического центра Кируна (Швеция). Считается, что программа «Топас» может быть существенным дополнением к современным и будущим западноевропейским программам космических исследований Texus, «Еврека», «Спейс- лэб» и «Колумб». В. А. Карелин «Luft- und Raumfahrt», 1987, № 4, 35—37 «Aerospace Daily», 1987, 143, № 58, 462 33. Ракета-носитель ILV Американская фирма American Rocket создает четырехступенчатую коммерческую ракету-носитель (РН) ILV с двигателями на гибридном топливе (ГРД). Первоначальным проектом предусматривалось использование 19 двигателей тягой по 15,2 тс. Согласно измеренному проекту в состав РН войдут 22 ГРД тягой по 32 тс. Диаметр двигателя по прежнему проекту 1 м; по новому проекту— 1,3 м. РН может вывести полезную нагрузку массой 1,36 т на полярную орбиту высотой 250 км. Масса нового двигателя 11,8 т, вдвое больше чем у ранее предусматривавшихся двигателей, которые уже проходили испытания. Первые огненные испытания нового ГРД со стальным корпусом состоялись 14 октября 1987 г. Для лётных испытаний должен быть изготовлен ГРД с корпусом из стеклопластика. Лётные испытания экспериментальной ракеты, оснащенной одним ГРД, намечались на февраль 1988 г. Ракета должна быть запущена с базы ВВС Ванденберг по баллистической траектории (максимальная высота— 185 км). На ракете будет установлена измерительная аппаратура, а также полезная нагрузка массой до 100 кг. Второй запуск экспериментальной ракеты планировался на апрель—май 1988 г. Первый запуск РН ILV с выводом полезной нагрузки на орбиту запланирован на начало 1989 г. Образец РН для этого запуска получил название «Слингшот» («Рогатка») или ILV-S. В составе РН ILV-S будут 3 ГРД с тягой по 32 тс (центральный является второй ступенью и два боковых — первой ступенью) и третью ступень, на которой установлен РДТТ «Стар-48». У двигателя второй ступени степень расширения сопла в четыре раза больше, чем у двигателей первой ступени. Длина РН 21,6 м, она может вывести на орбиту высотой 250 км полезную нагрузку массой 270 кг. Стоимость запуска ракеты «Слингшот» составит примерно 5 млн долл. РН типа «Слингшот» могли бы запускаться малые спутники военного назначения «Лайтсат». «Aviation Week and Space Technology», 1987, 127, № 16, 24 — 60 —
34. Японская коммерческая ракета-носитель Н-1 На конференции Международной астронавтической федерации (IAF) в Брайтоне в октябре 1987 г. представители национального управления космических исследований Японии (NASDA) заявили о вводе в эксплуатацию ракеты-носителя (РН) Н-1. Перед этим были проведены 2 лётных испытания. Хотя был обнаружен ряд недоработок, NASDA считает возможным осуществить первый пуск РН с выводом ИСЗ в феврале 1988 г. Пока планируется проведение 7 пусков с выводом ИСЗ систем спутниковой связи, радио- и ТВ-вещания и исследования земных ресурсов. В первом пуске в августе 1986 г. испытывались только 2 ступени РН. Проверялась также совместимость РН со стартовым сооружением. В ходе предстартовой подготовки была обнаружена нерасчетная работа одного из клапанов жидкого кислорода вследствие намораживания влаги. Была заменена деталь гироскопа в инерциальной системе управления. В этом летном испытании на низкую околоземную орбиту были одновременно выведены 2 ИСЗ. Один из них экспериментальный геодезический ИСЗ (EGS) Ajisai, изготовленный фирмой Kawasaki Heavy Industries, предназначался для геодезической съемки территории Японии. В 1987 г. он находился на орбите с высотой 1500 км. Во втором пуске испытывались все 3 ступени. Пуск был использован для вывода экспериментального ИСЗ на геостационарную орбиту. Пуск был задержан на 7 суток из-за отказа датчика давления в баке жидкого кислорода вследствие наддува бака влажным гелием. Была введена операция осушки гелия с помощью твердой углекислоты. В РН Н-1 применены разработанные в Японии ЖРД на криогенном топливе, инерциальные системы управления и РДТТ апогея геостационарных ИСЗ. Для вывода геостационарных ИСЗ будут использоваться трехступенчатые РН, а для вывода ИСЗ на низкую околоземную орбиту — двухступенчатые. Ожидается, что Япония с РН Н-1 станет конкурентом США и Западной Европы на мировом рынке коммерческих выводов ИСЗ. Кроме подготовки РН Н-1 для коммерческих операций, NASDA проводит испытания агрегатов новой РН Н-2. В конце октября 1987 г. на полигоне, что 600 км севернее Токио, началась серия огневых испытаний ЖРД LE-7 на криогенном топливе с тягой 1,2 МН для первой ступени РН Н-2. ЖРД разработан фирмой Mitsubishi Heavy Industries. На второй ступени РН будет установлен ЖРД LE-5 с тягой 120 кН. Кроме того будут использованы 2 бустерных РДТТ фирмы Nissan. По заявлению представителей NASDA, все испытания идут по графику применительно к первому летному испытанию Н-2 в конце 1992 г. РН Н-2 рассчитана на вывод на геостационарную орби- — 61 —
ту ИСЗ массой 2 т. Обтекатель полезной нагрузки РН Н-2 будет поставлять фирма Kawasaki Heavy Industries. В. А. Карелин «New Scientist», 1987, 115, № 1583, 40 «Interavia Air Letter», 1987, № 11383, 6 «Kawasaki Scope», 1987, 1, № 1, 5 «Flight International», 1986, 130, № 4026, 60 35. Разработка исследовательской ракеты В Аризонском университете разрабатывается исследовательская ракета для оснащения КА CRAF, запуск которого должен быть осуществлен в 1993 г. Эта ракета должна «внедриться» в замерзшее ядро кометы, отобрать образец льда и провести его химический анализ. В Сандийской лаборатории (Альбукерк, шт. Нью-Мексико) были проведены испытания выполненной из алюминия модели этой 1,5-м исследовательской ракеты. Эти испытания продемонстрировали возможность проникновения ракеты в глубоко замороженный и имеющий поэтому твердость скальных пород льда. Сама исследовательская ракета для КА CRAF будет изготовлена из титана. На ней предполагается установка гамма-лучевого спектрометра, калориметра и газового анализатора. Эти три прибора позволят ракете определить, из каких элементов состоит ядро кометы, кристаллографическую структуру льда, а также то, молекулы каких газов он содержит. Ученые хотят знать, имеет ли лед ядра кометы правильную кристаллографическую форму, подобно обычному земному льду, пли он представляет собой аморфное тело типа стекла, или же это решетчатая структура, при которой молекулы воды захватывают молекулы газов. Структура льда должна подсказать астрономам, где комета образовалась: в пределах Солнечной системы или в межзвездном пространстве. КА CRAF будет запущен на орбиту вокруг Солнца, его приборы обеспечат получение информации о кометах и астероидах с составлением карты этих небесных тел в оптическом и ИК- участках. Наблюдения за выбранной кометой будут продолжаться примерно в течение одного года, что позволит получить данные о комете как на большом, так и на малом удалении от Солнца. На конечном этапе с КА на ядро кометы и будет запущена одна или несколько исследовательских ракет. После неудачных первоначальных испытаний ракеты с тупым носком была выбрана конструкция носка в виде большой метки для мяча при игре в гольф. Скорость в момент падения ракеты на поверхность ядра должна составлять 140 км/ч. После углубления в лед будет осуществлен отбор небольшого количества льда, который поступит в небольшую камеру размерами с на- - 62 —
переток внутри ракеты. В этой камере лед будет нагреваться примерно так же, как Солнце нагревает комету при ее приближении к центру Солнечной системы. При планировании этой космической экспедиции разработчикам не известны ни состав, ни твердость материала ядра кометы. Не известна также и форма ядра и скорость его вращения. Поэтому создание исследовательской ракеты, которая бы успешно выполнила возлагающиеся на нее функции, является довольно сложной задачей. Во время проводившихся Сандийской лабораторией испытаний ракета выстреливалась под углом 60° в направлении цели, которая вращалась вокруг некоторой оси. Считается, что это наихудший случай, какой только может встретиться. В дальнейшем предполагается проведение испытаний для случая очень рыхлого льда, из которого состоит цель. Н. Я. Щербак «New Scientist», 1987, 116, № 1588, 35 36. Солнечно-термодинамические космические энергетические установки В Ганноверском университете (ФРГ) анализировались характеристики солнечно-термодинамических космических энергетических установок (СТКЭУ) с замкнутым контуром по циклу Брайтона применительно к обеспечению электрической энергией обитаемых орбитальных космических станций (ООКС) с промышленными установками. Считается возможным развернуть на орбите параболические легкие коллекторы солнечной энергии диаметрами 300—1000 м для получения от СТКЭУ выходной электрической мощности 50—500 МВт. Такие коллекторы будут иметь модульную конструкцию для облегчения замены поврежденных микрометеоритами частей. Целесообразно выводить коллекторы на гелиосинхронную орбиту, на которой они будут всегда освещены Солнцем с постоянной интенсивностью 1,353 кВт/м2. Для СТКЭУ по циклу Брайтона предпочтительным рабочим телом считается смесь гелия с более тяжелым одноатомным газом ксеноном. Такой выбор с учетом высокой уд. теплоемкости и высокого коэффициента теплопроводности гелия позволяет уменьшить число ступеней в турбомашинном агрегате и площадь поверхностей радиаторов для отвода тепла в окружающее пространство. Для ООКС с промышленными установками предложена схема СТКЭУ с выходной мощностью 50 МВт. СТКЭУ включает коллектор с первичным параболическим отражателем и вторичным выпуклым отражателем, образующими фокусирующую оптическую систему, приемник с трубчатым теплообменником, тур- бомашинный агрегат, регенерационный теплообменник, радиа- — 63 —
тор и систему подпитки контура рабочим телом, которое теряется вследствие утечек. Для СТКЭУ принят первичный параболический отражатель диаметром 300 м. Коллектор обеспечивает концентрацию излучения в ~6000 раз. В турбомашинном агрегате, содержащем турбину, компрессор и электрогенератор, должны быть роторы с противоположнонаправленным вращением для уравновешивания моментов вращения. Валы предпочтительно иметь с магнитными опорами, чтобы снизить износ н исключить возможности загрязнения рабочего тела смазочными материалами. Должны быть приняты меры по исключению или снижению утечек гелия из контура. Опыт эксплуатации гелиевого турбомашинного агрегата мощностью 50 МВт в Обер- хаузене показывает, что утечка достигает ~0,4% массы гелия в контуре в сутки. На основе опыта проектирования и эксплуатации этого и других турбомашинных агрегатов с замкнутым контуром проведены расчет и оптимизация параметров СТКЭУ мощностью 50 МВт (см. таблицу). Для сравнения в таблице приведены оптимизированные параметры наземной энергетической установки по циклу Брайтона. Оптимизированные параметры энергетических установок по циклу Брайтона на мощность 50 МВт Параметр Температура на входе компрессора, К Температура на входе турбины, К Разность температур на входе и выходе регенерационного теплообменника, К Потери давления, % КПД турбины, % КПД компрессора, °/о КПД приемника, % Расход рабочего тела на охлаждение турбины, % КПД электрогенератора, °/о Механический КПД Степень понижения давления в турбине Уд. расход рабочего тела, кг/с-МВт Общий КПД установки, % Наземная установка 293 1073 40 10 88 89 90 1,5 98 99,7 2,5 1,64 31,2 Космические У< 1 100 873 40 10 90 89 90 0 98 99 3 0 58 :та! 7 0 93 0 iOBKH о 100 1073 40 10 88 89 90 1, 98 99, 3, 0, 60, 5 7 0 75 5 Варианты СТКЭУ по циклу Брайтона исследованы также для обеспечения выходной мощности 200 кВт. Показано, что общий КПД таких СТКЭУ будет составлять 28,4—15,2% при температуре на входе в компрессор 400—500 К и температуре на — 64 —
входе в турбину 1350 К. Для отвода тепла в окружающее пространство потребуются радиаторы с уд. площадью поверхности излучения 0,73—0,59 м2/кВт. НАСА заинтересовано в СТКЭУ с коллекторами солнечной энергии с выходной электрической мощностью 1—100 кВт. Такие коллекторы должны быть работоспособными на геостационарной, полярной и низких околоземных орбитах, иметь ресурс не менее 15 лет и быть пригодными для вывода с помощью МВКА или ракет-носителей. В начале 1987 г. НАСА объявило об открытии ряда программ разработки перспективных СТКЭУ и их элементов применительно к эксплуатации в космосе после 1995 г. Интерес к участию в этих работах проявили более 45 фирм и университетов. Отмечается, что разрабатываемые СТКЭУ могут иметь термодинамические преобразователи по циклам Рэнкина, Брайтона или Стирлинга. В одном из известных предложений СТКЭУ по циклу Брайтона для разрабатываемой ООКС модуль на мощность 25 кВт имеет приемник с наружным диаметром 1,9 м и высотой 3,0 м. Внутри размещены 82 теплообменных трубки длиной 2,4 м каждая. На каждой трубке изолированно друг от друга закреплены по 96-канистр с теплоаккумулирующим веществом (TAB). Трубки и канистры выполнены из сплава Haynes-188 на основе кобальта. В качестве TAB используется эвтектический сплав фторида лития и фторида кальция с температурой плавления 769° С и тепловым эффектом плавления 790 кДж/кг. При нахождении ООКС на солнечной стороне Земли излучение будет нагревать TAB, а последнее — отдавать тепло рабочему телу в трубках. При переходе ООКС на теневую сторону Земли TAB будет отдавать запасенное тепло рабочему телу, охлаждаться и затвердевать. Предполагается, что в этой СТКЭУ будет отдельный замкнутый контур радиатора с принудительной циркуляцией. В качестве рабочего тела считается возможным применить ге- лиево-ксеноновую смесь с средней мол. массой 40. В. А. Карелин «Kerntechnik», 1987, 61, № 2, 117—124 «Aerospace Daily», 1987, 141, № 19, 148 АВТОМАТИКА И РАДИОЭЛЕКТРОНИКА 37. Двухскоростная псевдошумовая система определения дальности для сопровождения зондов в глубоком космосе Обычный метод измерения расстояния между двумя удаленными точками состоит в оценке времени распространения сигнала туда-обратно. Если использовать в качестве сигнала не- — 65 —
сущую, промодулированную псевдошумовой последовательностью, получается псевдошумовая система определения дальности (ПШСОД). Такая система, однако, обладает одной неприятной особенностью: при повышении точности сопровождения уменьшается максимальное измеримое значение дальности. По этой причине ПШСОД по описанной схеме не годится для сопровождения зондов в глубоком космосе, поскольку здесь требуется очень большое измеримое расстояние. Специалисты Токийского института космических исследований предложили новую схему для ПШСОД, пригодную для сопровождения зондов в глубоком космосе. Эта схема позволяет значительно повысить максимальную измеримую дальность, сохранив неизменными остальные характеристики обычной системы. Эта новая система получила название двухскоростной псевдошумовой системы определения дальности (ДПШСОД), поскольку в ее основе лежит специальное применение двухскоростной системы с фазовой манипуляцией. Существенное повышение максимальной измеримой дальности в новой системе достигается за счет одновременной передачи двух различных псевдошумовых последовательностей через двухскоростную систему связи с фазовой манипуляцией. ДПШСОД состоит из передающей и приемной частей и счетчика временных интервалов. В передающей части одна псевдошумовая последовательность pNH генерируется сдвиговым регистром обратной связи № 1, другая псевдошумовая последовательность pNb генерируется сдвиговым регистром обратной связи № 2. Обе последовательности комбинируются с помощью двухскоростного модулятора и передаются в направлении цели. Отраженный сигнал поступает в приемную часть, демодулиру- ется и подается на две петли задержки. С помощью такой системы можно определять время задержки, уточняя момент, когда внутренние состояния двух сдвиговых регистров обратной связи одновременно становятся одинаковыми. Если при этом необходимо определить скорость изменения дальности, это достигается путем измерения разности частот между синхрогене- ратором и управляемым напряжением генератором тактовой частоты, сигналы с которых подаются соответственно на сдвиговые регистры обратной связи № 1 и № 2. Анализ работы новой системы подтвердил, что ее максимальная измеримая дальность значительно больше, чем у обычной псевдошумовой системы. Анализ также показал, Зто точность сопровождения при больших отношениях сигнал/шум становится такой же, как при фазовой демодуляции с видеокорреляционной системой — наилучшей из схем ПШСОД. М. Е. Фикс «IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems», 1987, 23, № 4, 519—526 — 66 —
38. Исследования систем криогенного охлаждения обзорных ИК-телескопов космического базирования Обзорный ИК-телескоп предполагается выполнить в виде консольно закрепленного на ферме тубуса с серией внутренних экранирующих диафрагм для защиты от посторонних засветок, оптическим блоком и приемником. Для крепления тубуса к ферме будут использованы инваровые детали. С внешней стороны тубус будет снабжен экранно-вакуумной теплоизоляцией. Для расчета теплового режима телескопа разработана тепловая модель SINDA. Расчеты проводились для телескопов с апертурами 1—2 м и температурой оптического блока 30 К. Предполагается, что телескопы будут функционировать на орбите с высотой 7408 км, где уд. тепловой поток на апертуру будет достигать 114 Вт/м2, а на оптический блок — 2,5 Вт/м2. В системе охлаждения тубуса, диафрагм, оптического блока и приемника предполагается использование трехкаскадного компрессионного холодильника с циркуляцией рабочих тел азота, водорода и гелия для последовательного достижения температур 90, 22 и 5К, соотв. Дросселирование азота будет осуществляться с 5,6 МПа до 0,469 МПа, водорода — с 5,6 МПа до 0,175 МПа, а гелия —с 1,855 МПа до 0,168 МПа. В холодильнике будут установлены регенеративные и межкаскадные теплообменники. Для отвода тепла холодильник будет снабжен радиатором. Преимущества компрессионного холодильника усматриваются: — в низком уровне вибраций оптики, поскольку в холодной части контура нет движущихся частей, а компрессоры могут быть размещены на достаточном удалении от тубуса; — в отсутствии потребности отводить тепло на большое расстояние, поскольку узлы дросселирования могут располагаться отдельно от компрессоров и непосредственно соединяться с тер- мостатируемыми элементами; — в длительном ресурсе работы низкоскоростных компрессоров с масляной смазкой. Расчетами показано, что для реальных температур диафрагм 100—200 К потребляемая холодильником мощность будет составлять ~2 кВт при температуре радиатора 150 К и 4 — 10 кВт — при температуре радиатора 290 К. С увеличением температуры захолаживания диафрагм от 100 до 200 К мощность, излучаемая радиатором, будет снижаться с 55 до 20 Вт при температуре радиатора 200 К. По результатам расчетов сделан вывод, что для минимизации мощности холодильника необходимо повышать рабочую температуру до величины, которая еще не влияет на работоспособность электронно-оптических элементов. — 67 —
Отмечается, что разработка многорежимного холодильника, пригодного для больших ИК-телескопов космического базирования, может быть достаточно трудной и рискованной, даже если не принимать во внимание специфические условия эксплуатации таких телескопов. Вместе с тем считается невероятным, чтобы одна конструкция холодильника была бы приемлемой для всего диапазона рабочих параметров возможных конструкций телескопов. Не исключается опасность опережающей разработки холодильника и всей системы охлаждения на условия работы, которые не будут соответствовать реальным условиям функционирования телескопа. В. А. Карелин «AIAA Paper», 1987, № 1555, 5 pp. 39. Новая фирма по производству телескопов Французские объединения Eurospace (космическая техника) и Framatome (атомная техника) образовали новую фирму Telas, которая будет заниматься разработкой, производством и продажей оптических и лазерных телескопов для научных исследований звездного неба. Предлагаемые фирмой новые астрономические приборы будут реализовываться на международном рынке. В частности, по заказу Южноевропейской обсерватории (ESO) будет создано зеркало для сверхбольшого телескопа VLT, размещаемого в Чили. VLT собственно состоит из четырех телескопов диаметром по 8 м, расположенных на расстоянии 50 м друг от друга. На этот проект предполагается истратить около 1,2 млрд фр. в течение 10 лет. Совместно с одной из немецких фирм разрабатывается интерферометрическое оборудование для данного комплекса. В дальнейшем, в начале следующего столетия, будет разработана комплексная интерферометрическая установка с очень большой базой, включающая несколько телескопов, размещенных в космосе, и несколько на земной поверхности. Фирма Telas имеет в портфеле заказы на обычные телескопы диаметром 3—4 м для Японии и Италии, а также на гигантский экваториальный радиотелескоп, который предполагается разместить на острове Суматра. В перспективе возможна разработка телескопов для передачи энергии и телескопов для передачи информации с помощью лазера к мишени, находящейся в космосе. Очевидно объединение Framatome предоставит фирме Telas кадры специалистов, освобождающиеся в связи с некоторым сокращением объема исследований в атомных центрах Шалон и Крезо. Telas будет сотрудничать с западногерманскими фирмами Schott (комплектующие изделия) и Zeiss (полировка зеркал), а также с некоторыми фирмами США. Г. А. Лебедев «Sciences et Techniques», 1987, № 42—43, 6 — 68 —
НАУЧНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ 40. Космический эксперимент по проверке общей теории относительности В начале 1990 г. с помощью МВКА на 650-км полярную орбиту будет запущен ИСЗ GP-B, который с помощью набора сверхпрецизионных гироскопов станет измерять два предсказываемых общей теорией относительности воздействия Земли на структуру Вселенной. Первое является результатом движения ИСЗ через искривленную структуру пространства-времени, окружающую Землю. В соответствии с теорией Эйнштейна, гироскопы должны иметь прецессию 6,6" в течение 1 года. Гораздо более слабый эффект, выражающийся в прецессии всего 0,042" за 1 год, должен быть обнаружен в результате тормозящего воздействия структуры пространства-времени при вращении Земли вокруг своей оси. Предполагается, что соответствующие измерения будут проведены с точностью 0,001" за 1 год. Для проведения этих экспериментов в Станфордском университете созданы четыре гироскопа. Каждый из этих гироскопов имеет вращающуюся сферу из чистого кварца с тонким слоем сверхпроводящего ниобия. Инженеры фирмы Lockheed создают для гироскопов резервуар с жидким гелием и телескоп наведения, которые будут обеспечивать фиксированную ориентацию ИСЗ относительно звезд. Н. Я. Щербак «Sky and Telescope», 1987, 74, № 5, 460 41. Международная служба наблюдений за кометой Галлея Для координации астрономических наблюдений за кометой Галлея и хранения получаемых в результате наблюдений информации учреждена специальная международная организация IHW (International Halley Watch). В декабре 1983 г. на очередном заседании консультативной группы IACG (Inter-Agency Consultative Group) в Японии было достигнуто соглашение о том, что вся информация, получаемая при исследовании кометы Галлея, должна направляться в архив службы IHW. Очередное приближение кометы Галлея было впервые зарегистрировано 16 октября 1982 г. 5-м телескопом Паломарской обсерватории. Около 1000 профессиональных астрономов и примерно столько же любителей провели около 50 тыс. наблюдений этой кометы, которая 9 февраля 1986 г. прошла точку наибольшего сближения с Солнцем. Все эти наблюдения полностью еще не обработаны. Согласно предварительным результатам, ядро кометы больше и имеет более неправильную форму, чем это предполагалось раньше. Так, его размеры составляют 15Х8Х Х8 км (вместо ожидавшихся 5 км), поверхность отражает всего лишь 3—4% падающих на нее солнечных лучей. — 69 —
В 1989 г. будет опубликован отчет службы IHW о результатах наблюдений кометы. Этот отчет будет состоять из шести томов по 500 страниц каждый. Он будет организован по хронологическому признаку и включать полутоновые изображения. В середине 90-х годов на основе базы данных службы IHW будет выпущено около 20 стандартных компакт-дисков, каждый из которых с 600 млн. байт 'информации, причем 90% информации будет относиться к изображениям (использование методов сжатия информации позволит уменьшить число необходимых компакт-дисков примерно в два раза). Один компакт-диск (и один том отчета) отводится для регистрации результатов наблюдений кометы Джакобини-Циннера. Наблюдения за кометой Галлея еще не завершились. Астрономы планируют в феврале 1988 г. провести фотометрические измерения после того, как комета появится из-за диска Солнца. Ее яркость будет соответствовать звезде 21-ой величины и ее можно будет наблюдать с помощью 1-м телескопов с фотодетекторами на приборах с зарядовой связью. На таком расстоянии от Солнца активность кометы будет находиться на низком уровне. Отсутствие значительной комы позволит ответить на вопрос, каков период вращения ядра кометы (по одним данным период 2,2, а по другим — 7,4 суток). Н. Я. Щербак «Spaceflight», 1987, 29, № 12, 434—435 42. Наблюдения в ультрафиолетовом участке электромагнитного спектра На КА «Вояджер-1 и 2», которые направляются к планетам юпитеровой группы, установлены УФ-спектрометры, предназначающиеся для исследования атмосферы Юпитера, Сатурна и Титана. Сообщается о том, что данные спектрометры в период полета КА к этим планетам используются для исследования источников УФ-излучений, от источников таинственного водородного излучения, которое, возможно связано с распадом комет вблизи Земли, до квазаров, находящихся на расстоянии в несколько миллионов световых лет. Приборы этих КА предоставляют уникальную возможность для проведения наблюдений на длинах волн, меньших 120 нм. Именно этот спектральный диапазон не доступен для наблюдений обращающемуся вокруг Земли ИСЗ IUE. Наблюдения на этом участке должны были проводиться с помощью приборов на ИСЗ EUE и с помощью телескопов на МВКА, однако снятие с эксплуатации МВКА нарушило эти планы. Астроном из Аризонского университета сообщает о том, что в октябре 1984 г. аппаратура КА «Вояджер-2» зарегистрировала «супервспышку» карликовой новой VW «Гидри», которая, как полагают, была вызвана внезапным изменением скорости по- - 70 —
ступления хрлодного газа на аккреционный диск вокруг этого белого карлика. Отмечена задержка между возрастанием яркости в видимом и УФ-участках, что не может быть объяснено современными моделями аккреционных дисков. Высказано предположение о том, что «супервспышкам» предшествуют менее интенсивные «обычные» вспышки. Аппаратура КА «Вояджер-2» позволила обнаружить первый экстрагалактический объект с излучением на длине волны, короче 120 нм. Таким объектом является квазар ЗС-273. Характерной особенностью является наличие поглощения на длине волны излучения атомов водорода, что может помочь теоретикам понять природу материала, окружающего квазар. Находясь на большом расстоянии от Солнца, аппаратура КА «Вояджер» может выполнять очень продолжительные наблюдения. Так, в результате анализа спектра при времени экспозиции 1,5 млн с (17 суток) было установлено, что почти все фоновое излучение на длинах волн между 50 и 120 нм объясняется рассеянием солнечного света межпланетным газом, а также светом от звезд, рассеиваемым межзвездной пылью. Это свидетельствует о необходимости повышения чувствительности аппаратуры, предназначающейся для обнаружения новых слабых источников УФ фонового излучения. Наблюдения аппаратуры КА «Вояджер» за горячими звездами и слабым излучением белых карликов помогут осуществить калибровку УФ-приборов в ИСЗ HST с телескопом Хаббла. «Sky and Telescope», 1987, 74, № 5, 456
СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ И ПРОЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 1. Долгосрочные программы космических исследований ... 3 2. Особенности современного этапа коммерциализации космоса в США 5 3. Утверждение долгосрочных планов управления ESA ... 8 4. Развитие космических исследований в ФРГ 9 5. Отказ правительства Великобритании от расширения ассигнований на космические исследования 10 6. Перспективный план развития ракетно-космической техники Японии . 11 7. Космическая политика КНР И 8. Проблема космического «мусора» 12 ВОЕННОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОСМОСА 9. Расширение программы военного использования космоса в США 13 10. Перспективы программы СОИ 17 11. Эксперимент по программе СОИ, проведенный с помощью РН «Дельта» № 181 22 12. Разработка оружия направленной энергии 26 13. Подготовка самолета «Боинг-767» для проведения экспериментов по программе СОИ 27 14. Оценки затрат на программу СОИ 28 15. Программы развития систем С81 .... 28 16. Спутниковая навигационная система GPS 3$ 17. Стратегические наступательные вооружения КНР .... 36 18. Системы терморегулирования оружия космического базирования 37 ПРИКЛАДНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОСМОСА 19. Возможности использования данных ИСЗ ERS-1 . . ' . .40 20. Пересмотр канадской программы «Радарсат» 42 21. Использование ИСЗ для дистанционного зондирования Земли 43 22. Ограничения на получение и распространение изображений Земли, полученных со спутников 43 23. Планирование использования связных ИСЗ 44 24. Организация спутниковой связи при многостанционном доступе с временным уплотнением 45 25. Планы модернизации УВД Великобритании 46 26. Спутниковая система связи для обслуживания авиатранспортных линий 47 27 Навигационные ИСЗ «Старсат» 48 КОСМИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ И РАКЕТЫ-НОСИТЕЛИ 28. МВКА «Шаттл-2» 48 — 72 —
ОПЕЧАТКИ Страница 10 15 22 60 Строка 22 снизу 12 снизу 3 сверху 16 сверху Напечатано Бристанского Несколько противоречий измеренному Следует читать Британского Насколько противоракет измененному