Техника

Техника

наука

Космонавтика

оглавление

ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ КОСМОНАВТИКИ В МИРЕ

СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ СИСТЕМ И СРЕДСТВ УПРАВЛЕНИЯ КА ЗА РУБЕЖОМ

Общая характеристика зарубежных комплексов управления КА

Комплексы управления КА США

В США средства управления КА военного и двойного назначения эксплуатируют МО, НАСА и Управление по исследованию атмосферы и океанов НОАА (NOAA) Министерства торговли. Распределение средств управления КА между ведомствами США показано на рис.

Распределение средств управления КА между ведомствами США
Распределение средств управления КА между ведомствами США

В США формальное разделение космической программы на гражданскую и военную произошло в начале 1960-х гг. К 1964 г. сформировался НКУ военной навигационной системы Transit. С запуском первых разведывательных КА типа Samos и Ferret начал формироваться НКУ (сеть слежения) ВВС АФСЦФ (AFSCF). Он был принят в штатную эксплуатацию в 1972 г. (изменилась аббревиатура - АФСЦН (AFSCN).

Характеристики НКУ КА США приведены в табл.

Характеристики НКУ КА США

Характеристики НКУ КА США

Характеристики НКУ КА США (продолжение)

Наземные комплексы управления КА МО. В настоящее время средства управления теми КА, за которые несет ответственность МО,образуют несколько командно-измерительных комплексов или наземных комплексов управления КА. В настоящее время эти НКУ принадлежат космическим командованиям (КК), созданным во всех видах вооруженных сил США,а именно: КК ВВС,КК ВМС, КК Армии (сухопутных сил). Организационно КК ВМС и КК Армии являются подразделениями других "командований", входящих в состав ВМС и Армии. Оперативно КК видов ВС подчинены Космическому командованию США,часто называемому Объединенным космическим командованием (ОКК).

НКУ АФСЦН космического командования ВВС. Космическому командованию ВВС принадлежит основной в МО многопунктный НКУ АФСЦН (AFSCN-сеть ВВС для управления спутниками). В НКУ АФСЦН основными являются два центра управления (ЦУ) КА и 9 командно-измерительных пунктов (КИП)

Состав НКУ АФСЦН
Состав НКУ АФСЦН

Геостационарная орбита полностью охватывает суммарный зоной видимости пунктов НКУ АФСЦН. Для КА системы GPS (высота 20 000 км, период 12 ч) и для высокоэллиптических КА (500 х 36 000 км, 12 ч) НКУ АФСЦН обеспечивает видимость на большей части обоих суточных витков.

Размещение центров управления и пунктов НКУ ВВС США
Размещение центров управления и пунктов НКУ ВВС США (АФСЦН)

Всего на пунктах НКУ АФСЦН в качестве основных средств используются 16-17 командно-измерительных станций типа АРТС (ARTS). Универсальные КИС АРТС работают в диапазонах S (1,7...2,2 ГГц) и Ки (13...15 ГГц).

В интересах НКУ АФСЦН используется спутниковая система СДС (SDS), состоящая из одного-двух спутников-ретрансляторов (СР) на высокоэллиптических орбитах. Система позволяет ретранслировать на землю информацию с низкоорбитальных КА видовой разведки в реальном масштабе времени из любого региона наблюдения. В дополнение к ней КК ВВС арендует у НАС А каналы космической системы ретрансляции (КСР) ТДРСС (TDRSS).

Работу пунктов слежения и центров управления КА НКУ АФСЦН обеспечивает персонал подразделений 50-го космического крыла 14-й воздушной армии Космического командования ВВС (на конец 1996 г. - около 3300 человек, из них 2600 военнослужащих и 700 гражданских, к 2000 г. предполагалось сократить примерно 500 человек).

Объединенный центр космических операций (ОЦКО) обеспечивает управление военными системами навигации, метеообеспечения, связи, предупреждения о ракетном нападении. За некоторые из них (FLT,UFO и др.) официально отвечают КК ВМС и КК Армии, в связи с чем ОЦКО ВВС привлекается для обслуживания их КА как межвидовой ЦУ с использованием в нем персонала КК ВМС и КК Армии.

ОЦКО имеет 7-8 секторов управления КА и сектор планирования работы средств НКУ АФСЦН (подобный сектор-центр, являющийся основным в НКУ, находится в составе ОЦКИ). Персонал ОЦКО насчитывает около 2000 человек.

Объединенный центр космических испытаний (ОЦКИ) обеспечивает управление КА видовой (оптико-электронной и радиолокационной) разведки,КА радио- и радиотехнической разведки (в том числе КА системы ВМС NOSS), некоторыми экспериментальными военными КА, разгонным блоком IUS. ОЦКИ также осуществляет планирование и управление работой средств пунктов НКУ АФСЦН.

ОЦКИ имеет несколько секторов управления КА и сектор-центр управления средствами НКУ АФСЦН.

Персонал КК ВВС в ОЦКИ - около 700 человек.

В ближайшей перспективе и в период до 2020 г. в НКУ АФСЦН ВВС предполагается:

  1. увеличение пропускной способности НКУ АФСЦН;
  2. повышение оперативности управления КА;
  3. расширение использования КСР СДС, ТДРСС и отдельных межспутниковых линий измерений и управления;
  4. продолжение стандартизации в НКУ АФСЦН;
  5. автоматизация средств на пунктах и в ЦУ КА;
  6. совершенствование командно-измерительных систем;
  7. расширение использования мобильных средств;
  8. улучшение управления космической системой GPS;
  9. использование сигналов GPS на борту КА, РН и в средствах НКУ;
  10. расширение взаимодействия НКУ АФСЦН с полигонами;
  11. коммерциализация и приватизация в НКУ АФСЦФ. Перечисленные направления развития НКУ АФСЦН поясняются ниже.

К 2010-2015 гг. потребуется обеспечить управление до 140...145 военными КА или более (в 1998 г. - 80...90 КА) в зависимости от решений по развертыванию систем КА для целей ПРО и военных систем малых КА.

Предусмотрено сокращение задержки доведения командно-программной информации и данных до КА, приема с КА целевой и оперативной телеметрии и сигнала об отказе в бортовой аппаратуре КА, по возможности до масштаба времени, близкого к реальному. Основными путями развития НКУ будут использование межспутниковых каналов связи, сокращение времени на обмен данными между КА, станциями слежения и ЦУ КА, на их обработку и принятие решения. С этой целью будет продолжаться автоматизация процессов обмена, наращиваться информативность линий связи между элементами НКУ (сейчас - до 1,5...5 Мбит/с,в перспективе - до 45 Мбит/с), увеличиваться производительность вычислительных комплексов ЦУ КА.

В интересах НКУ АФСЦН считается важным применение КСР СДС и ТДРСС не только для ретрасляции данных с КА, но и для операций управления ими. Этому будет способствовать внедрение создаваемой легкой абонентской аппаратуры для работы КА через СР. Предусматриваются другие средства межспутниковой связи, включая отдельные радио- или лазерные линии между военными стационарными КА (связи,оповещения) и внутри созвездий низкоорбитальных малых КА. Спутники модели Block-2R системы GPS оснащены радиолинией УКВ-связи между КА системы, в том числе для взаимных межспутниковых траекторных измерений. Эти радиолинии пока не используются из-за малого числа данных КА на орбите. Межспутниковая связь предусмотрена и для К A GPS модели Block-2F (около 2003 г.).

Стандартизация технических средств,процедур (методик) управления и программного обеспечения необходима для унификации управления разными типами КА в космических комплексах ВВС и в интересах взаимной поддержки разных ведомств (вплоть до объединения в перспективе принадлежащих им средств управления К А, особенно в государственном секторе).

Автоматизация получения, сбора, обработки, оценки, предоставления и распределения информации повысит эффективность управления КА, замедлит рост численности персонала в НКУ при увеличении объема операций. Снижаются требования к квалификационным и должностным категориям (замена офицеров младшим персонал ом, инженеров - техниками и т.д.). Планируется довести отношение числа офицеров к младшему составу в дежурных сменах ОЦКО до 1:2 (было 2:1, сейчас около 1:1).

В ЦУ КА продолжится переход от архитектуры информационно-вычислительных комплексов с ядром на основе "больших" ЭВМ к сетям рабочих станций на базе персональных ЭВМ. Например,в ОЦКО введена автоматизированная система ДПС (DPS) и поэтапно вводится еще более современная система MAGIC. Будет наращиваться программное обеспечение с включением элементов "искусственного интеллекта" - экспертных систем, баз данных и т.д.

Предусмотрено увеличение числа радиоканалов, информативности, помехоустойчивости и скрытности командно-измерительных систем, включая каналы космических систем ретрансляции. В частности, продолжится переход в более высокочастотные диапазоны (13...15 ГГц, 20...40 ГГц, 60 ГГц, оптический). Рекомендуется до 2010 г. отказаться от использования в КИС диапазона S,a до этого сохранять двухдиапазонные КИС.

Отметим, что применение в радиолиниях К А - К А диапазона 60 ГГц и тем более оптического позволит исключить воздействие на КА как неорганизованных, так и организованных помех со стороны наземных средств различного назначения, поскольку атмосфера Земли сильно ослабляет сигналы указанных диапазонов. Особенно перспективен оптический диапазон,для которого масса и энергопотребление приемных и передающих устройств могут быть снижены в несколько раз по сравнению с миллиметровым диапазоном (около 60 ГГц).

В составе НКУ возможно увеличение числа мобильных (в основном транспортируемых) средств, в том числе перевозимых станций приема и обработки данных с КА (метео-,СПРН, разведки и др.), предназначенных для обеспечения действий войск на ТВД. Предусматривается унификация таких станций для сокращения числа и типажа тактических терминалов спутниковых систем.

Продолжится сопряжение средств управления системой GPS в рамках НКУ АФСЦН и улучшение контроля целостности навигационного поля. Разрабатываются новые способы повышения помехозащищенности всех звеньев системы GPS. Продолжение запусков КА модели GPS Block 2R с увеличенным сроком автономности межспутниковой связи на замену КА Block 2A и ввод аппаратуры межспутниковых измерений на КА следующей модели Block уменьшит объем операций по управлению спутниками системы GPS,4To позволит снизить загрузку НКУ АФСЦН.

Ввод навигационной аппаратуры пользователя (НАЛ) системы GPS в состав бортовых комплексов управления КА,в том числе обслуживаемых НКУ АФСЦН, позволит повысить точность и оперативность навигации КА (координаты,скорость,время,ориентация), сократить объем операций или число средств траекторных измерений, уменьшить загрузку НКУ. Исследуются новые методы управления КА на основе НАП,совмещаемой с аппаратурой телеметрии, связи, ретрансляции через СР или внутри созвездий КА.

Продолжится отработка НАП GPS и методов их применения на ракетах-носителях с учетом накопленного опыта.

В наземных средствах НКУ внедрение НАП позволит улучшить координатную привязку станций слежения, особенно мобильных. Упростится привязка средств НКУ и полигонных средств к единой шкале времени.

Взаимодействие НКУ АФСЦН и космических полигонов в части средств измерений и сбора данных улучшится, так как КСР ТДРСС будет использоваться как для управления КА, так и для контроля запуска ракет-носителей и их разгонных блоков. Планируется оснастить перспективные РН и РБ малогабаритными при-емоответчиками новых поколений, в том числе с применением ФАР S-, Ки- и .Ка-диапазонов для работы через ТДРСС. Для контроля РН в полете перспективным считается также совмещение ретрансляционного управления и контроля траектории РН по сигналам системы GPS. В частности,разработан комплект оборудования Magic Box ("волшебный ящик"), объединяющий абонентскую аппаратуру систем ТДРСС и GPS.

Получение или предоставление коммерческих услуг рассматривается как перспективный путь сокращения затрат на управление КА. Предполагается широкое приобретение коммерческого готового оборудования (или узлов), программных продуктов, обслуживание технических средств и т.д. И наоборот,возможно предоставление разным пользователям на коммерческой основе технологий и свободных ресурсов НКУ (например, частным фирмам).

Возможна приватизация отдельных объектов НКУ с последующим их обслуживанием (с соответствующей оплатой этой работы заказчиком). Например, предполагалось приватизировать КСР ТДРСС.

НКУ космического командования ВМС. Космическому командованию ВМС принадлежат средства управления спутниками, совокупно обозначаемые как НСЦН (NSCN-сеть ВМС для управления спутниками). Основу сети до конца 1997 г. составлял НКУ космической навигационной системы NNSS/Transit в составе одного ЦУ К А и четырех КИПов. В связи с прекращением эксплуатации с 1 января 1998 г. системы Transit НКУ НСЦН реорганизуется. ВМС планировали использовать этот КА для контроля ионосферы для выработки прогноза условий УКВ-связи, в связи с чем могут сохраниться некоторые элементы системы NNSS.

С конца 1996 г. КК ВМС самостоятельно осуществляет технологическое (в части служебных систем) и целевое (ретрансляторы связи) управление КА связи Fleetsatcom,a с октября 1997 г. - сменяющими их КА UFO. Технологическое управление КА Fleetsatcom и UFO всегда осуществлялось ВВС, в последние годы - из ОЦКО и через станции на пунктах НКУ АФСЦН. После передачи этих систем технологическое управление ими начал проводить персонал КК ВМС,размещенный (возможно, временно) в соответствующих секторах ОЦКО и на задействуемых для данных КА пунктах НКУ АФСЦН. Продолжается организация каналов обмена информацией между пунктами НКУ АФСЦН и центрами управления сетью связи систем Fleetsatcom и UFO. Поэтому впоследствии из этих центров, возможно, будет осуществляться полное управление этими системами.

Технологическое управление КА систем разведки морских театров военных действий НОСС (NOSS),принадлежащей ВМС,осуществляет КК ВВС из ОЦКИ через станции НКУ ВВС АФСЦФ.

НКУ КК ВМС НСЦН находится в стадии перестройки и его развитие зависит от принятия решений по объединению средств управления в рамках указанных космических систем, ведомств (ВМС и ВВС) и в государственном масштабе.

Средства космического командования Армии. Космическое командование Армии не имеет собственных средств управления КА, образующих единый НКУ.

КК Армии с 1987 г. полностью отвечает за эксплуатацию системы связи ДСЦС. Однако все это время технологическое управление КА ДСЦС ведется из ЦУ ВВС через пункты НКУ АФСЦН (сейчас - с участием персонала КК Армии в ЦУ и на пунктах). Целевое управление системой КК Армии продолжает обеспечивать через 5 центров управления связными ретрансляторами КА ДСЦС и связью в системе. Указывалось, что возможна передача в ОЦКО всех функций управления системой, включая подсистему связи. Как отмечалось выше,имеется резервная мобильная совмещенная станция для управления КА военной связи ДСЦС (DSCS) и организации связи через эти КА в зоне действия станции (принадлежит КК Армии).

КК Армии имеет ряд лазерных и оптических станций (в том числе мобильных), привлекаемых при необходимости другими ведомствами для прецизионного контроля орбит некоторых КА (геодезических, навигационных, разведывательных, природоресурсных и др.).

Таким образом, в настоящее время КК Армии не имеет организационно единого НКУ КА. Поэтому управление КА,за которые отвечает КК Армии, по-видимому, будет продолжаться в тесном взаимодействии с КК ВВС.

Комплексы гражданского назначения. Основные средства управления К А невоенного назначения (прикладные и научные, в том числе пилотируемые КК и КА дальнего космоса) в США находятся в распоряжении НАС А, НОАА и частных фирм.

НАСА обеспечивает управление КА, принадлежащим государственным организациям. На договорной основе может оказываться содействие в управлении и приеме данных с КА других ведомств США (Министерства обороны,НОАА и др.) частным фирмам,международным организациям и зарубежным странам.

В частности, в середине 1960-х гг. был подписан "Меморандум о взаимодействии" между НАСА и МО. В соответствии с ним НАСА и МО могли на взаимовыгодных условиях привлекать средства друг друга. Техническая возможность этого обеспечивалась за счет использования станциями слежения обоих ведомств одинаковых стандартных диапазонов частот. Сигналы с К А могли приниматься как средствами МО,так и НАСА с последующей передачей их в ЦУ КА (обычно в записи, без декодирования и обработки). Такое взаимодействие предусматривалось по программе полетов на Луну космического комплекса Apollo, а в настоящее время - в рамках программы Space Shuttle. Совместное использование допускает космическая система слежения и ретрансляции данных ТДРСС.

НОАА осуществляет во взаимодействии с НАСА эксплуатацию метеоспутников (гражданских) и КА исследования природных ресурсов. НОАА имеет несколько пунктов слежения, а также пункты приема информации с этих КА.

Частные фирмы осуществляют управление принадлежащими им коммерческими системами спутниковой связи.

Международный консорциум Intelsat (или ITSO) более 25 лет эксплуатирует одноименную коммерческую спутниковую систему связи. В этом консорциуме США представляет фирма Komsat, являющаяся его ядром и играющая важную роль в управлении системой и ее КА.

Средства управления КА НАСА. В настоящее время в НАСА средства управления КА и сбора данных в основном сосредоточены в двух НКУ (сетях слежения).

Состав НКУ НАСА
Состав НКУ НАСА

Один из них, обозначаемый аббревиатурами СТДН (STDN), ГСТДН (GSTDN) или ГН (GN), обеспечивает полеты околоземных КА (в том числе высокоорбитальных, вплоть до лунных расстояний), беспилотных и пилотируемых, включая МТКК Space Shuttle.

Размещение центров управления и пунктов НКУ НАСА
Размещение центров управления и пунктов НКУ НАСА

Второй НКУ - сеть ДСН - предназначен для управления КА в дальнем космосе. Кроме того, НАСА принадлежит космическая система слежения и ретрансляции данных ТДРСС, считающаяся "национальным средством", доступным для использования другими ведомствами США, например МО и НОАА. Функционально система ТДРСС полностью интегрирована с НКУ СТДН и составляет с ним единый комплекс.

Разделение средств НАСА на указанные два НКУ в некоторой степени условно, так как они тесно взаимодействуют и подчинены одному и тому же подразделению центрального аппарата НАСА - отделу космических операций. В рамках межведомственного и международного сотрудничества НАСА может использовать средства МО, радиотелескопы научных организаций, пункты слежения и приема данных некоторых фирм, стран и организаций.

В настоящее время в комплексе СТДН насчитывается 6 пунктов слежения - командно-измерительных пунктов. Используя эти пункты, центры управления осуществляют все операции по обеспечению функционирования и применения КА.

Пункты расположены как на территории США, так и за ее пределами, в других странах - в Испании, Австралии, на Бермудских о-вах и о-ве Вознесения. Основными и наиболее оснащенными являются пункты в пустыне Голдстон (Калифорния, США), в районе Мадрида (Испания) и близ Канберры (Австралия). Именно эти пункты слежения после полного ввода в строй системы ТДРСС в 1989 г. в основном используются для управления КА НАСА,в том числе с орбитами выше 12 тыс. км, которые не могут обслуживаться системой ТДРСС. Остальные пункты - о-в Мерритт,о-в Купер, Бермуды, г. Гринбелт (шт. Мериленд) и о-в Вознесения (Атлантика) - рассматриваются как вспомогательные, причем два первых намечено использовать преимущественно на этапе запуска КА.

В НКУ СТДН можно выделить два основных ЦУ КА. Один из них - ЦУ MSOCC расположен при Центре космических полетов (ЦКП) им. Годдарда (г. Гринбелт, шт. Мериленд, близ Вашингтона), другой ЦУ MCC (Mission Control Center) - при Космическом центре пилотируемых полетов им. Джонсона (предместье г. Хьюстона, шт. Техас). В действительности каждый из этих ЦУ является совокупностью взаимосвязанных ЦУ отдельными КА или серией КА.

Исторически сложилось, что ЦКП им. Годдарда является базой отдела ПАСА по программам научных и прикладных околоземных КА. На территории ЦКП на время выполнения конкретной программы, связанной с новым КА, создавался центр управления им, называемый "Центр управления операциями по проекту". Такие центры организуются как в рамках ЦУ общего пользования, так и в виде самостоятельных ЦУ, если операции с КА производятся практически непрерывно и связаны с большими потоками перерабатываемой информации (например, космический телескоп Hubble - К A NHSTn др.). По окончании работ по проекту специализированный ЦУ, который мог размещаться и в отдельном здании, расформировывается и переоборудуется под другой КА. В настоящее время при ЦКП им. Годдарда работают два ЦУ (сектора, зала) общего пользования и до 5 специализированных ЦУ (один из них для КА NHST). При необходимости для анализа ситуаций на борту КА или изменения программ работы с ним могут привлекаться сотрудники ЦКП.

Космический центр (КЦ) им. Джонсона в структуре НАСА работает по программам пилотируемых полетов, включая проекты Gemini, Apollo, Shuttle, Международная космическая станция. Из-за наличия специалистов, тренажеров и моделирующих комплексов центры управления полетами космическими кораблями по этим проектам создаются именно на территории данного КЦ.

В 1967-1968 гг., в предвидении значительного увеличения объема и сложности операций, с учетом определенного износа и морального старения прежде всего ЦУ,а также из соображений престижа для программы Apollo был создан самый современный по тому времени ЦУП в г. Хьюстоне. В настоящее время,несмотря на две существенные модернизации в ходе программы Shuttle, этот ЦУП считается несовершенным. По программе создания станции МКС завершено строительство нового ЦУПа, который предполагается использовать для управления этой станцией в течение 30 лет.

Для контроля полезных нагрузок, выводимых в космос в грузовом отсеке Shuttle, но не отделяемых от него в ходе полета, и управления операциями с этими ПН при КЦ им. Джонсона существует отдельный центр (3 сектора). После отделения автономной ПН управление ею передается ЦУ при ЦКП им. Годдарда,если не предусматривается возвращение ПН в отсек Shuttle.

При полетах МТКК Shuttle с орбитальными лабораториями серии Spacelab контроль работы последних, планирование и руководство экспериментами в них осуществляется из созданного в 1991 г. ЦУ при Космическом центре им. Маршалла (г. Хантсвилл, шт. Алабама). Одновременно в ходе таких полетов НАС А взаимодействует с ЦУ КА Европейского космического агентства (г. Дармштат, Германия), создавшего эти лаборатории и размещающего в них свои полезные нагрузки для проведения экспериментов.

Комплекс СТДН потенциально может обеспечить управление не менее 100 низкоорбитальными К А (предел числа К А-абонентов в системе ТДРСС) и некоторым числом высокоорбитальных КА. Реальное число К А, обеспечивающихся НКУ СТДН, не превышало 50...60,из них до 10 КА - с использованием системы ТДРСС.

Численность персонала в НКУ СТДН в конце 1970-х гг. доходила до 3100 человек. С вводом системы ТДРСС вследствие закрытия многих пунктов она уменьшилась и,по оценкам,может составлять 1,5...2 тыс. человек (около 200 человек на наземной станции системы ТДРСС, по 100 - 500 человек на каждом из основных КИПов,по 200 - 300 человек в групповых ЦУ КА).

На КИПах НКУ СТДН используется унифицированная командно-измерительная система ЮСБС (USBS). Это многофункциональная, совмещенная (за исключением некоторых операций и режимов) радиотехническая станция S-диапазона (поддиапазон 2,1/2,2...2,3 ГГц). По диапазону частот, в частности в обратном канале (КА-Земля), станция ЮСБС совместима с КИС ДСС (DSS) в НКУ дальнего космоса ДСН, с КИС СГЛС в НКУ ВВС США АФСЦН, с системой ТДРСС, со многими КИС в НКУ других стран и организаций.

Имеются также совмещенные приемоответчики диапазона S, способные работать как с КИС ЮСБС,так и с КИС АСГЛС (ASGLS) в НКУ ВВС США. В этих приемоответчиках большинство блоков и антенная система являются общими,а переход на режим той или иной КИС производится по команде путем переключения устройств формирования и модуляции (демодуляции) сигналов. Одним из примеров являются подсистемы МТКК Shuttle.

КСР TDRSS и сокращение элементов наземных комплексов. Космическая система ретрансляции (КСР) ТДРСС (TDRSS - Tracheng and Date Relay Sattelite System) разработана в период 1976-1983 гг. по техническому заданию НАСА. В конце 1970-х гг., на завершающем этапе разработки системы, НАС А приняло решение, чтобы все новые низкоорбитальные КА этой организации разрабатывались как абоненты КСР TDRSS (решение выполняется). Сохранена возможность прямой связи таких КА (включая Shuttle) со станциями наземной сети GN(Ground Network) НАСА диапазона S (часть станций сейчас имеет также каналы диапазона X (7-8 ГГц), в котором КСР TDRSS не работает). Систему TDRSS в противоположность GN называют космической сетью SN(Space work). TDRSS объединена с подсетью GNs общую сеть слежения (НКУ) STDNHACA.

В конце 1970-х гг. НКУ ЗТОМнасчитывала 22 пункта слежения, разнесенных по всему миру. После ввода в эксплуатацию в 1983 г. первого СР системы TDRSS число пунктов в НКУ постепенно уменьшилось до 9,а после развертывания системы до штатного состава с тремя СР в 1989 г. число пунктов уменьшилось до пяти-шести. При этом задачи их были пересмотрены в сторону их использования как подтрассовых при запусках Shuttle и КА НАСА.

В настоящее время в системе TDRSS постоянно используются два-четыре СР из шести, находящихся на ГСО,и три разнесенные специальные станции ретрансляции. Для КА-абонентов система TDRSS обеспечивает многоабонентный (только в S-диапазоне) и/или индивидуальный (в диапазонах S и Ки) режимы обслуживания. Одновременно один СР может обслуживать:

  • до 20 КА (или других объектов РКТ) в многоабонентном режиме (через ФАР на СР,в диапазоне S) со скоростями передачи информации: до 10 кбит/с - в направлении на КА-абонент; до 100 кбит/с - с КА-абонента;
  • до 2 КА с индивидуальным обслуживанием (через две независимые двухдиапазонные параболические антенны на СР) со скоростями: в S-диапазоне: до 300 кбит/с - в направлении на КА; до 6 Мбит/с - с КА; в Ки-диапазоне: до 25 Мбит/с - в направлении на КА; до 300 Мбит/с - с КА.

Новые СР,которые постепенно начнут заменять с 2000 - 2001 гг. нынешние СР, будут иметь каналы ^Га-диапазона и позволят увеличить скорость передачи с КА в многоабонентном режиме до 1,5 Мбит/с (но на СР будет 5 каналов вместо 20), при индивидуальном обслуживании - до 300 Мбит/с в ^Си-диапазоне и до 600-800 Мбит/с в ЛГа-диапазоне.

НКУ ДСН предназначен для управления полетами КА в дальнем космосе, включая аппараты на орбитах вокруг планет и на их поверхности,а также за пределами Солнечной системы. Полностью управление КА переходит в НКУ ДСН после перевода его с околоземной орбиты на межпланетную траекторию. До этого в управлении К А участвуют средства НКУ СТДН.

НКУ ДСН используется также в рамках международных космических программ (в том числе с участием РФ) и в научных целях (радиоастрономия, геофизика и т.д.). В свою очередь в интересах НКУ ДСН могут привлекаться средства других стран и организаций (радиотелескопы, оптика).

В состав НКУ ДСН входят три КИПа, называемые комплексами дальней космической связи. Они разнесены по долготе примерно на 120° для поддержания непрерывности связи с КА при вращении Земли и расположены в США (пустыня Голдстон, Калифорния), в Испании (близ г. Мадрида) и в Австралии (близ г. Канберры). На участке запуска используются пункты на о-ве Мерритт (США, Флорида) и близ Йоганнесбурга (ЮАР предоставляет свою станцию на время запуска).

ЦУ КА расположен в г. Пасадена,шт. Калифорния,при Лаборатории реактивного движения (ЛРД), подчиняющейся НАСА. Этот центр осуществляет управление всеми КА дальнего космоса и сбор информации от них. Причем в дальнем космосе одновременно могут работать более 10 К А. Обработку данных, их хранение и распространение осуществляет ЛРД, специалисты и средства которой могут также привлекаться для управления КА. Новый центр заменил два использовавшихся до этого ЦУ КА - центр для обеспечения полетов КА разных типов и центр управления КА серии Pioneer.

На пунктах слежения НКУ ДСН используются 3 типа (модификации) КИС, совместимых между собой, но отличающихся по времени создания (ввода),по диаметру антенн и составу оборудования. Основной КИС,имеющей наибольшие возможности по управлению КА в дальнем космосе, является станция ДСС (DSS) модификации Mars с антенной диаметром 70 м и оборудованием диапазонов S (2,1/2,2...2,3 ГГц) и X (7...8 ГГц). КИК НКУ ДСН позволяет поддерживать связь с КА при полетах к границе Солнечной системы (5,95-Ю9 км),а также с КА Pioneer/Voyager,покинувшими ее пределы.

Для приземных участков более приспособлены станции с антеннами диаметром 30 м (часть из них не имеет диапазона X).

Станции на пунктах разнесены до 15...20 км, но имеется возможность их объединения на сигнальном уровне, вплоть до одновременной работы нескольких или всех станций по одному КА, когда их антенны образуют общую систему ("решетку"). Как упоминалось выше, планировалось сгруппировать все антенны и оборудование станций каждого КИПа сети ДСН,а также близлежащего КИПа сети СТДН,в месте размещения основных антенн станций Mars (диаметром 70 м). При интеграции оборудования и антенн всех станций в единый комплекс нужная конфигурация подсистем (антенн, приемников, передатчиков, регистраторов и т.д.) для каждого сеанса связи с КА выбирается путем их коммутации с использованием ЭВМ. Одна из антенн сети слежения ДСН показана на рис.

Антенна сети слежения дальнего космоса
Антенна сети слежения дальнего космоса (Голдстон, США)

Численность персонала в НКУ ДСН, прежде всего в ЦУ КА, зависит от интенсивности работ по текущим космическим программам. Полет КА к цели может занимать многие месяцы или годы. На промежуточных этапах проводятся лишь отдельные эксперименты и контроль траектории и состояния бортовой аппаратуры, а наибольший объем операций приходится на короткие периоды выполнения основной задачи полета. Это обусловливает значительные колебания загрузки персонала в ЦУ. Наибольшая численность персонала в НКУ ДСН составляла около 900 человек (в 1980-х гг.).

НАСА хочет вернуться преимущественно к исследованиям и разработкам по проектам, постепенно сокращая участие в работах на этапе эксплуатации созданных систем. В том числе это относится к средствам и операциям управления КА,на что направлен так называемый "объединенный контракт по космическим операциям", рассчитанный до 2010 г. Контракт предусматривает передачу с 2000 г. одной из частных фирм (Lockheed Martin) прав на обеспечение управления разными КА НАСА и сбора данных с них, включая взаимодействие с владельцами КА или приборов и экспериментов на них.

Таким образом, основными направлениями развития средств НАСА для управления КА являются:

  • улучшение характеристик КСР ТДРСС, включая интеграцию ее (в пределе) в международную "космическую сеть";
  • модернизация системы связи для НАСА (система NISN);
  • коммерциализация и приватизация в НКУ НАСА.

НКУ организации НОАА. Организация НОАА эксплуатирует КА двойного назначения - геостационарные КА GOES Next (метеонаблюдение, ДЗЗ), низкоорбитальные КА NOAA (метео-, ДЗЗ) и Landsat (ДЗЗ) (в совокупности 8...10 КА, включая частично исправные).

НКУ организации НОАА включает ЦУ КА в Сьютленде, шт. Мэриленд, и два КИПа, расположенные на о-ве Уоллопс (шт. Вирджиния) и близ г. Фэрбенкс (шт. Аляска). Может привлекаться станция в Ланнионе (Франция),принадлежащая французскому Центру CNES.

Управление КА осуществляется в тесном взаимодействии с НАСА. В частности, НОАА дополнительно к своему ЦУ КА использует ресурсы ЦУ в Центре Годдарда (г. Гринбелт) и систему ТДРСС (для низкоорбитальных КА).

Организация НОАА имеет также широкую сеть станций приема данных со своих КА по всему миру. Многие из этих станций могут принимать данные с метео-КА и КА наблюдения (природоресурсные) других стран.

Перспективой является модернизация средств слежения и программного обеспечения в НКУ организации НОАА в связи с планами создания после 2000 г. объединенной (МО, НАСА, НОАА) метеосистемы на базе низких полярных КА, а также в связи с общей установкой на объединение средств управления КА государственных ведомств.





Сажевый фильтр бмв удаление сажевого фильтра бмв.

Авиация и космонавтика, вооружения, hi-tech, открытия, концепции и изобретения...

Наука, техника, изобретения © 2009-