ОБОСНОВАНИЕ СПОСОБОВ ОПЕРАТИВНОГО РАЗВЕРТЫВАНИЯ, НАРАЩИВАНИЯ И ВОСПОЛНЕНИЯ МНОГОСПУТНИКОВЫХ НИЗКООРБИТАЛЬНЫХ ГРУППИРОВОК МАЛЫХ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ. JUSTIFICATION OF METHODS FOR OPERATIONAL DEPLOYMENT, EXTENSION AND REPLACEMENT OF MULTI-SATELLITE LOW-ORBITTING GROUPS OF SMALL SPACECRAFTS FOR EARTH REMOTE SENSING

© И.В.Грудинин, Д.А.Мосин, А.Г.Миганов, В.В.Дуга
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Симпозиум
2019 г.

Аннотация: В данной статье описана система оперативного развертывания орбитальной группировки (ОГ) космических аппаратов (КА) дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) в целях мониторинга чрезвычайных ситуаций Министерства чрезвычайных ситуаций России, раскрыты два основных направления условий применения космических систем (комплексов), концепции действий по развертыванию, наращиванию и восполнению ОГ. Приведены основные тактико-технические характеристики КА, входящих в данные ОГ, эксплуатируемые как российскими, так и зарубежными партнерами. Описаны варианты способов оперативного развертывания, наращивания и восполнения ОГ малых КА ДЗЗ.

Ключевые слова: Чрезвычайные ситуации; система оперативного развертывания; орбитальная группировка; ракета-носитель; система; ракетно-космический комплекс; ракета космического назначения; космические аппараты; способ; дистанционное зондирование земли.

Abstract: This article describes the system of operational deployment of the orbital group of spacecraft remote sensing of the earth in order to monitor emergency situations of the Ministry of emergency situations of Russia, revealed two main areas of conditions for the use of space systems (complexes), the concept of action for the deployment, build-up and replenishment of orbital groups. The main tactical and technical characteristics of the spacecraft included in these orbital groups operated by both Russian and foreign partners are presented. The variants of methods of operational deployment, expansion and replenishment of orbital groups of small spacecraft for earth remote sensing are described.

Keywords: Еmergency situations; rapid deployment system; orbital grouping; launch vehicle; system; rocket and space complex; space rocket; spacecraft; method; remote sensing of the earth.

Современные КА дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) предоставляют возможности обеспечения высококачественного информационного обеспечения для решения различных экологических задач: инвентаризации и мониторинга состояния лесных угодий, предупреждения чрезвычайных ситуаций (ЧС) в труднодоступных или вообще недоступных для авиационной и наземной техники. Для оперативного мониторинга ЧС в МЧС России создана «Система космического мониторинга ЧС МЧС России» («СКМ ЧС»), предназначенная для обеспечения органов управления Российской единой системы предупреждения и ликвидации ЧС (РСЧС) федерального и территориального уровней оперативной информацией о состоянии территорий, находящихся в зонах повышенного риска возникновения ЧС, фактах возникновения ЧС, параметрах обстановки в районах ЧС и динамики ее дальнейшего развития.

Современные условия требуют новых подходов к решению вопросов обеспечения экологической безопасности, непрерывного, безопасного природопользования, сохранения всех компонентов окружающей среды от деградации, уничтожения и природных пожаров. Время реакции на лесные пожары измеряется несколькими десятками минут, а имеющиеся в настоящее время орбитальные космические средства не обеспечивают данную необходимую оперативность обнаружения. Так же, не смотря на развитую группировку КА ДЗЗ иностранных государств, решающую роль в обеспечении мониторинга экологической безопасности и чрезвычайных ситуаций в России они не играют. В этих целях необходимо развивать отечественную ОГ на основе малых и сверхмалых КА (ОГ МКА (СМКА)), способных обеспечить необходимую оперативность и своевременность обнаружения и мониторинга.

Большинство ЧС отличаются внезапностью и высокой динамикой развития событий (лесные пожары, наводнения). Данный факт предъявляет к ОГ МКА (СМКА), развертываемой над зоной ЧС, дополнительные требования к оперативности выведения. В этой связи оперативное развертывание, наращивание и восполнение ОГ МКА над регионом, в котором динамично развивается ЧС является актуальной задачей.

В настоящее время анализ возможностей создания системы оперативного развёртывания ОГ МКА (СМКА) показывает, что основное требование по сокращению времени формирования ОГ невыполнимо. Состав сил и средств такой системы будет состоять из формирований запуска КА, на которые возложена задача по выведению КА. Объекты этих формирований представляют собой стационарные ракетно-космические комплексы (РКК) (космодром), с конкретными географическими координатами, а технологический график подготовки и пуска ракеты космического назначения (РКН) выходит за временные требования, предъявляемые к системе. К тому же запас орбитальных средств и компонент ракетного топлива (КРТ) на космодроме жёстко регламентирован и не удовлетворяет требованиям обеспечения непрерывности работ.

Современная концепция применения КС (комплексов) в различных условиях содержит два направления:

– плановое применение КС (комплексов) в заданное время;

– применение КС (комплексов) в режиме угрозы возникновения ЧС и в ходе развития ЧС.

В ходе планового применения КС (комплексов) ОГ КА ДЗЗ поддерживается на количественном и качественном уровне, позволяющем решать задачи по предназначению.

В режиме угрозы возникновения ЧС и в ходе развития ЧС в качестве направления, обеспечивающего оперативное развёртывание ОГ КА ДЗЗ применяется концепция создания недорогих МКА (СМКА) и использование для их выведения на орбиту конверсионных ракет-носителей, разработанных в рамках конверсионных ракетных технологий (морской, воздушные старты, грунтовый, железнодорожный).

Ввиду высокой стоимости затраты на запуски КА различного назначения являются серьезной экономической нагрузкой на бюджет государства. А полнота состава, своевременность развёртывания и восполнения орбитальных группировок КА определяются возможностями системы средств выведения (СВ) КА. Одной из ключевых целей должно быть существенное сокращение стоимости размещения объектов на орбите при обеспечении заданной интенсивности запусков необходимых КА в короткие сроки. Решение подобной задачи невозможно без создания системы оперативного развёртывания ОГ МКА. В эту систему должны входить как существующие, так и перспективные СВ КА. Проведенный анализ энергетических характеристик баллистических ракет, снимаемых с вооружения, позволяет рассматривать их в качестве потенциальных средств выведения МКА. Однако, предполагаемые стартовые комплексы (в том числе морские, воздушные, сухопутные подвижные и стационарные) таких ракет-носителей (РН) предъявляют свои требования к технологическому процессу подготовки и пуска. Они обусловлены в том числе особенностями определения и прогнозирования движения РН, МКА, а также особенностями выведения сразу нескольких МКА при одном пуске.

К существующим и выполняющим запуски КА необходимо наряду с космодромом и подвижными средствами запуска КА на базе РКК «Старт-1.2» отнести ракетный полигон «Ясный» корпорации «Космотрас» (используемый как космодром для запуска КА по программе «Днепр»), а также морской испытательный полигон ВМФ. Ракета-носитель (РН) морского старта разработана в нескольких вариантах, так «Штиль-3» с наземного старта выводит на низкую орбиту полезную нагрузку весом 410 килограммов, а при авиационном старте с помощью самолета-носителя вес увеличивался до 950 килограммов. Энергетические характеристики РН «Старт-1.2» при выведении КА на низкую орбиту позволяют выводить полезную нагрузку до 530 килограммов, а РН по программе «Днепр» – 1400 килограммов.

Решение задачи оперативного развёртывания, наращивания и восполнения ОГ МКА (СМКА) ДЗЗ продвигается и в направлении создания РКК нового поколения. В качестве перспективных СВ МКА в настоящее время можно рассматривать авиационно-ракетный комплекс космического назначения «Воздушный старт» и проект многоцелевой авиационно-космической системы. Однако данное направление сопряжено со значительными финансовыми затратами. Перспективным можно считать проект РН «Бурлак». РКН подвешивалась под самолет Ту-160. Самолёт поднимался почти до стратосферы, где на сверхзвуковой скорости обеспечивал отделение РКН и далее РКН обеспечивала вывод КА на орбиту. Максимальный вес выводимой на орбиту полезной нагрузки составлял 1100 килограммов.

В настоящее время прорабатывается концепция частично многоразовой ракетной космической системы вертикального старта с многоразовыми возвращаемыми ракетными блоками первой ступени, представленная НПО им. Хруничева. Многоразовая ракетно-космическая система, будет создаваться на основе задела по одноразовому ускорителю ракет семейства «Ангара» и задела по многоразовому ускорителю «Байкал».

Для определения способов по созданию системы оперативного развёртывания ОГ КА ДЗЗ требуется разработка специального научно-методического аппарата (НМА).

При этом данный НМА обязательно будет содержать математическую модель построения ОГ МКА в основе которой лежит идея взаимной синхронизации процессов движения точек старта и подспутниковых точек КА и методика оценивания возможностей системы СВ МКА (СМКА).

Литература

1. Федеральная целевая программа «Развитие космодромов на период 2017-2025 годов в обеспечении космической деятельности Российской Федерации».

2. Мосин Д.А. Уртминев И.А. Дуга В.В. Космические аппараты, применяемые для мониторинга и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций // Экология и развитие общества №4 (23), 2017. – С.71-73.

3. Мосин Д.А. Басотин Е.В., Перфильев А.С. Перспективы развития средств развёртывания, наращивания и восполнения орбитальных группировок на основе малых КА // Сборник докладов и выступлений научно-деловой программы международного военно-технического форума «Армия-2016». М: - 2016.  С.130-132.