Спутники связи «Молния. "молния"
23 апреля 1965 года на околоземную орбиту был выведен спутник связи «Молния-1». С его помощью предполагалось обеспечивать эксплуатацию системы дальней телефонно-телеграфной связи и передачи программ Центрального телевидения в районы Крайнего Севера, Сибири, Дальнего Востока и Средней Азии. Он летал на высокоэллиптической орбите с апогеем 39 380 километров и перигеем 497 километров, наклоненной к плоскости экватора под углом 65°. В течение суток «Молния-1» совершала два оборота вокруг планеты, находясь большую часть времени (примерно 16 часов) над Северным полушарием. За один виток спутник захватывал зону связи, в которую входят территории СССР, Западной Европы, ряда стран Африки и Юго-Восточной Азии, а за другой — территорию европейской части СССР, большую часть стран Западной Европы Америку.
В 1971 году был запушен спутник «Молния-2», а в 1974 году — «Молния-3». От предшественников они отличались тем, что работали в дециметровом диапазоне волн и использовали для ретрансляции сигналов более высокие частоты, в частности сантиметровый диапазон волн (4-6 ГГц). Запуск данных спутников позволил улучшить качество передач и увеличить полосу пропускания.
Например, если расположить через равномерные интервалы времени 3-4 спутника на одинаковых эллиптических орбитах, плоскости которых будут смещены относительно друг на 120° для трех и на 90° для четырех спутников, то будет образована система спутников-ретрансляторов. Эта система обеспечит круглосуточную связь между пунктами в Северном полушарии планеты. Передаваемая информация поступает на приемные антенны, установленные на Земле. Затем с помощью мощных радиопередатчиков и направленных антенн она посылается на принимающий спутник, который преобразует ее, усиливает и передает на Землю. Земные антенные установки принимают ретранслированный сигнал и далее по кабелю или радиорелейным линиям передают информацию на местные телецентры и узлы связи.
На основе «Мэлнии-1» и наземных станций радиоинженерами была создана первая в нашей стране космическая система связи, получившая название «Орбита». Данная система дала возможность реорганизовать внутрисоюзную связь, приблизив к Москве самые отдаленные пункты страны. Даже в далекой провинции появилась возможность принимать московские телевизионные программы при хорошей, качественной связи.
По этому же спутниковому каналу из центра на периферию передаются матрицы газетных полос и фотографии, и читатели имеют возможность получать центральные газеты в день их выхода. Проводимые эксперименты показали, что скорость передачи газет через спутники можно повысить в 7 раз по сравнению со скоростью передач по объемным линиям связи.
К примеру, в Хабаровск по обычному каналу передача газетной полосы идет в течение 22 минут, а через спутник всего 3 минуты. При этом загружается тот же канал, по которому транслируется телевизионный сигнал.
Телевизионные программы, транслируемые через спутник, стали настолько привычными, что большинство зрителей даже не задумывается, каким способом на их телеэкранах появляются передачи Центрального телевидения, приходят в дом газеты и прочая информация.
Восемнадцатого мая 1966 года с борта искусственного спутника Земли «Молния-1» впервые в мировой практике были получены телевизионные изображения Земли с расстояния в 30-40 километров. В отличие от фотоснимков, сделанных системой «Метеор» с высоты примерно 1000 километров, на этот раз удалось изучить распределение облачного покрова над обдирной территорией Северного полушария. После получения данных фотоснимков появилась новая возможность эффективного использования спутников связи для метеорологии, землеведения и др.
После запуска спутников серии «Молния-2» и «Молния-3» была возведена целая сеть приемных станций «Орбита».
Впоследствии произошло дальнейшее расширение системы космической связи. Основой стало соглашение о создании международной системы космической связи «Интерспутник».
На землю, возможно, упадет огромный советский спутник связи.
Советский спутник связи «Молния-1-44», который запустили в 1979 году начаkо терять скорость и покидать орбиту, а уже вскоре ожидается его окончательное прекращение существования. А вот тогда и не исключается возможность его падения на планету.
Многих волнует вопрос, а каков процент того, что 1,5-тонный искусственный спутник связи двойного назначения, который уже давно исчерпал свой ресурс, не сгорит дотла в атмосфере Земли, а затем его куски свалятся на земной шар?
Вот что по этому поводу думает директор астрономической обсерватории имени Энгельгардта КФУ и научно-исследовательской лаборатории «Космическая навигация и планетные исследования» стратегической академической единицы «Астровызов», Казанского федерального университета, профессор Юрий Нефедьев.
В России довольно неплохо проработаны спецтехнологии касаемо утиля КА. Тому ярким свидетельством является процесс управляемого вывода с орбиты РОК «Мир» с дальнейшим потоплением комплекса в Тихоокеанском бассейне. Относительно спутников, то есть возможность порезать эти комплексы еще на орбите с помощью лазера. А вот возможность падения на сушу несгоревших в атмосфере земного шара отдельных малых осколков комплексов мизерна.
Известно, что суша составляет около трети всей поверхности Земли, а за минусом незаселенного пространства, то выйдет, что повстречаться человеку с несгоревшими обломками комплекса является чем-то невероятным и немыслимым. А вот комплексы, не сходящие с орбиты и превращающиеся в мусор непосредственно в космосе, намного опаснее. Так как могут столкнувшись с КЛА принести им серьезный урон.
Сейчас на низких высотах земных орбит, включая 200-километровую, находится от двух до трех сотен тысяч техобъектов, которые в общем весят более пяти тысяч тонн. Поэтому ни в коем случае ПКК не имеет права сталкиваться с крупным мусором в космосе. При этом в мусор превращаются не только комплексы, но также и отдельные ракетные узлы ПКА. При этом как космонавты, так и астронавты тоже ухитряются оставить космический мусор.
К примеру, астронавт Хайди Стефанишен-Пайпер в 2008 году выходя в космос обронила 5-килограммовую упаковку инструментов. А теперь можете себе представить, чем обернется встреча ПКА с таким мусором в космосе, если учесть, что маленький болтик в открытом космосе вполне может прошить обивку ПКК.
Каким же образом обезопасить орбитальное пространство от подобного мусора неизвестно пока никому. Безусловно разработаны разные проекты по технологии сбора техобъектов в космосе, но реального воплощения их в жизнь пока нет. Мировые КА делают попытки с привлечением ученых-астрономов складывать каталоги габаритов и орбит осколков техобъектов составляющих главную опасность в открытом космическом пространстве, именуемую космическим мусором. К тому же ученые не исключают того, что со временем из-за сильной засорённости космоса вполне возможно, что придется отказаться от полетов, которые просто станут невозможными.
По предположениям французского астронома занимающегося расчетом падения КО Жозеф Реми, рассчитал, что отслуживший свой срок советский спутник связи «Молния 1-44», вес которого составляет приблизительно полторы тонны, по всей видимости, войдя в плотные слои атмосферы, свалится на земной шар 25 октября. Исходя из его сведений предположительно, что осколки этого КА упадут в южной части Атлантического океана приблизительно в пятистах километрах западнее столицы Бразилии Рио-де-Жанейро.
Тогда как еще неделю назад в NASA озвучили совершенно другие сведения. По их расчетам спутник связи «Молния 1-44» окажется на Земле уже в эту пятницу - 20 октября. С их слов, по причине больших параметров комплекса он не сгорит окончательно в плотных слоях атмосферы. Вот только точное место падения американцам пока рассчитать не удалось.
А вот по очередному сообщению агентства «Интерфакс» отработанный советский спутник связи «Молния-1-44» ускорив падение свалится на Землю разбросав по ней несгоревшие в плотных слоях атмосферы осколки уже 19 октября. Также уточняется, что до этого уже говорилось, о возможных падениях на Землю этого комплекса связи вначале 28 октября, а чуть позже дату встречи спутника с планетой перенесли на 20 октября. И вот новые данные, с обновленной свежей датой 19 октября, такими темпами при постоянном уточнении и смене даты час «Х» может наступить уже завтра.
К тому же сами ученые уточняют, что точный прогноз как времени падения, так и места регулярно обновляется по степени близости планируемой встречи спутника с Землей. Стоит напомнить, что спутник связи «Молния-1-44» запустили в 1979 году с космодрома Плесецк при помощи ракеты-носителя «Молния». Вес этого комплекса связи составлял полторы тонны. Причина проблемы расчета места и времени падения связана в первую очередь с техническими особенностями этих комплексов - быстрым ускорением падения по причине «нырков» в плотные слои атмосферы в ближайшей к Земле точке околоземной орбиты на заключительных вращениях вокруг земного шара.
Кроме того уже в следующем месяце на Землю свалится еще один советский спутник «Космос-1345», который запустили через три года после «Молния 1-44» а точнее 1982. Весит космический комплекс «Космос-1345» одну тонну семьсот килограмм.
ИСЗ «Молния»
«Молния» — наименование серии советских искусственных спутников Земли нескольких типов («Молния-1», «Молния-1C», «Молния-2», «Молния-3»), предназначенные для ретрансляции ТВ программ и для дальней телефонной, телеграфной и фототелеграфной радиосвязи. Искусственные спутники «Молния-1» систематически используются с 1965 года; снабжены бортовыми ретрансляторами, работающими в дециметровом диапазоне длин волн (частоты 800-1000 МГц). Спутники «Молния-2» запускались с 1971 года в соответствии с программой дальнейшего развития систем связи через искусственные спутники Земли; они снабжены бортовыми ретрансляторами, работающими в дециметровом диапазоне длин волн, спутники «Молния-3» работают в сантиметровом диапазоне длин волн. Спутники Земли «Молния-1С» и «Молния-3» запускаются с 1974 года.
Спутники «Молния» (кроме «Молния-1С») выводятся на эллиптические синхронные орбиты с большим эксцентриситетом и апогеем, расположенные над северным полушарием; высота в апогее свыше 40 тыс. км, в перигее 460-650 км, наклонение к плоскости экватора 62,8-65,5°, период обращения около 12 ч. При таких орбитах для пунктов, находящихся на территории СССР и других стран северного полушария, обеспечиваются сеансы связи длительностью до 8-10 ч в сутки. Система из трех спутников на таких орбитах поддерживает непрерывную круглосуточную связь. При запуске «Молния» вместе с последней ступенью ракеты-носителя выводится предварительно на низкую орбиту искусственного спутника Земли; включением двигателя последней ступени сообщается дополнительная скорость для выведения спутника на основную орбиту. «Молния-1» имеет длину ~4,4 м, диаметр корпуса 1,4 м, размах панелей солнечных батарей 8,6 м. Основная часть аппаратуры и оборудования размещается в герметичном корпусе. Система ориентации обеспечивает непрерывную ориентацию солнечных батарей на Солнце, а одной из остронаправленных параболических антенн — на Землю. Для регулирования положения трассы по отношению к наземным пунктам и изменения времени сеансов связи служит система коррекции орбиты, включающая «КДУ-414». Энергопитание спутника «Молния» от солнечных батарей в виде 6 плоских панелей, раскрываемых после отделения от ракеты-носителя. Система терморегулирования — активная с жидкостным контуром теплопередачи и вынесенными радиаторами-излучателями. Измерение параметров орбиты, прием передаваемых с Земли радиокоманд и передача телеметрической информации о работе бортовых систем осуществляются объединенным бортовым комплексом радиотехнических средств. Управление сеансами связи проводится автоматически (по командам сортового программно-временного логического устройства) или по командной радиолинии.
Бортовая аппаратура обеспечивает ретрансляцию телевидения с одновременной передачей звукового сопровождения или многоканальной телефонной связи с возможностью вторичного уплотнения каналов тональным телеграфом и фототелеграфом. Ретрансляция производится через параболическую остронаправленную антенну (для резервирования имеются 2 антенны). Большая выходная мощность передатчика (свыше 40 Вт) и направленность сортовых антенн позволяют использовать на наземных пунктах простые по конструкции антенны диаметром 12-15 м и наименее сложные из малошумящих приемных устройств — параметрические усилители. Первый искусственный спутник «Молния-1» запущен 23.4.1965. Пуском второго спутника «Молния-1» 14.10.1965 была начата опытная эксплуатация системы дальней двухсторонней ТВ и телефонно-телеграфной связи. Третий спутник, запущенный 25.4.1966, наряду с внутрисоюзной связью и ТВ использовался в порядке международного сотрудничества для обмена ТВ программами между СССР и Францией, включая цветные передачи по системе «СЕКАМ». На этом спутнике, помимо связной ретрансляционной аппаратуры, была установлена экспериментальная аппаратура для наблюдения Земли из космоса: первые опыты были проведены в мае 1966 года. В 1967 году было получено первое цветное ТВ изображение Земли из космоса. «Молния» запускаются ракетой-носителем «Молния».
Первоначально система спутниковой связи на базе "Молния-1+" использовалась для обеспечения телефонно-телеграфного сообщения на территории СССР, а также для передачи программ Центрального телевидения на 20 специально созданных земных станций с антеннами диаметром 12 метров (система "Орбита")
РИА Новости / Александр Моклецов
Советский спутник двойного назначения "Молния-1-44" (серия "Молния-1+") прекратил свое существование, передает РИА "Новости" со ссылкой на американские онлайн-сервисы, которые отслеживают перемещение космических аппаратов. В сообщении отмечается, что объект сошел с орбиты и распался над территорией Зимбабве.
Как рассказал агентству академик Российской академии космонавтики Александр Железняков, долететь до Земли могут лишь миниатюрные фрагменты космического аппарата. "Спутники серии "Молния" запускались большими сериями, поэтому и сходят с орбиты довольно часто. Обычно они полностью разрушаются в атмосфере. До земли могут долететь лишь фрагменты массой порядка 500 граммов", - сказал ученый. По его словам, в год сходит с орбиты около 50 спутников, два-три из них - спутники серии "Молния".
Спутник "Молния-1-44" был запущен с космодрома Плесецк с помощью ракеты-носителя "Молния" 31 июля 1979 года. Как сообщает "Интерфакс" , он работал на высокоэллиптической орбите с наклонением 62,8 градуса, высотой в перигее 470 километров, в апогее - 40 860 километров. Масса спутника составляла 1500 килограммов. Спутник обеспечивал космическую связь. Также спутники этой серии следили за изменениями погоды.
Первоначально система спутниковой связи на базе "Молния-1+" использовалась для обеспечения телефонно-телеграфного сообщения на территории СССР, а также для передачи программ Центрального телевидения на 20 специально созданных земных станций с антеннами диаметром 12 метров (система "Орбита").
В 1965 - 1967 годах было принято решение о создании на базе спутников "Молния-1+" системы связи и боевого управления "Корунд" с бортовым ретранслятором "Бета". Система была принята на вооружение в 1975 году, количество спутников в системе возросло с четырех до восьми.
С этого времени аппараты запускались под индексом ГУКОС - 11Ф658 и использовались в системе связи и боевого управления Ракетных войск стратегического назначения. С 1975 года в рамках системы "Корунд" функционировали средства связи начальника связи Вооруженных сил (комплекс "Ручей"), радиолинии наземного автоматизированного комплекса управления космическими средствами Министерства обороны и радиолиния мобильной правительственной связи "Сургут".
Полная группировка аппаратов "Молния-1+" состояла из восьми аппаратов на высокоэллиптических 12-часовых орбитах "Молния" с апогеем в Северном полушарии. Космические аппараты были разделены на четыре пары, в каждой из которых спутники двигались вдоль одной наземной трассы с интервалом в шесть часов друг за другом.
СССР первым начал применять спутники для повседневных нужд, запустив на орбиты с 12-часовым периодом обращения спутники «Молния» . Они обеспечивали трансляцию теле- и радиопередач на всей протяженности его территории, а также телефонную, телексную и факсимильную связь.
В 1961 году начались первичные проектные проработки, но только 23 апреля 1965 года состоялся третий по счету и первый успешный запуск первого советского спутника связи «Молния-1» . Уже на следующий день был проведен первый в Советском Союзе сеанс связи через космос между Москвой и Владивостоком. Это событие не сопровождалось обычной для тех лет пропагандистской шумихой. Оно редко упоминается и в юбилейной космической историографии. Один из создателей первого советского спутника связи Б.Е. Черток в своих воспоминаниях пишет, что "... истинное значение этого события по достоинству не было оценено современниками! " Своим рождением «Молния-1» обязана прежде всего неукротимой инициативе С.П. Королева. Дело в том, что в период создания «Молнии» (1961-1965гг) в ОКБ-1 Королева велись очень важные и трудоемкие разработки космической техники, вот только некоторые из них: пилотируемые полеты шести "Востоков" и двух "Восходов", серия пусков для отработки мягкой посадки на Луну, около двух десятков запусков автоматических аппаратов к Венере и Марсу, четыре запуска спутников "Электрон" для исследования радиационных поясов Земли. На этот же период приходится начало разработки новых пилотируемых кораблей - прототипов будущих "Союзов", огромного носителя и кораблей для лунной экспедиции Н1-Л3. Одновременно с этой сложнейшей космической техникой продолжалось совершенствование боевой межконтинентальной ракеты Р-7А (8К74), трех- и четырехступенчатых носителей на ее базе, разработка боевых ракет Р-9 (8К75), ГР (8К713) и ракет на твердом топливе. В этих условиях Сергей Павлович всё же нашел возможным взяться за работу по спутникам связи. Этим и объясняется, казалось бы, относительно большой срок разработки спутника «Молния».
Система спутников «Молния» разворачивалась на сильно вытянутой эллиптической орбите (с характеристикой приблизительно 40 000 на 500 км) с наклонением около 65° относительно плоскости экватора. Спутники располагались примерно на равных расстояниях друг от друга. Для обеспечения круглосуточного обслуживания в Северном полушарии на такой орбите должно одновременно функционировать три или более активных спутника. Первый запуск «Молнии-1» состоялся 23 апреля 1965 года, а официальное открытие телевизионной сети "Орбита" с использованием спутников связи «Молния-1» произошло 2 ноября 1967 года.
Устройство и конструктивные особенности спутника связи «Молния-1».
Конструкция спутника связи «Молния-1»
Конструктивно спутник «Молния-1» состоял из герметического корпуса с установленной в нём аппаратурой. Снаружи корпуса располагались корректирующая двигательная установка, солнечные батареи, антенны, внешние радиаторы системы терморегулирования, исполнительные органы и шаровые баллоны с запасами азота для системы ориентации. На борту спутника имелись три ретранслятора (один рабочий и два резервных) мощностью по 40 Вт для ретрансляции широкополосных передач либо двусторонней многоканальной телефонии с возможностью вторичного уплотнения телефонных каналов тональным телеграфом, либо телевидения с одновременной передачей звукового сопровождения. На случай нехватки электроэнергии ретранслятор имел ещё два передатчика с пониженной мощностью по 20 ватт каждый. Другими словами, бортовой ретранслятор фактически состоял из пяти приемопередающих блоков.
Функционирование спутника контролировалось радиотелеметрической системой, системой терморегулирования, системой электропитания, оснащенной солнечными и буферными аккумуляторными химическими батареями для работы во время нахождения в тени и системой управления ориентацией, о которой следует сказать подробнее. На спутнике впервые была применено управление движением объекта вокруг центра масс по трем осям с помощью одного гироскопа. При этом силовой гироскоп в некоторых режимах служил и датчиком.
Учитывая большую длительность сеансов связи и значительную энергоемкость аппаратуры, солнечные батареи должны быть постоянно ориентированы на Солнце. Поэтому одной из основных задач системы стало поддержание батарей в постоянном положении в пространстве, а следовательно, и корпуса, к которому они жестко прикреплены. Для этого, после того как спутник отделялся от последней ступени ракеты-носителя и возникающие при этом возмущения гасились, его продольная ось с помощью оптических датчиков и микродвигателей направлялась на Солнце, а гироскоп раскручивался до больших оборотов. На ракетах-носителях эти приборы применяются только как датчики. В простейших системах управления различных космических аппаратов, где гироскопы могут быть и силовыми элементами, и датчиками, их корпуса крепятся к основной конструкции жесткими связями. На "Молнии-1" эта традиция была нарушена - массивный гироскоп помещался внутри корпуса спутника, связанный с ним лишь слабыми пружинками с демпферами (для уменьшения колебаний). Фактически космический аппарат как бы "висел", привязанный к гироскопу. Эта "нарушенная" механика системы управления ориентацией с использованием силовых гироскопов потребовала разработки очень сложной теории. Теория была разработана Евгением Токарем. Но сложность её за счет специально подобранных свойств системы "волчок-объект", компенсировалась тем, что электронная управляющая часть системы оказалась очень простой и, как следствие, очень надежной. Дополняется эта гироскопическая система традиционными микродвигателями, работающими на сжатом азоте, с их помощью "выбираются" незначительные отклонения объекта от заданного положения за счет возмущений или временных изменений траектории или "подправляется" ориентация для проведения коррекций орбиты. Сочетание силового гироскопа и микродвигателей позволило создать очень экономичную систему ориентации с минимальными расходами рабочего тела (т.е. газа).
Динамика ИСЗ, управляемого одним электродвигателем-маховиком, и все режимы "релейного" управления были разработаны Владимиром Бранцем, Владимиром Семячкиным и Юрием Захаровым. Средний возраст динамиков-теоретиков и разработчиков аппаратуры системы управления спутником составлял 30 лет. Они на "целых" четыре года были старше и опытнее проектантов остальных систем. Инженеры, проектировавшие "Молнию-1" в начале шестидесятых, стали уважаемыми учёными, имеющими многочисленных учеников. Но ни они сами, ни их ученики теперь не решили бы подобной задачи без десятков персональных компьютеров или парка мощных машин вычислительного центра, без отработки системы на аналого-цифровых моделях! В то время никто не помышлял о таких возможностях. Гироскопический стабилизатор «Молнии-1» стимулировал во Всесоюзном научно-исследовательском институте электромеханики новое научно-техническое направление - силовую гироскопическую стабилизацию для космических аппаратов.
Идею создания бортовой электростанции - системы электропитания (СЭП), тоже изобретали заново. Для питания основного потребителя - ретранслятора и расходов на все прочие служебные системы за время сеанса связи, а это 8-9 часов, требовалось получать от солнечных батарей непрерывно до 1500 ватт. В 1961 году такая мощность для космического аппарата казалась фантастической.
Самым критическим элементом передатчика по надежности считалась лампа бегущей волны (ЛБВ). Именно в ней энергия бортовой электростанции преобразовывалась в энергию токов высокой частоты. Такие радиолампы имели очень низкий КПД преобразования. Основная часть энергии уходила на нагрев. Поэтому наши инженеры-тепловики Олег Сургучев и Евгений Белявский предложили выделить все ЛБВ в отдельный агрегат и придумали для него жидкостное охлаждение. Температурный режим всего аппарата поддерживался с учетом постоянной ориентации продольной оси спутника на Солнце. В плоскости солнечных батарей на герметичном отсеке корпуса был установлен радиатор-нагреватель, постоянно освещаемый Солнцем. Его поверхность дополнительно оклеили фотоэлектрическими преобразователями, увеличив таким образом общую площадь солнечных батарей. За радиатором-нагревателем вокруг цилиндрической обечайки герметического отсека был установлен радиатор-холодильник. Автоматическое переключение потока циркулирующей в радиаторах жидкости позволяло охлаждать блок ЛБВ и поддерживать тепловой режим всего аппарата.
Как уже было сказано, орбита спутника "Молния" - высокоэллиптическая, с высотой апогея (в северном полушарии) около 40 тыс. км и перигея около 500 км. Относительно высокая мощность бортового ретранслятора в сочетании с антенной позволили разработать сравнительно простые земные станции, принимающие телевизионные сигналы, сократить стоимость всего комплекса земной аппаратуры и в короткий срок создать широко разветвленную сеть приемопередающих станций "Орбита" .
Кроме ретрансляции телевизионных передач, в том числе и цветных, спутники серии "Молния" предназначались для многоканальной телефонно-телеграфной и других видов связи между Москвой и Владивостоком. Следующим поколением спутников связи стали спутники на геостационарных орбитах - "Радуга" и "Горизонт" . 26 октября 1976 года на такую же орбиту был выведен первый спутник серии "Экран" с мощностью бортового ретранслятора 200 Вт. Через этот спутник телепередачи принимаются уже непосредственно простыми наземными антеннами коллективного пользования, устанавливаемыми на крыши домов.
