Перспективы расширения военной спутниковой связи

ИНОСТРАННАЯ ПЕЧАТЬ

ОБ ЭКОНОМИЧЕСКОМ, НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОМ И ВОЕННОМ ПОТЕНЦИАЛЕ ГОСУДАРСТВ - УЧАСТНИКОВ СНГ И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВАХ ЕГО ВЫЯВЛЕНИЯ

Серия: "ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА РАЗВЕДЫВАТЕЛЬНЫХ СЛУЖБ ЗАРУБЕЖНЫХ ГОСУДАРСТВ"

Ежемесячный информационный бюллетень

№3/2000

Перспективы расширения военной спутниковой связи

Для обеспечения работы современных сложных зондирующих приборов и систем вооружения требуется передавать огромное количество данных.

Надежная связь необходима также для обеспечения информацией о боевой обстановке высокомобильных воздушных, сухопутных и морских воинских частей, особенно при проведении ими совместных операциях с участием коалиционных сил. Традиционным методом дальней связи является высокочастотная радиосвязь, которая зависит от состояния ионосферы и располагает лишь ограниченной полосой рабочих частот. Спутниковая связь является единственным средством, способным обеспечить передачу такого большого объема данных на глобальные расстояния.

Системы спутниковой связи работают в диапазонах ультравысоких (УВЧ), сверхвысоких (СВЧ) и крайне высоких (КВЧ) частот. Каждый из этих диапазонов имеет свои собственные преимущества и недостатки.

УВЧ диапазон (0,3 3 ГГц), который включает диапазон В/С (бывший диапазон L) и диапазон E/F (бывший диапазон S), предназначен для терминалов, которые могут работать при неблагоприятных погодных условиях и очень подходят для мобильных операций. Они работают главным образом в режиме один канал на несущую SCPC и многостанционного доступа с предоставлением каналов по требованию DAMA. Однако этот диапазон очень сильно загружен и весьма восприимчив к активным преднамеренным помехам.

СВЧ диапазон (3-30 ГГц) имеет широкую полосу рабочих частот, необходимую для обеспечения высокой скорости передачи данных, а относительно высокая частота позволяет сформировать узкие лепестки диаграммы направленности антенны, что в свою очередь позволяет использовать многолучевые антенны и антенны с иглообразной диаграммной направленности и обеспечивать стойкость по отношению к активным преднамеренным помехам. Они обладают относительным иммунитетом ко всем, кроме самых неблагоприятных, погодным условиям. СВЧ диапазон широко используется в режимах многостанционного доступа в системах с частотным разделением FDMA и DAMA.

КВЧ диапазон (30-300 ГГц) является самым жизнеспособным и надежным из всех трех диапазонов. Он обладает хорошей стойкостью по отношению к активным преднамеренным помехам и сцинтилляции (мерцанию радиосигналов), а также низкой вероятностью обнаружения и перехвата сигналов. Он используется главным образом в режиме многостанционного доступа с временным разделением каналов TDMA для передачи данных с небольшой или средней скоростью, но обладает потенциалом для достижения высоких скоростей передачи данных. Однако терминалы для этого диапазона стоят дорого, а связь может ухудшаться под влиянием сильного дождя, снегопада, града и других погодных условий.

Создание военных систем спутниковой связи стоит очень дорого. Необходимо разработать и построить спутники и заключить контракт с одной из немногих стран, способных их запускать, о выводе их на орбиту. Для эксплуатации новой системы необходим наземный пункт управления, а вооруженные силы должны быть оснащены стационарными и мобильными терминалами.

Даже если это будет сделано, пройдет совсем немного времени и надо будет приступать к планированию замены этих спутников. Поддержание спутника на 24-ч геосинхронной орбите, с которой он может обслуживать 263 млн. км. земной поверхности, и сохранение правильной ориентации требуют применения двигателей малой тяги, которые имеют ограниченный запас топлива. На практике ресурс работы спутника обычно составляет от двух до семи лет.

Самой комплексной военной службой спутниковой связи является система спутниковой связи Министерства обороны США DSCS. Эта система, которой пользуются ВВС, сухопутные силы, ВМС, корпус морской пехоты, национальное командование, служба военного командования и управления войсками США за рубежом, сухопутные мобильные силы, агентство связи Белого дома и дипломатическая телекоммуникационная служба, состоит, по меньшей мере, из четырех активных спутников и двух запасных, находящихся на орбите. Министерство обороны США не разглашает количество задействованных в настоящее время спутников. Последняя версия этой группы спутников DSCSII находится в эксплуатации с 1982 г., кроме того, заказано еще 14 спутников. Они работают в диапазоне I/J и обеспечивают стойкую к активным преднамеренным помехам защищенную речевую связь и передачу данных.

Флотская система спутниковой связи FLTSATCOM, состоящая из четырех спутников, запущенных в конце 70-х и начале 80-х годов, предназначена для обеспечения потребностей в дальней связи ВМС США. Два старых спутника работают в УВЧ диапазоне, а два последних спутника дополнительно оснащены радиостанциями КВЧ диапазона. Они давно исчерпали свой плановый семилетний ресурс и почти израсходовали топливо, необходимое для ориентации станции. Не исключена возможность их поэтапного снятия с вооружения.

Самой новейшей и наиболее совершенной военной системой спутниковой связи является Milstar. Для обеспечения надежной тактической и стратегической связи для вооруженных сил США спутники Milstar могут принимать информацию с Земли в УВЧ и КВЧ диапазонах, а передавать ее на Землю в СВЧ и УВЧ диапазонах.

Milstar использует пять технических новшеств, которые не применялись ни в одной из прежних военных систем спутниковой связи. К ним относятся:

обработка сигналов на борту;
выбор маршрута сигналов на борту;
двусторонняя радиосвязь с частотным разнесением;
перекрестная связь.

Двусторонняя радиосвязь с частотным разнесением позволяет спутнику принимать сигнал через антенну, рассчитанную на одну частоту, обрабатывать и передавать его через другую антенну, рассчитанную на другую частоту. Перекрестная связь предполагает передачу сигналов непосредственно со спутника на спутник, используя частоту около 60 ГГц. Это позволяет исключить промежуточные наземные станции, которые обычно требуются для поддержания глобальной связи.

Наличие таких передовых функций обработки, коммутации и передачи сигналов позволяет исключить потребность в громоздких, легко уязвимых наземных станциях, которые требуют квалифицированного технического обслуживания. Они также позволяют командирам на театре военных действий создавать собственные приспособленные под свои задачи сети с единым командным пунктом, используя один или несколько спутников в качестве центра обработки информации для этих сетей. Создание сети может осуществляться за считанные минуты или часы вместо нескольких недель, как это требовалось прежде. Кроме того, спутник может работать в режиме быстрой перестройки частоты в полосе частот шириной 2 ГГц.

В настоящее время в США на вооружении находятся два спутника системы Milstar с радиостанцией компании TRW Space and Electronics типа Block I, которая осуществляет защищенную речевую связь, а также прием и передачу данных и факсимильной информации со скоростью от 75 до 2400 бит/с (режим LDR) на частоте 44 ГГц в диапазоне КВЧ при передаче с Земли на спутник и 20 ГГц в диапазоне СВЧ при передаче со спутника на Землю. Сигнал защищен и трудно поддается обнаружению и перехвату за счет использования совершенных алгоритмов обработки сигналов.

Спутник следующего поколения Block II имеет на борту средства, обрабатывающие данные в низком и среднем темпе (режим MDR). Они способны обеспечить скорость работы с данными до 1,5 Мбит/с. Расширение полосы рабочих частот, необходимое для осуществления передачи в режиме MDR, снижает иммунитет к активным преднамеренным помехам, поэтому этот спутник несет две обнуляющие антенны. Они способны засекать направление станции активных преднамеренных помех и временно блокировать или обнулять, сигналы, идущие с этого направления, сохраняя обычный режим работы в других направлениях без потери связи. Четыре таких усовершенствованных спутника должны быть запущены в промежутке между 1999 и 2002 гг.

ВМС США начали очередную программу запуска спутников связи УВЧ диапазона UFO. Окончательный вариант системы будет состоять из четырех пар спутников и находящейся на орбите запасной пары. Рабочая зона будет охватывать континентальную часть США, Атлантический, Тихий и Индийский океаны. Начиная с четвертого спутника, космические аппараты системы UFO будут обладать ограниченной возможностью связи в КВЧ диапазоне, совместимой с системой Milstar. Это позволит усилить защиту от активных преднамеренных помех, улучшить связь с подводными лодками и выделить дополнительные остронаправленные каналы для ударных групп ВМС.

Последние три спутника серии UFO будут содержать еще два усовершенствования. Количество каналов на игольчатом главном лепестке диаграммы направленности антенны КВЧ диапазона будет увеличено с 7 до 20, а для глобальной службы вещания GBS будет отведена дополнительная специализированная подсистема.

В ноябре 1997 г. компания Hughes Information Systems была выбрана головным подрядчиком по GBS. Стоимость предварительного контракта - меньше 100 млн. долл., однако стоимость дополнительных вариантов превышает 200 млн. долл.

Подсистема GBS, которая устанавливается вместо радиостанции СВЧ диапазона, состоит из четырех ретрансляторов Ка диапазона мощностью 130 Вт, обладающих скоростью 24 Мбит/с. Передача данных осуществляется с каждого спутника с помощью трех управляемых остронаправленных антенн, две из которых охватывают зону в 500 м. миль в диаметре под спутником и одна - в 2000 м. миль. Узкие лучи способны обеспечить максимальную скорость передачи, а широкий луч - только 1,5 Мбит/с.

Первый спутник серии UFO с подсистемой GBS на борту УВЧ диапазона F8 был запущен 16 марта 1998 г. Это был восьмой спутник серии UFO. Он нес эту полезную нагрузку в дополнение к обычной для Milstar узкополосной подсистемы УВЧ диапазона и защищенной подсистемы КВЧ диапазона. Подсистема GBS имеет три управляемые антенны с игольчатой диаграммой направленности для передачи данных на Землю, а также одну управляемую и одну фиксированную антенну для приема данных с Земли. Спутник F8 будет работать совместно со спутниками F9 (запущенным в октябре 1998 г.) и F10 (запуск которого планировался в 1999 г.). Эти три спутника, находящихся над Тихим, Атлантическим и Индийским океанами, соответственно будут обеспечивать почти всемирный охват для системы GBS, осуществляющей вещание для своих пользователей путем быстрой передачи сигналов в широком диапазоне в симплексном режиме.

Генерал ВВС США Т. Муэрман в своей речи во время празднования 75-летней годовщины королевских ВВС Австралии в 1996 г. так представил значение этой технологии для военной связи: "Во время операции "Буря в пустыне" у нас были серьезные проблемы с шириной рабочего диапазона, когда мы пытались передавать оперативные приказы объемом в 500 страниц и видовую информацию через сети УВЧ диапазона. Иногда для единственной передачи требовалось несколько часов. А при наличии ретрансляторов прямого вещания мы сможем передавать эти данные в считанные секунды. Можно надеяться, что в будущем мы не будем связаны ограниченной рабочей полосой частот".

ВМС США являлись ведущей организацией по объединенной программе Mobile User Study (MUS), которую возглавлял помощник заместителя министра обороны по космосу. Программой предусматривалась подготовка предложений по обслуживанию мобильных пользователей спутниковой связью после того, как система UFO исчерпает свой ресурс.

НАТО эксплуатирует собственные системы спутниковой связи. Первые спутники серии "НАТО-2" были сняты с вооружения к 1976 г. За ними последовали спутники ЗА, ЗВ, ЗС и 3D. Спутник "НАТО-ЗС", запущенный в 1978 г., провел на орбите 7,5 лет в качестве запасного до своего задействования в октябре 1986 г. в связи со снятием с вооружения спутника ЗВ, который отслужил почти десять лет после запуска в январе 1977 г. Он был снят с вооружения в октябре 1991 г. Спутник 3D, запущенный в ноябре 1984 г., был последним аппаратом этой серии. Следующая серия состояла из двух спутников "НАТО-4А", запущенного в январе 1991 г., и 4В, запущенного в декабре 1993 г. в качестве резервного аппарата.

Россия обладает существенными возможностями в области спутниковой связи. Использовавшиеся ранее спутники "Стрела-1" и "Стрела-2" были поэтапно сняты с эксплуатации, и сейчас, предположительно, военная связь обеспечивается спутниками "Молния" и "Радуга".

Система, состоящая из восьми спутников "Молния-1", широко используется для правительственной и военной связи. Она поддерживается в эксплуатации путем запуска новых спутников связи взамен выбывающих. В отличие от большинства военных спутников связи спутники "Молния" не находятся на геосинхронной орбите, а используют уникальную орбиту 400-40 000 км. Период обращения 12 ч и высокий апогей позволяют использовать каждый спутник приблизительно по 8 ч в сутки.

Спутники "Радуга" составляют часть геосинхронной орбитальной системы "Стационар", в которую входят спутники "Экран" и "Горизонт", использующиеся для гражданской связи. Они не являются специализированными военными спутниками и обеспечивают некоторые гражданские услуги, но они также несут ретранслятор I/J диапазона, использующийся для правительственной и военной связи.

В Великобритании в настоящее время действует система Skynet 4, состоящая из трех спутников СВЧ/УВЧ диапазонов, а также соответствующего наземного комплекса, обеспечивающего управление спутниками и спутниковой связью. Она обеспечивает связь для стратегических ядерных сил Великобритании, морских, воздушных и сухопутных сил, находящихся как под командованием НАТО, так и под национальным командованием, а также для вооруженных сил, находящихся за рубежом.

Система Skynet 4 вошла в строй в 1988 г. По мере истечения срока службы спутников Skynet 4A, В и С они подлежат замене спутниками Skynet 4D, Е и F, которые вместе образуют систему, известную как Skynet 4 stage 2 (система Skynet 4 второго этапа). На этих новых спутниках установлен усовершенствованный комплекс связи СВЧ/УВЧ диапазонов, обладающий более мощными каналами связи. Первый из этих спутников второго этапа (Skynet 4D) был запущен 10 января 1988 г. с мыса Канаверал. Запуск остальных двух спутников по плану должен был быть осуществлен с помощью европейской ракеты-носителя "Ариан-4" в 1988 и 1999 годах. Они должны функционировать до середины следующего десятилетия, а затем подлежат замене в рамках программы Skynet 5.

Великобритания приступила к подготовке технико-экономического обоснования возможной программы Skynet 5 еще до 1993 г. Сначала она была задумана как программа на основе международного сотрудничества, в связи с чем были проведены переговоры с другими странами. Предложенный проект Bimilisatcom был обсужден с Францией, а после присоединения Германии название проекта было изменено на Trimilisatcom.

В начале 1996 г. эти страны приступили к переговорам по этапу уточнения проекта Trimilisatcom, который предусматривал создание системы из геостационарных спутников. Эти переговоры были успешно завершены в ноябре 1997 г. В следующем месяце Франция, Германия и Великобритания подписали меморандум о взаимопонимании, согласно которому компаниям Alcatel и Matra-Marconi Space, предполагаемым головным подрядчикам по этой новой системе, должны были быть выданы параллельные контракты на проведение конкурсных исследований. После завершения этих исследований должен был быть подписан новый меморандум относительно разработки новой системы выбранным на конкурсной основе головным подрядчиком. Потенциальными партнерами в будущем должны были стать Бельгия, Канада, Италия, Нидерланды и Испания.

Существование проекта Trimilisat.com оказалось кратковременным. Едва минули 8 месяцев, как министр обороны Великобритании заявил, что Великобритания выходит из этой программы. Изучив различные варианты замены своей системы Skynet 4, Великобритания выбрала национальный вариант.

Франция никогда не выводила на орбиту специализированные военные системы спутниковой связи. Она полагается на военные комплексы, базирующиеся на гражданских космических аппаратах. Первой из них была система спутниковой связи Syracuse. Она базировалась на спутниках Telecom 1, выведенных на орбиту для государственной службы телекоммуникации France Telecom, и была снята с вооружения, когда в феврале 1996 г. последний спутник Telecom 1 был выведен из эксплуатации. К тому времени на спутниках серии Telecom 2 находился в эксплуатации комплекс Syracuse 2 I/J диапазона. Четыре таких спутника были запущены между 1991 и 1996 гг. Комплекс Syracuse 2 используется в составе 65 французских военных терминалов, расположенных на самолетах (26 ед.), на суше (25 ед.), на надводных кораблях и подводных лодках (14 ед.).

Эта система, которая широко использовалась в 1991 г. во время войны в Персидском заливе, охватывает приблизительно одну треть земной поверхности.

Предполагалось, что окончательная замена системы Syracuse 2 должна произойти после 2005 г. на систему Syracuse 3, обладающую повышенной пропускной способностью, стойкостью к преднамеренным искусственным помехам и радиоперехвату, глобальной рабочей зоной и возможностью взаимодействия с системами связи союзников Франции. Некоторые технические возможности, которыми должна обладать эта новая система, будут продемонстрированы гражданским экспериментальным спутником связи КВЧ диапазона Stentor, запуск которого ожидается в 2000 г.

Приватизация France Telecom может положить конец этому гражданскому и военному содружеству, поскольку приватизированная компания, возможно, предпочтет аренду услуг других гражданских телекоммуникационных систем разработке серии спутников Telecom 3 следующего поколения. Возможные затраты на специализированную систему Syracuse 3 побудили Францию искать альтернативные международные решения. В процессе пересмотра планов обороны Франции в апреле 1998 г. предложенный график разработки новой системы спутниковой связи был отложен и принят план усовершенствования существующей системы Syracuse '2 с целью продления ее срока службы.

Концепция использования военных комплексов на борту гражданских спутников связи также была принята Испанией и Бразилией. Для военной и правительственной связи Испания использует три канала I/J диапазона мощностью 40 Вт на спутнике Hispasat, а Бразилия - по одному каналу I/J диапазона мощностью 40 Вт на спутниках Brasilsat В1 и В2.

Китай запустил свой первый экспериментальный спутник связи DFH-1 ("Красный Восток-1") в начале 1984 г. За ним вскоре последовал экспериментальный спутник DFH-1A, запущенный на геостационарную орбиту. Оба этих спутника являлись демонстрационными системами с очень ограниченной пропускной способностью и мощностью и имели срок эксплуатации четыре года.

Следующая серия DFH-2 была запущена между 1986 и 1988 гг. и была завершена тремя спутниками DFH-2A. Эти спутники, позднее переименованные и получившие названия ChinaSat-1, ChinaSat-2 и ChinaSat-3, были модифицированным вариантом спутника DFH-2 и впервые предлагали весь диапазон коммуникационных функций. К началу 90-х годов все три спутника исчерпали запас топлива на поддержание станции и больше не состояли на вооружении.

Серия DFH эксплуатировалась китайскими военными, но с: 1994 г. задача по эксплуатации спутников была передана гражданской организации ChinaSat, которая теперь отвечает за удовлетворение потребностей Китая в спутниковой связи. Степень использования китайскими военными возможностей этих спутников связи неизвестна.

Одной из альтернатив развертыванию специализированных военных систем спутниковой связи является использование одной из новых низкоорбитальных гражданских систем спутниковой связи, например, системы Iridium. Система Iridium, состоящая из 77 низкоорбитальных спутников Земли, была создана за 12 месяцев посредством 15 запусков с территории трех стран (77 - это атомное число иридия, белого металла, отсюда и название, данное этой системе). Она была завершена в мае 1998 г., когда ракета Delta II компании Boeing, запущенная с базы ВВС Вандерберг в Калифорнии, вывела на орбиту последние пять спутников. Для работ сети требуется 66 спутников. Система принадлежит международному консорциуму Iridium LLC, состоящему из 17 организаций, представляющих ведущие телекоммуникационные и промышленные компании.

Абоненты системы Iridium получат возможность осуществлять пейджинговую и факсимильную связь и передачу данных с ручного телефона и пейджера, находясь в любом месте земного шара. Эта система образует цифровую сеть коммутации пакетов информации, доступную практически отовсюду.

Iridium рассматривается в качестве экономичного решения для организации военной и правительственной связи и альтернативы специализированным военным системам связи. По утверждению консорциума, услуги могут предоставляться с затратами, которые составляют небольшую часть от стоимости специализированной военной спутниковой системы связи, включая глобальную речевую связь и передачу данных. Разработаны терминалы для использования на сверхзвуковых истребителях, тяжелых транспортных самолетах и вертолетах. Вооруженным силам, которые принимают систему Iridium, гарантируется взаимная совместимость, что является важным фактором для коалиционных сил, развернутых на удаленных театрах военных действий.

Правительство США имеет собственную станцию сопряжения с системой Iridium. Она обеспечивает правительственному персоналу доступ к тому же диапазону услуг, что и гражданским заказчикам, а ее подключение к системе оборонной информации США, которое должно было состояться в 1999 г., обеспечит доступ к защищенной по стандарту Туре 1 телефонной спутниковой связи для передачи речевых сообщений.

Далее приведен пример того, как гражданские спутники космической связи могут использоваться в интересах военных. В ноябре 1997 г. Научно-исследовательский центр телемедицины и передовых технологий сухопутных сил США выдал компании Hughes Global Services контракт стоимостью 1 млн. долл. на поставку 11 терминалов с очень маленькой апертурой VSAT, подготовку персонала пользователей и услуги в течение 12 месяцев сети DemandNet по дуплексной передаче информации со скоростью от 64 кбит/с до 512 кбит/с и выше.

DemandNet использует глобальную спутниковую сеть, наземные станции межсетевого сопряжения и терминалы с очень маленькой апертурой для обеспечения связи в С или Ки диапазонах. В отличие от традиционной военной системы спутниковой связи, она является динамично реконфигурируемой сетью, у которой рабочая полоса частот может быть изменена, расширена или смещена в пределах данной системы спутников в близком к реальному масштабе времени. Это позволяет сети справляться с изменениями характера или темпа операций, например, в чрезвычайных ситуациях или при других незапланированных обстоятельствах. Регулирование рабочей полосы частот осуществляет компания Hughes из своего оперативного центра в Эль-Сегундо, Калифорния. Используя DemandNet, сухопутные силы США могут передавать медицинские данные, например медицинские карты и рентгеновские снимки, в разбросанные по всему миру госпитали, а также проводить телеконференции по обсуждению диагнозов или консультироваться с другими медицинскими работниками.

Выступая в 1996 г. в Австралии, генерал ВВС США Муэрман заявил, что начинается использование низкоорбитальных систем связи для обеспечения мгновенной речевой связи и передачи сообщений на поле боя. Войска обеспечены приемниками глобальной спутниковой системы радиоопределения местоположения GPS. Не требуется много времени, чтобы обеспечить их также средствами беспроволочной связи. Это дает войскам два преимущества. Во-первых, обеспечивается гарантированная связь на всех уровнях командования и, во-вторых, повышается живучесть за счет своевременного распространения информации. В будущем военная спутниковая связь станет доступной по низкой цене, что сделает ее приемлемым инструментом для вооруженных сил многих стран мира.

Armada International,- 1999 . № 1 . P. 22 30.

Для комментирования необходимо зарегистрироваться на сайте