8, 2009 год Андрей ДУБРОВСКИЙ.
Чтоб вывести в данные точки спутники связи «Экспресс-АМ44» и «Экспресс-МД1» и при всем этом сберечь горючее, пришлось четыре раза включать движок разгонного блока, меняя таким макаром характеристики орбиты.
В русской группировке телекоммуникационных спутников на данный момент насчитывается одиннадцать аппаратов.
Спутники системы глобальной навигации движутся группами по трём орбитам, размещенным под приблизительно схожими углами одна к другой.
ЛЕТЕТЬ, Чтоб ОСТАВАТЬСЯ НА МЕСТЕ
Шахматная царица из «Алисы в Зазеркалье» гласит, что в их стране, чтоб оставаться на месте, необходимо бежать со всех ног. Естественно, Л. Кэрролл не мог предугадать возникновения спутников связи, но писал как будто о их.
Эти галлактические аппараты несутся вокруг Земли с большой скоростью по радиальным геостационарным орбитам для того, чтоб всего только оставаться над одной точкой земной поверхности. Геостационарные орбиты находятся в экваториальной плоскости нашей планетки. Двигаясь по ним, спутник делает оборот ровно за то время, за которое Земля обращается вокруг собственной оси. Потому он «висит» всё время над одной и той же точкой. Это очень комфортно для ретрансляции радиосигналов: не надо регулировать положение «тарелок», направляя их на «убегающий» спутник.
Чтоб вывести спутник связи на геостационарную орбиту, баллистикам приходится решать очень непростую задачку, требующую высокой точности функционирования носителя. «С ходу» запустить спутник на геостационарную орбиту можно только с космодрома на экваторе (см. «Наука и жизнь» № 4, 2009 г.). Если корабль стартует из средних широт, где размещены Байконур и тем паче Плесецк, то приходится пару раз поменять характеристики орбиты — её высоту и положение в пространстве. С Земли носитель со спутником выводится на опорную орбиту, потом на промежную и переходную (у всех у их есть общее заглавие — «орбита выведения»), с которой попадает на геостационарную орбиту.
Идеальнее всего проводить корректировку в апогее орбиты выведения, где скорость мала и на изменение линии движения требуется наименьший импульс и соответственно меньше горючего. Но пользоваться таким экономичным методом корректировки орбиты не всегда выходит, так как спутник необходимо доставить не просто на геостационарную орбиту, а в строго заданную на ней точку.
Схожих проблем можно было бы избежать, будь Земля безупречной сферой. Тогда её гравитационное поле было бы равномерным (такое поле именуют центральным) и спутник связи мог бы находиться в хоть какой точке геостационарной орбиты. По сути наша планетка имеет более сложную форму, и в её гравитационном поле имеются неравномерности, которые возмущают движение спутника, малость ускоряя либо замедляя его. В неких точках геостационарной орбиты, именуемых точками стояния, образуются вроде бы гравитационные ямки. Конкретно в этой точке спутник должен быть отделён от носителя. Число точек стояния ограничено, на данный момент вычислена долгота 400 с излишним таких точек и в почти всех уже находятся спутники связи.
Оказавшись около гравитационной ямки, спутник «скатывается» в неё, совершая сложные движения относительно земной поверхности, и, пока он совершенно не «успокоится», может пройти достаточно много времени. Зато позже в течение пары лет гравитационное поле Земли «тащит» спутник за собой, сделав его квазинеподвижным (двигающимся по радиальный орбите, но не меняющим собственного положения относительно земной поверхности). Весь этот срок он исправно ретранслирует радиосигналы.
Со временем равновесие всё же нарушается и спутник начинает дрейфовать, равномерно удаляясь от точки стояния. С поверхности земли этот дрейф смотрится как повсевременно увеличивающаяся «восьмёрка». Смотреть за ним становится тяжело, и спутник снимают с орбиты, заменяя его новым.
СВЯЗЬ ЧЕРЕЗ Континенты И ОКЕАН
В феврале 2009 года ракета-носитель «Протон-М», оборудованная разгонным блоком «Бриз-М» (см. «Наука и жизнь» № 4, 2004 г.) и дополнительным топливным баком, вывела сходу два спутника: тяжёлый «Экспресс-АМ44» (2560 кг) и малый «Экспресс-МД1» (1140 кг). Пуск стал уникальным, так как общая масса спутников составляет 3,7 т и предельна для «Протонов».
Корабль перешёл на геостационарную орбиту в точке 11 градусов западной долготы, где от него отделился «Экспресс-АМ44». Потом корабль переместился восточнее и в точке 80 градусов восточной долготы «освободился» от «Экспресса-МД1».
Спутники построены на русских предприятиях, а их внутренность — транспондеры — устройства, которые ретранслируют сигнал с конфигурацией его частоты, — на французском и итальянском предприятиях. В «Экспрессе-АМ44» смонтированы работающие в спектре СВЧ 10 транспондеров с полосой по 40 МГц, 16 транспондеров с полосой по 54 МГц и один транспондер с полосой 1 МГц. Владея такими чертами, спутник способен передавать информацию со скоростью 1265 Мбит/с.
В «Экспрессе-МД1» аппаратуры гораздо меньше — там работают восемь транспондеров с полосой по 40 МГц и один транспондер с полосой 1 МГц, которые обеспечивают скорость передачи 321 Мбит/с.
В составе группировки сейчас будет 11 спутников, которые обхватят фактически всю обитаемую поверхность Земли, кроме западных областей Северной Америки и Океании.
Галлактическая КАРУСЕЛЬ
Создатели галлактической техники продолжают работу над совершенствованием русской системы спутниковой навигации ГЛОНАСС. На данный момент на орбитах, расположенных в трёх плоскостях, которые находятся под приблизительно схожими углами относительно друг дружку, движутся 20 спутников «ГЛОНАСС-М»: 19 рабочих и один запасный. Они могут обеспечить навигационной информацией всё население Рф и государств СНГ. Только над Москвой в хоть какой момент видно созвездие из восьми спутников, которые позволяют надёжно определять положение объекта, невзирая на плотную многоэтажную застройку, мешающую прохождению радиосигналов (чтоб выяснить координаты объекта, в границах прямой видимости должны находиться более трёх навигационных спутников).
В течение этого года планируется довести состав группировки до штатного. В каждой орбитальной плоскости вокруг Земли будут обращаться по 10 спутников «ГЛОНАСС-М», из которых по два будут находиться в резерве либо на техобслуживании.
По утверждению начальника Управления галлактических систем навигации, связи и наземных комплексов управления Федерального галлактического агентства А. Е. Шилова, мы достигнули точности определения координат 10,5 м, другими словами уже впритирку приблизились к американской системе GPS, которая гарантирует точность 10 м, хотя в действительности она у их малость выше. Более того, в будущем году во время пуска 1-го из русских навигационных спутников в композиции с ним будет выведен на орбиту спутник «ГЛОНАСС-К», позволяющий намного более точно определять место. И если америкосы не модернизируют к тому времени свои аппараты, то по точности мы будем первыми.
У «ГЛОНАСС-К» есть ещё одно огромное достоинство: он не имеет герметичного корпуса, а означает, будет легче предшественников и вывод его на орбиту обойдётся дешевле.
Наша родина ПЕРЕНЕСЛА СИСТЕМУ КООРДИНАТ
В общем, будущее галлактических объектов ГЛОНАСС особенных беспокойств не вызывает. Больше появляется вопросов о том, на какие приёмники будут приходить сигналы со спутников. По нормативам выпускающиеся в Рф приёмники должны быть мультисистемными, как, к примеру, современные телеки, которые дают нормальную картину и в Европе (PAL), и в Рф (SECAM), и в США и Стране восходящего солнца (NTSC). Навигационные приёмники должны расшифровывать сигналы спутников ГЛОНАСС и GPS. Благо различия в показаниях обеих систем на данный момент устранены. Причина разночтений состояла в том, что в базе американской системы координат WGS-84 и русской системы ПЗ-90 лежали геоиды (геометрические фигуры, поверхность которых совпадает со сглаженной поверхностью Земли), близкие по форме, но с несовпадающими началами координат (см. «Наука и жизнь» № 4, 2007 г.). Потому в одной и той же точке приёмники, настроенные на сигналы со спутников ГЛОНАСС и GPS, демонстрировали разницу координат в 10-ки метров.
В 2007 году в согласовании с постановлением Правительства Русской Федерации была введена система координат ПЗ-90.02, у которой точка отсчёта смещена по осям X, Y, Z соответственно на –36, +8 и +18 см. После корректировки характеристик аппаратуры на спутниках ГЛОНАСС различия в показаниях фактически пропали. Имея двухсистемный приёмник, остаётся только избрать одну из их — а конкретно ту, у которой видно больше спутников, — и найти своё местопребывание.
Редакция благодарит доктора Л. Н. Лысенко (МГТУ им. Н. Э. Баумана) за помощь и консультации при подготовке материала.
Детализированное описание иллюстраций:
В русской группировке телекоммуникационных спутников на данный момент насчитывается одиннадцать аппаратов: 1 — «Экспресс-А4»; 2 —«Экспресс-АМ44»; 3 —«Eutelsat W4» (с русским каналом связи); 4 — «Экспресс-АМ1»; 5 —«Экспресс-АМ22»; 6 —«Бонум-1»; 7 —«Экспресс-МД1»; 8 —«Экспресс-АМ33»; 9 —«Экран-М»; 10 —«Экспресс-А2»; 11 — «Экспресс-АМ3». В 2009 и 2011 годах будет запущено ещё по одному спутнику, а в 2012 и 2013 годах — по два.
ужс я даже не могу представить как это больно 