Обнародован документ с планами СССР по разработкам дальней космической связи
Советский Союз занимался активным изучением космического пространства и строил амбициозные планы на будущее.
В 1961 году наиболее крупный проект, получивший шифр «Плутон», подразумевал обеспечение дальней космической связи до границы с Плутоном, который на тот момент считался планетой. Какое же космическое наследие было утеряно.
Роскосмос обнародовал засекреченные документы и из них стало известно, что в 1960 году, когда был введен в эксплуатацию Евпаторийский центр дальней космической связи, он мог обеспечить связь при полетах к Луне (даже пилотируемые), к Венере и к Марсу, учитывая передачу фотографий и последующую посадку.
Евпаторийский центр при незначительных доработках мог обеспечить качественную двухстороннюю радиосвязь с автоматическими станциями в пределах ВСЕЙ Солнечной системы, а передача фотографий ограничивалась бы орбитой Юпитера.
Авторы проекта планировали под Евпаторией построить еще несколько антенн, но для этого требовалось дополнительное финансирование в районе 12 млн. рублей (советских). Более масштабный проект «Заповедник», который должен был стать частью Евпаторийского центра, требовал еще 200 млн. рублей.
В тех документах приводится огромное количество расчетов и схем по созданию приборов автоматических станций. Понятно, что у советских ученых были куда более оптимистичные планы по освоению космоса, чем у Роскосмоса сейчас.
Евпаторийский центр действительно себя зарекомендовал с лучшей стороны, так как именно благодаря его работе были отправлены миссии к Луне, Марсу и Венере.
Кстати, Советский Союз был единственным государством в мире, которому удалось успешно посадить аппарат на поверхность Венеры, получить серию снимков и даже записать звуки.
Скачать часть оригинального документа вы можете ЗДЕСЬ .
Что же мы видим сейчас? Каких-то 18 запусков за год и несколько аварий? Выходящие из строя спутники связи и обвинение конкурентов в демпинге? Печаль.
Источник
Связь в космосе: как это работает
Кадр из фильма “Космическая одиссея 2001 года” (1968)
Представьте, что вам нужно пробросить песчинку через ушко иглы с расстояния 16 000 километров. Примерно тем же самым занимались ученые, отправив в 2004 году к комете Чурюмова-Герасименко межпланетную станцию «Розетта». В 2015 году станция и комета находились на расстоянии около 265,1 млн км от Земли. Однако надёжная связь позволила «Розетте» не только сесть на комету, но и получить ценнейшие научные данные.
Сегодня космическая связь — одно из самых сложных и перспективных направлений развития коммуникационных технологий. Орбитальные спутники уже дали нам GPS, ГЛОНАСС, глобальные точнейшие цифровые карты, интернет и голосовую связь в самых отдаленных районах Земли, но мы смотрим дальше. Как космическая связь работает сейчас и что нас ожидает в будущем?
Путь «Розетты»
Основой инфраструктуры наземных станций, используемых во время миссии «Розетты», стала компьютерная система Intermediate Frequency Modem System (IFMS), разработанная BAE Systems. Помимо расшифровывания 350 гигабайт данных, переданных станцией, система позволила точно рассчитать положение космического корабля, действуя как GPS для Солнечной системы.
Система IFMS принимала и передавала сигналы в течение всей 10-летней миссии и сопровождала станцию около 800 миллионов километров. IFMS позволяет измерять скорость с точностью до долей миллиметра в секунду, а положение космического аппарата с точностью в пределах метра в любой точке Солнечной системы.
Модули IFMS размещаются на наземных станциях Европейского космического агентства (ЕКА), модернизированных более 20 лет назад для более совершенного получения радиосигналов с космических аппаратов. Вместо аналоговой обработки — настройки на сигнал, фильтрации и демодуляции — новая (на тот момент) технология позволила преобразовывать необработанный сигнал в цифровую форму, из которой программное обеспечение извлекало необходимую информацию.
После преобразования большая часть последующей обработки сигнала выполняется с помощью ППВМ-микрочипов (программируемая пользователем вентильная матрица, field-programmable gate array, FPGA). Они состоят из логических блоков, которые могут быть подключены параллельно для выполнения вычислений. Это позволило разработать сложные алгоритмы для поддержания высокого уровня шумоподавления и стабильности сигналов из космоса.
На Марс и обратно
Наземная сеть антенн Deep Space Network (DSN)
В основном спутники обеспечивают радиосвязь как ретрансляторы, однако для связи с межпланетными космическими аппаратами требуется более продвинутая система, состоящая из больших антенн, сверхмощных передатчиков и сверхчувствительных приемников.
Канал передачи данных на Землю очень узкий — например, параболическая антенна DSS (Deep Space Stations) недалеко от Мадрида принимает данные на скорости 720 Кб/сек. Конечно, марсоход передает всего 500-3200 бит в секунду по прямому каналу, однако основной канал проходит через орбитальный спутник Марса — получается около 31 Мб данных в сутки от марсохода, плюс еще данные, полученные от измерительных датчиков самого спутника.
Связь на расстоянии 55 миллионов километров поддерживает международная сеть радиотелескопов и средств связи Deep Space Network. DSN является частью NASA. В России же для связи с далекими космическими аппаратами используют знаменитый Восточный центр дальней космической связи, расположенный неподалеку от Уссурийска.
На сегодняшний день DSN объединяет три наземные базы, расположенные на трех континентах — в США, Испании и Австралии. Станции удалены друг от друга примерно на 120 градусов долготы, что позволяет им частично перекрывать зоны действия друг друга.
Спутник Mars Odyssey — самый долго действующий космический аппарат из всех, когда-либо отправленных на Марс — обменивается данными с DSN с помощью антенны с высоким коэффициентом усиления на частоте 8406 МГц. Прием данных от марсоходов ведется на УВЧ-антенну.
«Роуминг» по Солнечной системе
DSS-63
Марс — далеко не единственное место во Вселенной, с которым нам нужно поддерживать связь. Например, межпланетные зонды отправлялись к Сатурну и Титану, а Вояджер-1 вообще улетел на 20 миллиардов километров от Земли.
Чем дальше от нас улетают межпланетные станции, тем сложнее уловить их радиосигналы. Мы пока не можем по всей Солнечной системе расставить орбитальные спутники, поэтому вынуждены строить огромные параболические антенны.
Возьмём, к примеру, Мадридский комплекс дальней космической связи. Главная параболическая антенна комплекса DSS-63 имеет зеркало диаметром более 70 метров и весом 3,5 тысячи тонн. Для отслеживания зондов антенна вращается на четырех шариковых подшипниках весом в одну тонну каждый.
Антенна не только принимает сигнал, но и передает. И хотя траектория движения и вращения Земли давно посчитана и пересчитана, найти маленький объект в космосе, чтобы точно направить на него огромную антенну, — задача очень сложная.
Для поиска отдаленных объектов используется радиотриангуляция. Две наземные станции сравнивают точный угол, под которым сигнал попадает на зеркало антенны в разные промежутки времени, и таким образом вычисляется расстояние до объекта и его местоположение.
Центры дальней космической связи
Разработка в 50-х гг. первой советской межконтинентальной баллистической ракеты (МБР) Р-7, оснащенной радиоуправлением, поставила перед ее создателями сложную задачу – необходимо было построить большую сеть измерительных станций, которые могли бы определять скорость и корректировать полет ракеты.
Для поддержки запусков первых спутников оборудование, первоначально созданное для испытаний баллистической ракеты, было модернизировано и размещено в научно-измерительных пунктах (НИП). С них осуществлялась передача команд на космические аппараты.
В стране построили десятки НИП. Часть измерительного оборудования разместили на специальных кораблях Военно-морского флота. Корабли участвовали в испытаниях всех типов советских МБР, искусственных спутников и автоматических межпланетных станций, обеспечивали все отработочные и штатные околоземные и лунные полёты советских космических кораблей.
После развала СССР корабли измерительного комплекса за редким исключением были уничтожены. Однако сохранились другие важные для космической связи объекты. По географическим причинам наиболее важные командно-измерительные пункты создали в Крыму (16-й НИП – Западный Центр дальней космической связи) и в Приморском крае (15-й НИП – Восточный Центр дальней космической связи известный как объект «Уссурийск»).
Западный Центр в Евпатории принимал и обрабатывал информацию с первой автоматической станции «Луна», поддерживал связь с межпланетными станциями серий «Венера», «Марс», «Эхо», управлял аппаратами во множестве других проектах.
Главный объект Центра – антенна АДУ-1000 с 8 параболическими зеркалами диаметром 16 метров.
Объект «Уссурийск» был создан в 1965 году в результате перевода Радиоэлектронной части военно-космических сил в районе села Галёнки, в 30 км к северо-западу от Уссурийска. В 1985 году здесь был построена одна из крупнейших в мире антенн – РТ-70 с диаметром зеркала 70 м (такая же антенна находится и в Крыму).
РТ-70 продолжает действовать и будет использоваться в самых перспективных разработках страны – в новой российской лунной программе, стартующей в 2019 году (проект «Луна-25»), и для единственного в мире проекта орбитальной рентгеновской астрономии на ближайшие 15 лет «Спектр-Рентген-Гамма».
Работа устройства Deep Space Optical Communication.
Сейчас на земной орбите находится около 400 коммерческих спутников связи, но в ближайшем будущем их станет гораздо больше. Компания ViaSat объявила о совместном проекте с Boeing по запуску трех спутников нового поколения, пропускная способность которых будет более 1 Тбит/сек — это больше пропускной способности всех вместе взятых работающих спутников на 2017 год.
ViaSat планирует предоставлять доступ в интернет на скорости 100 Мбит/сек по всему миру на частоте 20 ГГц, используя фазированные антенные решетки, а также многопозиционные системы передачи данных.
Компания SpaceX планирует уже в 2019 году начать запускать на орбиту более 12 000 спутников связи (в 30 раз больше всех сегодня летающих!), которые будут работать на частотах 10,7-18 ГГц и 26,5-40 ГГц.
Как вы можете себе представить, нужно обеспечить управление всей орбитальной группировкой спутников таким образом, чтобы не допустить столкновений аппаратов. Кроме того, рассматриваются проекты создания каналов связи со всеми искусственными объектами Солнечной системы. Все эти требования вынуждают инженеров ускорить развертывание новых каналов.
Межпланетные телекоммуникации в радиочастотном спектре с 1960 года увеличились на восемь порядков в пропускной способности, однако нам по-прежнему не хватает скорости для передачи изображений и видео высокой четкости, не говоря уже о коммуникации с тысячами объектов одновременно. Один из перспективных способов решения проблемы — лазерная связь.
Впервые космическая лазерная связь была испытана российскими учеными на МКС 25 января 2013 г. В том же году на аппарате Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer испытывалась система двусторонней лазерной связи между Луной и Землей. Удалось достичь скорости передачи данных 622 Мбит/сек с аппарата на наземную станцию, и 20 Мбит/сек с наземной станции на аппарат, находившийся на расстоянии 385 000 км от Земли.
Проект Laser Communications (LASERCOM) в будущем сможет решить вопрос связи в околоземном пространстве, Солнечной системе и, возможно, в межзвездных миссиях.
Лазерная связь в глубоком космосе будет проверена в ходе миссии «Психея». Зонд стартует в 2022 году, а в 2026 году достигнет металлического астероида 16 Psyche. На борту зонда будет установлено специальное оборудование Deep Space Optical Communications (DSOC) для передачи большего количества данных. DSOC должно повысить производительность и эффективность связи космических аппаратов в 10-100 раз по сравнению с обычными средствами, без увеличения массы, объема, мощности и спектра.
Ожидается, что использование лазерной связи приведет к революционным изменениям в будущих космических миссиях.
Источник
Космическая программа СССР: от колыбели до конца
«Мы живем более жизнью Космоса, чем жизнью Земли, так как Космос бесконечно значительнее Земли»
К.Э. Циолковский
Космос — загадка и последний бастион человечества. Зачем и как осваивать космическое пространство и стремиться к другим мирам? Подобные вопросы волнуют нас уже давно, но, наверное, никто не сможет назвать дату, когда человека впервые посетили эти мысли.
В преддверии Дня космонавтики открываем серию публикаций, посвященных космосу и его героям!
Даты для запоминания
Среди основных успехов космической программы СССР:
- запуск первого искусственного спутника Земли 4 октября 1957 года;
- запуск 3 ноября 1957 второго спутника с собакой на борту;
- первое изображение обратной стороны Луны — Луна-3. 1959 год;
- первый полет человека в космос (Ю.А. Гагарин) 12 апреля 1961 года;
- первый выход человека в открытый космос (А. А. Леонов) 19 марта 1965 года;
- первый в мире планетоход — «Луноход-1», 1970 год;
- первая мягкая посадка на Венеру — Венера-7, 1970 год;
- первая мягкая посадка на Марс — Марс-3, 1971 год;
- создание на орбите земли первой многомодульной орбитальной станции «Мир», 1986 год;
С чего все начиналось
В 1920-е годы в Петропавловской крепости открылась «колыбель» советской космонавтики — Газодинамическая лаборатория (ГДЛ). Именно она положила начало отечественному космическому двигателестроению и стала первой в СССР научно-исследовательской и опытно-конструкторской организацией по разработке ракет. Организатором ГДЛ стал инженер-химик Н. И. Тихомиров, а покровительство оказывал начальник вооружений Рабоче-Крестьянской Красной Армии (РККА) М. Н. Тухачевский.
Петропавловская крепость была выбрана не случайно — в те годы это был военный объект и попасть на ее территорию было крайне сложно. Лаборатория тогда подчинялась военным, которые не придавали особого значения освоению космоса. Ученые проводили разработку реактивных снарядов на порохе, а Н. И. Тихомиров уже тогда начал заниматься разработкой ракетных двигателей на бездымном порохе.
1929 год стал плодовитым временем. Во-первых, Н. И. Тихомиров подал заявку на патент под названием «Способ изготовления прессованного бездымного пороха на твёрдых растворителях». Во-вторых, в мае этого же года к коллективу ГДЛ присоединился молодой изобретатель Валентин Глушко, впоследствии прославившийся как создатель жидкостных двигателей для первых советских космических ракет.
Не стоит забывать, что первую идею полетов в космос высказал основоположник практической космонавтики, русский ученый Константин Циолковский. Его идеи начали воплощаться в 1933 году, когда при помощи Тухачевского в Москве был создан Реактивный научно-исследовательский институт (РНИИ). Большим прорывом тогда стало испытание экспериментальной ракеты на гибридном топливе ГИРД-09 под руководством Сергея Королева. Ракета поднялась на высоту 400 метров и находилась в полете 18 секунд.
К сожалению, 1937-1938 годы были тяжелыми для многих советских ракетчиков: арест М. Н.Тухачевского, С.П. Королева и других, РНИИ прекратил все работы со сроком завершения более трёх лет и сосредоточился на разработке реактивных снарядов и ракетных ускорителей для самолетов.
Как повлияла Великая Отечественная Война на изучение космоса в СССР
Обратить внимание на ракеты дальнего действия Советский Союз заставило применение вооружёнными силами нацистской Германии баллистической ракеты A-4, более известной как V-2 («Фау-2»). В 1944–1945 годах в стране формировались группы специалистов для изучения немецких трофейных материалов по ракете V-2.
А после победы в Великой Отечественной Войне СССР приступил к работе по созданию собственного ракетного оружия. 13 мая 1946 года утвердили государственную ракетную программу. В Министерстве вооружений была создана головная организация по разработке жидкостных ракет — НИИ-88. Административное руководство работами осуществлял Комитет по ракетной технике (впоследствии Специальный комитет № 2) при Совете Министров СССР во главе с Г. М. Маленковым. По линии МГБ СССР разработку ракет дальнего действия курировал заместитель Л. П. Берии Седов.
Запуск непилотируемых аппаратов
В 1957 году с нового космодрома в Байконуре успешно стартовала боевая межконтинентальная многоступенчатая баллистическая ракета «Р-7», спроектированная советским учёным Сергеем Павловичем Королёвым. Она была в длину около 30 метров и весом около 270 тонн. «Р-7» состояла из четырех боковых блоков первой ступени и центрального блока с собственным двигателем, служившего второй ступенью.
4 октября 1957 года, с помощью Р-7 в СССР был произведён запуск первого в мире искусственного спутника Земли, что позволило впервые измерить плотность верхней атмосферы, получить данные о распространении радиосигналов в ионосфере, отработать вопросы выведения на орбиту, тепловой режим и многое другое. Именно с этого космического аппарата, созданного Советским Союзом, началось освоение космического пространства человечеством.
Спутники Земли
Первый спутник Земли представлял собой небольшой шар диаметром 58 см и весом 83,6 кг. Внутри его находились два радиопередатчика и источник питания.
3 ноября 1957 года в СССР был запущен в космос второй спутник, но первый в мире биологический спутник. В истории Земли на околопланетной орбите побывало живое существо — собака по кличке Лайка. Второй спутник весил 508,3 кг и был оснащён герметичной кабиной для собаки. К сожалению, обратно четвероногий космонавт на Землю так и не вернулся. Но в истории мировой космонавтики остался навечно. В честь Лайки в СССР даже выпустили марку сигарет.
В мае 1958 года на околоземную орбиту вышел третий спутник, чья длина составляла 3,5 метра, а диаметр доходил до 1,5 метров. Вес третьего спутника составлял 1327 килограммов, из которых 968 кг приходилось на научную аппаратуру. Конструкция этого спутника разрабатывалась значительно тщательнее, чем в двух предыдущих случаях. Он был оснащён не только бортовым источником питания, но и солнечной батареей, благодаря чему эксплуатировался гораздо дольше своих предшественников.
Спутник находился в полёте 691 день. В январе 1959 года в сторону спутника Земли ушла автоматическая станция «Луна-1». В сентябре и октябре были запущены станции «Луна-2» и «Луна-3». Первая доставила на поверхность спутника Земли вымпел с изображением советского герба, а вторая — впервые в истории сфотографировала невидимую сторону Луны.
Человек в космосе
От автоматических полетов С. П. Королёв и его коллеги перешли к подготовке пилотируемого полета. Для этой цели была разработана ракета-носитель «Восток», и началось конструирование одноименного космического корабля. Самым главным оставалась выработка методики возвращения корабля на Землю. Прежде чем добиться желаемого результата, понадобилось семь раз запустить «Восток» в автоматическом режиме.
И вот 12 апреля 1961 года в 9 час. 07 мин. по московскому времени с космодрома Байконур состоялся запуск ракеты-носителя «Восток». Именно она вывела на околоземную орбиту советский космический корабль «Восток» с человеком на борту. Этим человеком был Юрий Алексеевич Гагарин, чья продолжительность полёта составила 1 час 48 мин. После совершения одного оборота вокруг Земли спускаемый аппарат корабля совершил посадку на территории Саратовской области. Приземлился Юрий Гагарин в 10 час. 55 мин. по московскому времени.
Первый полёт человека в космос имел важнейшее значение для дальнейшего развития космонавтики и всего человечества. Благодаря Юрию Гагарина 12 апреля принято считать Днем Космонавтики.
Следом за Юрием Гагариным с 6 на 7 августа 1961 года первый суточный космический полет на космическом корабле «Восток-2» совершил космонавт Герман Степанович Титов, а 11–15 августа того же года состоялся первый групповой полет двух кораблей — «Восток-3» с космонавтом Андриян Николаевич Николаев и «Восток-4» с космонавтом Павел Романович Попович.
А в июне 1963 года корабли «Восток-5» и «Восток-6» с Быковским и Терешковой на борту совершили полет на орбиту. В октябре 1964 года на орбиту вышел многоместный «Восход-1» сразу с тремя космонавтами на борту, а в марте 1965 года, в ходе полета «Восхода-2», впервые в истории был осуществлён выход человека в открытое космическое пространство (это сделал космонавт А. А. Леонов). Всего при жизни Королева на его космических кораблях побывало одиннадцать человек.
Космическая программа СССР в 1970-х — 1980-х годах
В 1970 году с Байконура на траекторию полёта к Луне были выведены автоматические межпланетные станции «Луна-16» и «Луна-17», на борту последней находился аппарат «Луноход-1». В конце 1971 года спускаемый аппарат автоматической межпланетной станции «Марс-3» совершил мягкую посадку на поверхности Марса.
В 1987 году с космодрома Байконур была успешно запущена ракета-носитель «Энергия», а в 1988 году — ракета-носитель «Энергия-Буран», выведшая на околоземную орбиту многоразовый корабль «Буран». Это устройство впервые в мире осуществило автоматическую посадку на Землю и по многим показателям существенно превзошло американские аналоги космической техники.
Вопрос о реструктурировании советской космонавтики неоднократно поднимался в конце 1960-х годов, однако реальные изменения в этом направлении появились после перестройки. В 1985 году было создано «Главное управление по созданию и использованию космической техники в интересах народного хозяйства, научных исследований и международного сотрудничества в мирном освоении космоса» (Главкосмос СССР). Первоочередной задачей стал поиск иностранных клиентов для коммерческого использования РКТ, то есть запусков иностранных спутников советскими носителями и полетов иностранных космонавтов на советских кораблях.
Стоит заметить,что начало радикальных экономических преобразований в стране ухудшило положение оборонной отрасли. Космическая программа оказалась в сложном положении. В 1990 году Верховный Совет СССР сократил расходы на космонавтику на 10%. А к концу 1991 года управление космической программой вместе со всей прежней структурой государственного управления прекратила существование. Министерства оборонно-промышленного комплекса были расформированы.
Изображения взяты из Википедии – свободной энциклопедии
Источник