НИИ Точных приборов (НИИТП), входящий в
холдинг «Российские космические системы», представил на форме
«Армия-2016» макет антенного модуля для космического радиолокатора
нового поколения «Касатка-Р». Опытный образец модуля собран и готов к
проведению испытаний.
Радиолокатор предназначен для работы в
составе группировки спутников дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ)
«Обзор-Р», которые созданы в самарском Ракетно-космическом центре
«Прогресс». Группировка начнет разворачиваться в 2019 году.
Новый космический аппарат, оснащенный мощным радаром, позволит
существенно увеличить разрешающую способность ДЗЗ. «Касатка-Р» способна
разглядеть любые объекты размером до 30 сантиметров. Группировка
создается в целях более точного картографирования, обслуживания
сельскохозяйственного сектора экономики и МЧС. Вполне понятно, что
«Обзор-Р» имеет двойное назначение, поскольку получаемая с его помощью
информация крайне важна для Министерства обороны.
Радиолокационный метод ДЗЗ значительно эффективнее традиционного,
использующего оптическую и инфракрасную аппаратуру, с точки зрения
оперативности получения информации. Радар способен зондировать земную
поверхность при любом состоянии атмосферы и в любое время суток. То есть
не надо дожидаться, когда, скажем, над всей Испанией будет безоблачное
небо. Более того — луч радара способен проникать сквозь листву, что
крайне важно, например, для успешного проведения поисковых операций
силами МЧС.
Первый космический радар появился в Советском Союзе
в 1973 году на борту пилотируемой станции «Салют-2». А впоследствии на
«Салюте-3» и «Саюте-5». Получаемая информация записывалась на
фотопленку, кассеты с которой экипаж должен был сбрасывать на землю три
раза в месяц.
Первый спутник, на борту которого находилась
автоматическая РЛС, назывался «Космос-1870». Он был выведен на орбиту в
1987 году и работал чуть больше двух лет. Его разрешающая способность
была порядка 25−30 метров при ширине полосы сканирования, равной 600 км.
В зависимости от режима работы радара на кассету видеомагнитофона
записывалась «картинка» длиной от 20 км до 240 км.
Наиболее
продвинутым (и последним) советским радиолокационным спутником стал
«Алмаз-1А», запущенный в марте 1991 года. На нем разрешающая способность
была улучшена до 15 метров.
К моменту запуска «Алмаза-1А» был
практически готов спутник «Алмаз-1В» с существенно улученными
характеристиками. Установленный на нем радар работал в трех диапазонах —
X, S и P с длиной волн 3,49 см, 9,58 см и 69,8 см. В зависимости от
режима работы получалось разрешение от 5 м до 40 м. При этом ширина
обзора составляла от 20 км до 170 км. В связи с распадом, развалом и
прочими напастями, навалившимися на страну, этот спутник так и не был
запущен. И сейчас он находится в музее НПО «Машиностроение», где он был
разработан.
После этого в спутниковой радиолокации образовалась громадная временная дыра в 22 года.
Если все предыдущие космические аппараты ДЗЗ имели двойное назначение,
то запущенный в 2013 году «Кондор» предназначен исключительно для
обслуживания войск Воздушно-космической обороны (сейчас — ВКС). Его
разработали также на НПО «Машиностроение» в подмосковном Реутове.
Впрочем, он имеет и коммерческую модификацию «Кондор-Э»,
предназначающуюся для продажи иностранным потребителям. Через год
экспортный вариант был запущен с космодрома Байконур по заказу ЮАР.
Спутник «Кондор» универсален за счет использования в нем модульной
структуры. На платформу можно устанавливать различную полезную нагрузку:
РЛС, оптико-электронную станцию, научную аппаратуру.
Радиолокатор для «Кондора» был разработан в концерне «Вега», входящем в
состав корпорации Ростех, с учетом наработок, полученных при создании
радара для спутника «Алмаз-1В». При этом параметры были улучшены, что
вполне естественно, поскольку за два десятилетия появилась новая
элементная база, и возросли возможности компьютерной обработки
получаемого с радара сигнала. Был совершен прорыв и в технологии
беспроводной передачи данных, в связи с чем спутник выдает на землю
информацию со скоростью 350 Мбит/с.
РЛС работает в S-диапазоне с
длиной волны 9,5 см. Имеет параболическую антенну с размерами 6×7
метров. В детальном режиме имеет разрешающую способность 1−2 метра при
размерах кадра 10×20 километров. При обзорном режиме разрешающая
способность уменьшается до 5−20 метров, а полоса обзора увеличивается до
160 километров. Вес спутника — 1150 килограммов.
В обозримом
будущем предполагается увеличить количество находящихся на орбите
«Кондоров». Однако они обслуживают исключительно военное ведомство. В то
время как целый ряд структур, как государственных, так и коммерческих
остро нуждаются в получении более детальной информации о реальной
ситуации на поверхности Земли в труднодоступных регионах. К ним
относятся МЧС, Минприроды, Минтранс, а также Газпром и ряд других
бюджетообразующих корпораций. То есть необходима служба ДЗЗ, которая
имеет двойное назначение.
И во второй половине нулевых годов,
когда активно разрабатывался проект «Кондор», было принято решение о
создании такой группировки, которая состояла бы из двух радиолокационных
спутников ДЗЗ под названием «Аркон». Созданием спутника занялся
Всероссийский научно-исследовательский институт электромеханики
(ВНИИЭМ). Новая разработка двойного назначения, судя по мощному старту
проекта «Аркон», должна была превзойти военную.
В «Арконе»
должна была использоваться активная фазированная антенная решетка
(АФАР), обеспечивающая работу РЛС в Х-диапазоне. Предполагалось полное
зондирование Земли — от Северного до Южного полюсов включительно. При
размерах кадра 10×10 километров ожидалась разрешающая способность не
хуже 1 метра. Были и еще три режима работы. Ресурс спутника составлял 7
лет.
Первый спутник должен был оказаться на орбите в 2013 году.
Однако этого не произошло. При пересмотре бюджета Роскосмос вычеркнул
программу «Аркон» из «Федеральной космической программы на 2006−2015 г.
г.» Однако уже тогда находилась на промежуточном этапе готовности, можно
сказать, дублирующая программа «Обзор», которую реализуют совсем другие
фирмы, сотрудничающие в Роскосмосом.
И вот сейчас «Обзор»
выходит на финишную прямую. В 2013 году в РКЦ «Прогресс» успешно была
защищена НИР «Обзор-Р». Тогда же было намечено запустить первый спутник в
2015 году. Теперь речь идет о 2019 годе. Как видим, график сместился на
4 года.
РЛС для ДЗЗ, как и во всех предыдущих проектах и в
России, и во всем мире, с синтезированной апертурой — РСА. Апертура —
это геометрические размеры передающей/принимающей антенны. При «лобовой»
локации поверхности земли, когда измеряется лишь время прихода
отраженного радиоимпульса, получается чрезвычайно низкая разрешающая
способность, что предопределено ограниченными размерами антенны. При
таком зондировании из космоса можно различать лишь объекты с размерами
от 10 километров и выше.
При локации с синтезированной
апертурой создается эффект псевдоувеличения размеров антенны, «синтеза
ее размеров». Это достигается за счет использования при работе РСА
когерентных импульсов. При этом при возвращении отраженного от земли
сигнала учитывается не только время прихода сигнала, но и его фаза.
Благодаря этому удается повысить разрешающую способность в тысячу и
более раз.
В радаре «Касатки-Р» используется технология
цифрового формирования лучей (Digital Beam Forming, DBF), которая
существенно повышает его характеристики. И хоть DBF не является
российским ноу-хау, и его применяет ряд стран для создания спутниковых
РСА, но «Касатка-Р» установила рекорд, к которому никто пока не
приблизился. Ее разрешение при высокодетальном кадровом режиме
составляет 0,3−0,5 м. Размер снимаемого кадра — 10×20 км. Относительная
точность определения высоты — 1 метр.
При работе спутника в
детальном режиме разрешение составляет 1−5 м, размер кадра — 20×4000 км.
При режиме съемки местности разрешение лежит в пределах от 10 до 40
метров при размере кадра в 200×4000 км.
В заключение необходимо
сказать, что если в 2019 году начнет работать первый спутник «Обзор-Р»,
то размер временной дыры, когда в стране отсутствовали радиолокационные
средства ДЗЗ для гражданских нужд, достигнет 28 лет. Потому что
запущенный в 1991 году «Алмаз-1А» прекратил свое существование спустя
полтора года.
