БИБЛИОТЕКА "СОТОВИК"
СПУТНИКОВАЯ СВЯЗЬ

Спутниковая система связи  ДИАЛОГ
на базе малых космических геостационарных аппаратов 

Одной из новых тенденций в развитии спутниковых телекоммуникаций является ускоренное развитие программ создания систем, использующих легкие малые космические аппараты. Анализ показывает, что могут быть выделены три группы факторов, определяющих такое развитие.

Первая группа факторов связана с тенденцией постепенного перехода от многофункциональных космических аппаратов (КА) к специализированным и характеризует изменения в функциональном назначении КА.

Используемые до последнего времени тяжелые, многофункциональные КА связи и передачи данных далеко не всегда удовлетворяют потребителей по зоне обслуживания, энергетике, степени конфиденциальности ретранслируемой информации и другим характеристикам. Все чаще и чаще требуется выполнение конкретных, достаточно узких функций по связи и передаче данных для конкретного оператора или региона. Более того, ведомственный или региональный оператор предпочитает иметь собственный легкий КА, чем арендовать спутниковый ресурс на тяжелом многофункциональном КА. Этим, в частности, объясняется наличие российских программ создания ведомственных сетей Банкир, Ямал и других, а также реализация программ создания собственных сетей такими государствами как Венгрия, Кипр, Израиль, Вьетнам и другими.

Вторая группа факторов технологическая и предопределяется прогрессом космических технологий. 

Во-первых, общеизвестно, что приборы и оборудование для использования в космосе постоянно уменьшаются по массе приблизительно в 2 раза за каждые семь-восемь лет. Функции и задачи, которые еще несколько лет назад решались тяжелыми КА, сейчас могут решаться легкими.

Например, по мнению специалистов лаборатории прикладной физики университета Джона Хопкинса (США), космический аппарат совместного производства США и Франции Topex/Poseidon для слежения за океаном и весящий более 2000 кг может быть заменен одним единственным 100-килограммовым аппаратом, выполненным на базе микроспутниковой архитектуры.

Аналогичный прогресс наблюдается в спутниковой связи. Если 15-20 лет назад масса полезной нагрузки КА, приходящаяся на один эквивалентный ствол, составляла 15-20 кг, а иногда и существенно больше, то сейчас имеются КА (например ANIK E), где эта величина составляет порядка 5,3 кг.

Во-вторых, за последние годы создано целое семейство высокоэффективных РН легкого класса (Таурус, Рокот, Стрела), способных доставлять полезную нагрузку на низкие орбиты, геостационарную орбиту и в дальний космос. Анализ показывает, что РН Рокот, например, способна в совокупности с разгонным блоком Бриз вывести на ГСО КА связи с высокоэффективным 8-12 ствольным ретранслятором, что вполне достаточно для удовлетворения потребностей одно-двух ведомственных им региональных операторов.

Третья группа факторов экономическая. 

Обобщенным показателем экономической эффективности КА связи является эквивалентная стоимость изготовления одного ствола с учетом затрат на запуск. Оказывается, что для малого КА, запущенного ракетой-носителем легкого класса, эта величина может быть порядка 2-2,5 млн. $, в то время как для тяжелого КА порядка 3,5 млн. $. Снижение здесь достигается за счет более дешевой стоимости запуска, более простой конструкции КА и антенн ретрансляционного комплекса.

Более простая конструкция антенн (как правило, отсутствие многолучевых антенн и антенн с контурной, перенацеливаемой или трансформируемой диаграммой направленности) возникает здесь естественным образом в связи с тем, что малые КА являются преимущественно однофункциональными и нет необходимости в перенацеливаемости, трансформируемости и т.д. В итоге суммарная стоимость малого КА связи с 10-ти ствольным ретранслятором приблизительно на порядок меньше стоимости КА с 40-50-ствольным.

Анализ указанных выше факторов показал достаточную конкурентноспособность системы связи с малыми легкими КА на ГСО по сравнению с такой же системой связи, имеющей тяжелые КА. Малые КА связи обладают следующими очевидными достоинствами:

1. Имеется достаточно обширный круг пользователей (малых государств, ведомственных операторов), отдающих предпочтение своим отдельным малым КА.
2. Сроки и стоимость создания МКА значительно меньше сроков и стоимости создания полноразмерных тяжелых КА.
3. При запуске и выведении на ГСО малых легких КА понижается уровень риска, т.к. в случае отказа РН или КА финансовые потери гораздо меньше по сравнению с аналогичными случаями с полноразмерным тяжелым КА.

Благодаря этим достоинствам, малые легкие КА могут найти широкое применение в действующих и создаваемых системах спутниковой связи, рационально используя радиочастотный ресурс, выделенный фиксированной и подвижной спутниковым службам.

В действующих системах малый легкий КА может служить. например, в качестве дополнения к тяжелому геостационарному КА на одной позиции геостационарной орбиты в случаях, когда возможностей одного КА недостаточно для полного использования выделенного радиочастотного ресурса или когда на действующем КА оказались неработоспособны часть транспондеров. При полном отказе действующего КА малый легкий КА может оперативно и хотя бы частично возместить спутниковый радиочастотный ресурс.

В создаваемых системах использование малых легких КА дает возможность:

· гибкого освоения выделенного на ГСО радиочастотного ресурса путем чередования запуска тяжелых и легких КА;
· выбора наиболее выгодной ракеты-носителя от РН легкого класса для выведения одного КА до РН тяжелого класса для выведения одновременно нескольких КА.
Создавая систему спутниковой связи с малыми КА на геостационарной орбите Космический Центр имени М.В. Хруничева реализует концептуальный подход, заключающийся в ускоренном развертывании на геостационарной орбите группировки легких малых КА на базе использования:
· ракет-носителей легкого класса типа Рокот и Ангара-1;
· созданных Центром на космодроме Плесецк стартового и технического комплексов для запуска РН Рокот;
· разрабатываемой в Центре универсальной космической платформы Яхта для малых КА связи и вещания;
· действующих средств управления и абонентских станций;
· части орбитально-частотного ресурса действующих спутниковых сетей;
· модульного принципа конструирования бортового ретрансляционного комплекса малого КА.

Для малого КА связи и передачи данныхДиалог разработан базовый 9-ствольный двухдиапазонный вариант бортового ретрансляционного комплекса и несколько альтернативных вариантов:

1) БРТК с 6-ствольным (по 72 МГц) ретранслятором только Ku-диапазона с повышенной ЭИИМ;
2) БРТК с 8-ствольным (по 36 МГц) ретранслятором только С-диапазона с повышенной ЭИИМ;
3) БРТК с 5-ствольным ретранслятором С-диапазона двойного применения с обработкой сигналов на борту;
4) БРТК с 3-ствольным (по 72 МГц) ретранслятором Ku-диапазона и 3-ствольным (по 29 МГц) ретранслятором L-диапазона для использования в сетях подвижной связи.

Характеристики БРТК базового и альтернативных вариантов приведены в прилагаемой таблице.

В базовом варианте в БРТК используются нижние части диапазонов радиочастот С и Ku, что позволяет реализовать привлекательный с технико-экономической точки зрения кластерный подход к использованию радиочастотного ресурса и формированию космического сегмента целого ряда действующих спутниковых сетей. 

Характеристика модифицированных вариантов БРТК КА "Диалог".

(с) Александр Бобренев;
начальник сектора PR "Хруничев Телеком"