Орлов А.Г., Севастьянов Н.Н. Бортовой ретрансляционный комплекс (БРК) спутника связи. Принципы работы, построение, параметры (2014) (1152061), страница 2
Текст из файла (страница 2)
НОВЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ В РАЗРАБОТКЕ БРК КА СВЯЗИ ........ 18610.1. Введение.......................................................................................................... 18610.2. Варианты построения адаптивного БРК, использующего «цифровые»технологии ...................................................................................................... 18810.3. БРК Ка-диапазона...........................................................................................
19110.3.1. Преимущества и недостатки Ка-диапазона .................................... 19110.3.2. Принципы построения БРК Ка-диапазона ...................................... 19410.3.3. БРК Ка-диапазона в проектах ОАО «Газпром космическиесистемы»............................................................................................. 198СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ ...................................................................................... 202ЛИТЕРАТУРА ..........................................................................................................
2045ОТ РЕДАКТОРАМатериалы данной монографии базируются на опыте авторов, полученномпри разработке и создании системы спутниковой связи и телевидения «Ямал».Эта система в настоящее время включает орбитальную группировку спутников связи «Ямал» и наземную инфраструктуру, обеспечивающую управлениеорбитальной группировкой, а также предоставление услуг спутниковой связии трансляции теле- и радиовещания. Ресурс спутниковой группировки«Ямал» широко используется для обеспечения связью предприятий группы«Газпром», а также других российских и зарубежных компаний.Один из авторов монографии – Н.Н. Севастьянов – является генеральнымконструктором системы спутниковой связи и телевидения «Ямал», включаяее космический и наземный сегменты.
Другой автор – А.Г. Орлов – былглавным конструктором бортовых ретрансляционных комплексов (БРК)спутников «Ямал-100», «Ямал-200» и «Ямал-300К». Совместная научнотехническая деятельность авторов и других разработчиков позволила создать современные отечественные спутники связи, не уступающие по характеристикам зарубежным аналогам.Работа посвящена одному из направлений разработки спутников – созданиюбортовых ретрансляционных комплексов.
При создании спутников «Ямал»также были разработаны новая космическая служебная платформа, наземныйкомплекс управения полетом спутников, внедрены новые технологии в наземном оборудовании, которые формируют сегодня конкурентоспособные услугиспутниковой связи, телерадиовещания и широкополосного доступа.Хорошо известно, что одним из первых практических применений космической техники стало создание спутниковой системы связи, осуществленное в лидирующих космических державах США и СССР практическиодновременно – в середине 1970-х гг.В Советском Союзе разработка первого спутника связи «Молния-1» былаинициирована главным конструктором ОКБ-1 С.П. Королевым в 1962 г.с утверждением в Правительстве подготовленного им проекта постановления,обеспечивающего финансирование проекта и привлечение к работам необходимой кооперации.
Первый работающий спутник появился на высокоэллиптической орбите (ВЭО), выбранной исходя из особенностей географического положения территории Советского Союза, 23 апреля 1965 г. Он обеспечивал телефонную связь и телевидение между центром и Дальним Востоком страны.Впоследствии была организована передача всей документации, кооперации и производства по этому спутнику в красноярский филиал ОКБ-1, затемпереименованный в НПО ПМ, во главе с заместителем С.П.
Королева –М.Ф. Решетнёвым. Этому предприятию суждено было стать единственным6производственным центром по разработке и изготовлению спутников связив интересах страны на последующие 25 лет.С 1968 г. НПО ПМ начало производство спутников «Молния-1», далееоно осуществило серию модернизаций этого типа спутников. «Молния-2»выпускались с 1971 г. для сети земных станций «Орбита», с 1974 г. началфункционировать спутник «Молния-3». В этих модификациях последовательно наращивались и совершенствовались технические характеристикабортовых ретрансляторов, аппаратуры служебного борта для обеспечениясвязи в рамках Единой системы спутниковой связи двойного назначения.В 1975 г.
НПО ПМ осуществило разработку и запуск на орбиту первого встране геостационарного спутника связи «Радуга», создав тем самым следующую базовую модель космического аппарата связи.Модернизация КА «Радуга» привела к созданию различных спутниковсвязи гражданского и оборонного назначения, в частности, разновидностью«Радуги» стал КА «Экран», созданный в целях улучшения ТВ-вещания врегионах Сибири, первый запуск на ГСО состоялся в 1976 г.В декабре 1978 г.
на ГСО был выведен спутник «Горизонт» с БРК в Си Ku-диапазонах, ставший основным спутником для обеспечения телевещания и связи. Ввод в эксплуатацию КА «Горизонт» позволил существенноувеличить пропускную способность каналов спутниковой связи в действующих системах «Орбита» и «Интерспутник».В 1994–1996 гг. в эксплуатацию были введены спутники НПО ПМ «Галс»и «Экспресс» с мощностью солнечных батарей около 2 кВт и сроком активного существования 5–7 лет.В США политика по спутниковой связи была четко сформулирована впослании Президента Дж. Кеннеди НАСА: «США приглашают все страныобъединиться с США для разработки и создания программы коммерческихтелекоммуникационных спутников для обеспечения глобальной связи».
Приэтом Президент особо подчеркивал необходимость государственной поддержки исследований и разработок, равно как и помощи правительства,всем пользователям создаваемой системы в обеспечении доступа к ней.В рамках реализации этого послания под эгидой США в 1964 г. был создантелекоммуникационный спутниковый консорциум INTELSAT, в состав которого вошли 11 стран (США, Великобритания, Канада, Япония, Швейцарияи др.). Первый связной спутник, заказанный этим консорциумом компанииHughes, был запущен на ГСО 28 июля 1965 г.
Это был спутник Early Bird1(INTELSAT 1), обеспечивавший 240 телефонных каналов и 1 канал телевидения. Таким образом, было положено начало созданию коммерческой телекоммуникационной спутниковой индустрии Запада.За последующие десятилетия расширилась индустрия коммерческих компаний по созданию и запуску на орбиту спутников связи и их эксплуатации. Ко7личество фирм, производящих спутники связи и вещания, в мире невелико, новсе они крупные и влиятельные. Первенство по производству спутников связии вещания на мировом рынке сейчас прочно удерживают США. Приведёмкратко перечень основных зарубежных компаний – производителей коммерческих спутников на 1996 г. (время начала разработки спутника связи «Ямал»):– Hughes Space and Communications (сейчас входит в компанию BoeingСША) на мировом рынке является лидером по количеству заказов и объёмупродаж. Из 162 коммерческих спутников, действующих на начало 1997 г.,64 были производства Hughes.
Последняя разработка и модель на рассматриваемое время – платформа HS702 – имела солнечные батареи из арсенидагаллия и могла нести до 90 транспондеров при энергетике для полезнойнагрузки до 10–12 кВт и ресурсе спутника до 15 лет;– Lockheed Martin Astro Space (США) занимает второе место среди американских производителей спутников связи. Фирма специализируется в основном на создании средних по размеру платформ GE – 3000, 4000, 5000,7000.
Новая разработка фирмы на рассматриваемый момент – платформаА2100 – обеспечивала срок активного существования спутника 15 лет иимела мощность солнечных батарей около 7 кВт;– Space Systems/Loral (США) за годы существования изготовила более80 спутниковых систем для заказчиков всего мира. Базовой платформой длягеостационарных спутников связи является платформа FS1300, которая была разработана в середине 1980-х гг. и постоянно усовершенствуется.В 1997 г. мощность солнечной батареи платформы достигала более 8 кВт, аресурс составлял 12 лет;– Aerospatiale, MBB, Alcatel Space и Alenia Spazio, которые позже образовали Thales Alenia Space, с начала 1980-х гг. производили телекоммуникационныеспутники на базе платформ семейства Spacebus. К 1997 г. было разработанонесколько вариантов платформы: Spacebus-100, Spacebus-200, Spacebus-300,Spacebus-1000, Spacebus-2000, Spacebus-3000.
За это время возможности платформы по мощности выросли до 7 кВт, а по ресурсу спутника – до 12 лет;– British Aerospace (BAe), Matra Marconi Space и Astrium, впоследствиивошедшие в европейский концерн EADS, производили спутники связи набазе платформ ECS и серии платформ Eurostar. К 1997 г. вторая модификация платформы, Eurostar-2000+, имела мощность солнечных батарей порядка 6 кВт и обеспечивала ресурс спутника на орбите 12–14 лет.Следует заметить, что техническо-экономические параметры (энергетикатранспондера, ресурс работы, выходные характеристики и т.д.) различныхспутников являются достаточно близкими ввиду жесткой конкуренции, заставляющей компании постоянно заниматься усовершенствованием техники.К началу работ по созданию спутника «Ямал» оказалось, что Россиянаходится далеко позади развитых стран по количеству средств космиче8ской связи.
В 1996 г. число транспондеров, работающих на нашу страну, составляло 1,8% от числа всех находящихся на геостационарной орбите в составе работающих спутников связи. И дело было не только в том, что из-заглубокого экономического кризиса на начало 1996 г. на орбите находилосьвсего три спутника «Горизонт» с общим количеством транспондеров 18 С +3 Ku-диапазона.
Основной причиной было глубокое отставание отечественных космических спутников связи от западных. Сравнение по основным параметрам показало следующее:– ресурс (время) работы отечественных спутников на орбите был меньшев 3–5 раз;– энергетическая мощность электропитания, вырабатываемая служебнойплатформой КА, была меньше в 2–4 раза;– количество транспондеров, устанавливаемых на один космический аппарат соизмеримой массы, меньше в 6–8 раз.По всем вышеперечисленным причинам космическая связь была дорогостоящей, что исключало возможность её коммерческого использования.
Появилась угроза потери Россией собственного информационного пространства, так как возникли трудности даже с трансляцией на ее территории государственного телевидения. По сути дела, в это время вопрос о спутниковыхтелекоммуникациях стоял таким образом: или Россия сумеет выйти на мировой уровень в производстве и использовании связных спутников, или ейпридется пойти по пути стран третьего мира, заказывающих спутниковыетелекоммуникационные услуги у развитых стран запада.Исходным мотивом начала работ по разработке и созданию спутникасвязи в новых экономических условиях в России был прецедент западныхкомпаний, осуществлявших создание и запуск связных спутников за счетдоходов, получаемых от их эксплуатации. После начала работ ОАО «Газком» по программе спутниковой связи «Ямал» в 1995 г.
по просьбе ракетно-космической корпорации «Энергия» в Российском космическомагентстве было проведено совещание по обзору всех программ разработокспутников связи на предприятиях космической отрасли. Таких программоказалось около 14, все они были, естественно, в различной степени проработки и реализации. Некоторые из них осуществлялись известнымипредприятиями космической отрасли, в этом направлении работал также иряд вновь созданных коммерческих компаний.К наиболее заметной программе следует отнести спутник связи «Купон»,разрабатываемый в НПО им. Лавочкина и использующий служебную платформу от геостационарного спутника наблюдения «Аркон», созданного ещё вСоветском Союзе.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
