| КОСМИЧЕСКИЕ МАЯКИ |
«Наука в СССР» 1990 №2
|
Когда стартовал первый в истории советский искусственный спутник Земли, моряки с интересом следили, как яркая точка неторопливо движется среди светил, издавна служивших штурманскими ориентирами. Сразу же родилась идея от звездной навигации перейти к спутниковой. Группа советских ученых под руководством академика В.А. Котельникова предложила использовать так называемый доплеровский метод определения параметров орбит спутников.
Практическая реализация заманчивой идеи началась в СССР уже в 60-х годах. А 31 марта 1978 г. был запущен спутник "Космос-1000", положивший начало отечественной космической навигационной системе "Цикада", предназначенной для определения местоположения транспортных и рыбопромысловых судов в любой точке Мирового океана. Сейчас уже шесть одновременно работающих спутников "Цикады" обслуживают моряков.
На экваторе с их помощью можно получать данные в среднем через каждые 1 ч 12 мин, в более высоких широтах — чаще, а в северных, где орбиты спутников сходятся, — практически непрерывно. В современных судовых устройствах микропроцессор устраняет и эти небольшие разрывы. Он соединен кабелем с традиционной радионавигационной системой, которая также установлена на судне. Когда оно находится вне зоны "видимости" спутника, микропроцессор получает данные от приемоиндикатора традиционной системы. Точность работы "автоматического штурмана" — от 0,1 до 0,3 мили, что вполне удовлетворяет требованиям судовождения в открытом море и в не слишком узких проливах.
Советский (слева) и американский спутники, с помощью которых осуществляется международный проект по поиску и спасению судов, потерпевших аварию.
Американский ИСЗ отсканить невозможно — Хл.
Всего около 6 мин необходимо, чтобы узнать местоположение судна. Спутник находится в зоне радиовидимости до 16 мин. Этого времени с запасом хватает для контрольных измерений.
Важную роль в космической навигационной системе играют наземные станции. Их задача — принимать сигналы спутников, накапливать данные доплеровских смещений частоты излучения для уточнения его орбиты, а также сравнивать временные шкалы спутников — их "часы" — с данными службы единого времени. Полученную информацию передают на борт, и спутник транслирует ее всем, кто принимает его радиоволны.
Использование среднетоннажным морским судном системы "Цикада" приносит судовладельцу доход в среднем 18-28 тыс. руб. в год за счет сокращения ходового времени. Ведь имея точные навигационные данные, капитан выбирает самый оптимальный, короткий, а значит, дешевый путь. В 1989 г. в мире уже использовалось около 70 тыс. комплектов спутниковой навигационной аппаратуры, а с учетом малых и прогулочных судов — вдвое больше.
Однако развитие народного хозяйства требует все новых, более совершенных средств. Сейчас в нашей стране действует перспективная глобальная навигационная спутниковая система — ГЛОНАСС — для определения с высокой точностью места судов, самолетов, автомобилей, геолого-разведочных экспедиций и других объектов. Аналогичная система под названием "Navstar" есть и у американцев. В 1986 г. СССР и Соединенные Штаты заявили в Международной морской организации о возможности эксплуатации систем в мирных целях. Этот шаг стал очередным свидетельством потепления климата в отношениях между двумя странами.
ГЛОНАСС будет состоять из 24 спутников (из них три резервных), расположенных в трех орбитальных плоскостях, находящихся под углом 120° друг к другу. В каждой — по шесть-восемь космических аппаратов. Навигационные сигналы излучаются в полосе частот 1602,2— 1615 МГц. Точность определения широты и долготы — 100 м, высоты — 150 м, составляющей вектора скорости — 15 см/с, времени — 1 мкс.
С помощью спутников системы КОСПАС-САРСАТ спасено уже более 1700 человек на суше и на море. |
Система ГЛОНАСС сдается в эксплуатацию поэтапно. В 1989-1990 гг. будут использоваться 10-12 спутников, в 1991-1995 гг. — 24.
Они рассчитаны на обслуживание неограниченного количества пользователей: только в нашей стране их десятки и сотни тысяч. Поэтому перед промышленностью стоит задача обеспечить в короткие сроки — за три года — серийное производство судовой бортовой аппаратуры. К сожалению, пока эта задача решается медленно.
ГЛОНАСС может использоваться совместно с системой "Цикада". Для этой цели в ее бортовую аппаратуру необходимо ввести дополнительный модуль, позволяющий принимать и обрабатывать сигналы ГЛОНАССа.
Международная морская организация (ИМО) и Международная организация гражданской авиации (ИКАО) проявили большой интерес к системе ГЛОНАСС, и Советский Союз известил эти организации, что готов предоставить ее для общепланетного пользования.
Современное судовождение немыслимо не только без навигационных спутников, но и без надежной связи флота с родными берегами. Ее обеспечивает сеть радиоцентров морских пароходств. За каждым закреплена конкретная зона Мирового океана. Они используют связь на коротких волнах, которые, отражаясь от ионосферы и затем от Земли, могут "обегать" земной шар. Однако зеркальные свойства ионосферы изменчивы и сильно зависят от поведения Солнца, циклов его активности. Скажем, во время магнитных бурь, когда нарушается обычная структура ионосферы, связь с судами иногда прерывается на 7-8 ч, а если они находятся в отдаленных от Советского Союза районах — на сутки и даже более. Так что коротковолновая связь, хотя и глобальна, но не надежна. Кроме того, количество судов в Мировом океане возрастает, поэтому каналы связи чрезмерно перегружены. Все это приводит к убыткам, влияет эффективность управления флотом и безопасность судовождения, затрудняет организацию аварийно-спасательных работ. Не надо забывать и о том, что радио на море — единственное оперативное средство общения экипажей с родными и близкими, источник информации. Поэтому моряки давно мечтали использовать спутники для организации устойчивой круглосуточной связи с родными берегами и между собой. В 1971 г. Всемирная административная конференция по радиосвязи выделила две полосы частот шириной по 7,5 МГц для морской спутниковой связи. Когда в СССР появились геостационарные спутники "Горизонт", было решено использовать их ретрансляторы для постоянного контакта с нашими морскими судами. Советская промышленность создала также специальную аппаратуру "Орион" для наземных приемопередающих станций, и в 1982 г. проведены первые опытные сеансы связи через спутник "Горизонт" с атомоходом "Ленин". Они дали отличные результаты.
Морское судоходство по своей сути интернационально, и в обеспечении безопасности плавания участвуют все морские державы. Еще в 1966 г. специалисты разных стран стали изучать возможность применения спутников под эгидой Международной морской организации, входящей в ООН.
Эксперты рекомендовали организовать связь с судами через сеть аппаратов, работающих на геостационарной орбите. Система из трех таких спутников, "висящих" над Атлантическим, Индийским и Тихим океанами, позволяет обеспечить устойчивой связью все районы судоходства от 75°с.ш. до 75°ю.ш. Расчеты показали: для этого достаточно сравнительно небольших антенн с диаметром параболического зеркала всего 1,2 м, приемлемых даже для малотоннажных судов.
К сожалению, конкурентная борьба между западноевропейскими странами и США за получение прибылей от производства и продажи спутников сильно задержала реализацию проекта. Только в 1972 г. в рамках ИМО была сформирована группа экспертов по морским спутникам. Через три года она завершила работу, подготовив проекты Конвенции и Эксплуатационного соглашения о Международной организации морской спутниковой связи (ИНМАРСАТ).
К 1989 г. членами ИНМАРСАТа уже стали 55 государств, владеющих примерно 90% общемирового тоннажа судов. Интересы нашей страны представляет Всесоюзное объединение "Морсвязь-спутник". ИНМАРСАТ заключает контракты на изготовление и запуск спутников. Коммерческая эксплуатация системы началась 1 февраля 1982 г., и сейчас уже около 9000 судов мирового фло
|
В 1987-1988 гг. государства-члены ИНМАРСАТа договорились расширить сферу деятельности — распространить услуги спутниковой связи на авиацию и сухопутные средства движения: автомобили, поезда и др. Уже в прошлом году система
 Один из многих самолетов, потерпевших аварию и найденных с помощью поисково-спасательной спутниковой системы. |
Специалисты подсчитали: ежегодно судовладельцы получают экономию средств 35-45 тыс. руб. на одно судно. А для рыбопромысловых, научно-исследовательских судов, а также бурильных и нефте— или газодобывающих установок экономический эффект может быть и выше. Скажем, точный вывод судна в место наибольшего скопления рыбы позволяет резко увеличить уловы, а бурильные установки, с которых идут большие потоки информации для береговых служб, могут использовать высокоскоростную передачу данных, что дает дополнительный экономический эффект.
Система ИНМАРСАТ, безусловно, позволяет избежать многих неприятных ситуаций и на море, и на суше. И все же в единоборстве со стихией люди всегда оказываются победителями, даже когда имеют всю необходимую информацию. По печальной статистике Лондонского института страховщиков среднегодовые потери за 1982-1986 гг. составили 200 судов валовой вместимостью 500 рег. т и более. Так, в 1987 г. пропало без вести пять судов, из которых самым большим был либерийский балкер "Кэтэй Ситрэнд" (32 027 рег. т). Как свидетельствует многолетняя статистика аварий, наиболее уязвимы суда относительно малого тоннажа.
В марте 1977 г. специалисты трех стран — СССР, США и Канады — собрались, чтобы обсудить вопросы, связанные с примечанием спутников для поиска спасения судов и самолетов, потерпевших аварию. Вскоре к этим странам присоединит Франция. Так родился международный проект КОСПАС-САРСАТ*. КОСПАС (космическая система поиска аварийных судов и самолетов) — советская часть проекта. Аналогичную систему САРСАТ (поиск и спасение посредством обнаружения с помощью спутников) предложили США, Канада и Франция. В нашей стране координационным центром является Министерство морского флота СССР. Зарубежную часть проекта совместно разработали Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства США, канадский Департамент связи и французузский Национальный центр космических исследований.
* См.: Ацеров Ю.С. — Сигнал бедствия проходит через космос. — Наука в СССР, № 3, 1984 (прим. ред.).
 Как свидетельствует многолетняя статистика аварий, наиболее уязвимы суда малого тоннажа, к числу которых относятся и яхты. Международная морская организация обязала судовладельцев всех стран с 1992 г. оснастить суда аварийными радиобуями для приема и передачи сигналов со спутников |
Еще до создания космической "скорой помощи" была выделена радиоволна бедствия для самолетов. С 1974 г. разные страны стали оснащать авиалайнеры радиомаяками, которые в случае аварии подавали сигналы бедствия на частоте 121,5 МГц. На этой частоте в мире работают более 300 тыс. аварийных радиобуев. Кроме этого, в проекте КОСПАС-САРСАТ используются и предложенные советскими специалистами частоты в полосе 406-406,1 МГц, выделенные Всемирной административной радиоконференцией специально для аварийных спутниковых радиобуев и позволяющие повысить точность местоопределения судов.
За 105 мин каждого кругосветного путешествия спутник контролирует на Земле полосу шириной 6 тыс. км. Если во время полета здесь случится катастрофа, то аппарат обязательно примет аварийный сигнал.
Для того чтобы вся земная поверхность находилась под контролем, теоретически необходимы шесть спутников. Практически вполне достаточно четырех. При этом на экваторе сигнал бедствия будет принят самое позднее через час. В северных и южных широтах из-за сходимости орбит спутников у полюсов перерыва в приеме сигналов вообще не будет.
С августа 1982 г., когда "Космос-1383" был предоставлен для совместных испытаний всем участникам проекта, до конца 1986 г. проводились испытания всей системы, подтвердившие ее высокую эффективность. С 1987 г. она находится в опытной эксплуатации, с ее помощью спасено уже более 1700 человек (примерно поровну на море и на суше).
Спутники системы КОСПАС-САРСАТ (два советских и два американских) работают в режиме дозора: они непрерывно собирают данные по трассе полета, обрабатывают их и, оказавшись в зоне станций приема информации (СПИ), "сбрасывают" на Землю.
Каждая СПИ может принимать информацию со спутников в зоне радиовидимости радиусом 2,5 тыс. км. Затем обработанная информация передается в центр системы, где определяются координаты радиобуя, пославшего сигнал бедствия. Отсюда координаты по принадлежности кода данного радиобуя поступают в соответствующие ведомства. У нас в СССР — в Минморфлот, Минрыбхоз, Министерство гражданской авиации, а если радиобуй принадлежит другой стране, то соответствующему зарубежному центру, ответственному за поиск и спасение в данном районе. Например, наши суда получили код 221, американские -111, французские — 211, канадские — 121 и т.д.
Зная координаты бедствия и имея сведения о расположении других судов в этом районе, береговой центр дает команду следовать к месту аварии только тем судам, которые могут быстро и квалифицированно оказать необходимую помощь. Точность определения места аварии на частоте 121,5 МГц составляет 10-15 км, а на частоте 406 МГц — 2-3 км, что вполне приемлемо для поисково-спасательных служб. Столь же эффективно используется система при поиске самолетов: по данным Канады, в гористой местности экономия средств составляет несколько миллионов долларов на каждый случай.
Использование среднетоннажным морским судном спутниковой системы «Цикада» приносит судовладельцу доход порядка 18-28 тыс. руб. в год. |
Сейчас в мире действуют одиннадцать СПИ: четыре СССР, три в США, по одной Норвегии, Англии, Канаде, Франции. Планируется ввести эксплуатацию три станции Канаде, одну в Бразилии, а также в Индии, Австралии, Венесуэле, Италии. Обсуждается возможность строительства СПИ в Пакистане, КНР, Новой Зеландии, Чили, ЮАР, Японии.
Подписали соглашения по использованию системы КОСПАС-САРСАТ также Болгария, Дания, Швеция, Швейцария. Международная морская организация приняла закон, обязывающий судовладельцев всех стран начиная с 1992 г. иметь на борту судов аварийный радиобуй на частоте 406 МГц.
Ежедневно в море находится около 25 тыс. судов грузоподъемностью свыше 100 т, сотни тысяч мелких судов, катеров, яхт, тысячи бурильных и нефтедобывающих платформ. Без "скорой помощи" сегодня не обойтись.
Ю.С. АЦЕРОВ,
инженер
лауреат Государственной
премии СССР
Б. П. КОНОВАЛОВ