Навигационные спутниковые системы СССР, России и США. История первая

Первое поколение навигационных спутниковых систем в Советском Союзе получило наименование «Парус» и разрабатывалось на базе Научно-исследовательского гидрографическо-штурманского института (НИГШИ) ВМФ. Самая идея применить искусственные спутники Земли в качестве основного элемента навигации пришла бывшему флотскому штурману Фуфаеву Вадиму Алексеевичу в 1955 году. Под руководством идейного вдохновителя в НИГШИ была создана инициативная группа, которая занималась дальнометрическим определением координат. Вторым направлением стала тема доплеровского определения координат под руководством В. П. Заколодяжного, а третья группа отвечала за угломерное определение координат – начальник направления был Е. Ф. Суворов. К началу 1960-х годов был разработан облик первой отечественной низкоорбитальной глобальной навигационной спутниковой системы. В проекте, помимо НИГШИ, активное участие принимали сотрудники НИИ-4 Министерства обороны. Предполагалось, что корабли ВМФ Советского Союза будут самими первыми «пользователями» спутниковой навигации. Однако, всё неожиданно встало – программу резко ограничили в финансировании и фактически заморозили. «Жареным петухом» стали разведданные о финальной стадии разработки аналогичной системы в стане потенциального противника – США. К 1963 году американцы фактически ввели в эксплуатацию спутниковую систему Transit, а 15 января 1964 года правительство приняло решение о создании советского аналога под шифром «Циклон» (в некоторых источниках упоминается умопомрачительное название "Циклон-Б").


С этого момента полуподпольные работы инициативных групп стали официальной государственной программой. Головным разработчиком системы стало ОКБ-10, «главным» назначили Михаила Федоровича Решетнева, а за радиооборудование отвечало НИИ проборостроения (НИИП). На уровне эскизов проект был готов к июлю 1966 года и в это же время были утверждены испытательные базы – океанографическое судно «Николай Зубов» с подводными лодками Б-88, Б-36 и Б-73.


Судно "Николай Зубов". Источник: kik-sssr.ru


Первым отечественным действующим навигационным космическим аппаратом стал «Космос-192» (ракетой-носителем была «Космос-3М»), запущенный 25 ноября 1967 года с космодрома «Плесецк». Следующим стал «Космос – 220», оправленный на низкую орбиту 7 мая 1968 года, «Космос – 292» (14 августа 1969 года) и «Космос-332» (11 апреля 1970 года). Испытания закончились к лету 1970 года и обнаружили следующую точность: на основе эффекта Доплера – 1,5 км, дальномерная система – 1,8 км, а поправка системы курсоуказания составляла 3-4 угловые минуты.

Навигационные спутниковые системы СССР, России и США. История первая
Макет спутника системы "Циклон". Источник: wikipedia.ru





Космические аппараты системы "Парус". Источник: gazetamir.ru


Высота орбиты спутников составляла 1000 километров – это были типичные низкоорбитальные аппараты с периодом обращения вокруг планеты в 105 минут. К плоскости экватора наклонение орбит аппаратов серии «Космос» было 830, что делало их околополярными спутниками. Спустя шесть лет опытной эксплуатации четырех навигационных спутников в сентябре 1976 года систему приняли на вооружение под названием «Парус». К тому времени точность определения координат судна на ходу составляла 250 метров, а в порту на швартовых – около 60 метров. Система была достаточно оперативна – время определения местоположения было в пределах 6-15 минут. Ключевым отличием отечественной разработки от американской Transit была возможность радиотелеграфной связи кораблей и подлодок ВМФ с командными пунктами и друг с другом. Связь обеспечивалась как в условиях совместной радиовидимости, так и в варианте переноса сообщения от одного абонента к другому, то есть в глобальном масштабе. В последнем случае задержка связи составляла 2-3 часа. Так родилась первая в мире навигационно-связная спутниковая система «Парус», которая перевернула навигацию в советском флоте. Впервые появилась возможность определять собственное местоположение независимо от погоды, времени суток и года в любой точке Мирового океана. Эта система до сих пор функционирует.

В 1979 году для обслуживания гражданских судов была введена в строй система «Цикада», лишенная военного навигационного оборудования и опций связи. Двумя годами ранее ледокол «Артика», основываясь на данных спутниковой навигации, впервые в мире для морских судов достиг Северного полюса. Для «Цикады» отрядили орбитальную группировку из четырех спутников, а военный «Парус» в разное время в среднем имел 6-7 космических аппаратов на низкой орбите. Серьезной модернизацией «Цикады» стала установка оборудования спасения «КОСПАС-SARSAT» или, как её еще называют, системы «Надежда», разработанной в омском объединении «Полет». Система спасения появилась после подписания 23 ноября 1979 года межправительственного соглашения СССР, США, Канадой и Францией о разработке КОСПАС — Космической Системы Поиска Аварийных Судов, SARSAT — Search And Rescue Satellite-Aided Tracking. Система должна была отвечать за поиск терпящих бедствие самолетов и морских судов. Пункты приема информации со спутников первоначально были расположены в Москве, Новосибирске, Архангельске, Владивостоке (СССР), Сан-Франциско, Сент-Луис, Аляска (США), Оттава (Канада), Тулуза (Франция) и Тромсе (Норвеги). Каждый спутник, пролетая над поверхностью Земли, принимал сигналы с круглой площади диаметром 6000 км. Минимальное количество спутников, необходимых для уверенного приемах сигналов с аварийных радиобуев, составляло четыре аппарата. Так как в те времена толком никто, кроме США и СССР, подобную технику делать не мог, то именно эти две страны обеспечили орбитальную группировку КОСПАС-SARSAT. Спутники принимали сигнал терпящего бедствие, ретранслировали его на наземный пункт, где определяли его координаты с точностью до 3,5 км и в течение часа принимали решение о спасательной операции.


Эмблема КОСПАС-SARSAT до 1992 года. wikipedia.ru


Иллюстрация принципа работы КОСПАС-SARSAT. Источник: seaman-sea.ru


Именно советский спутник с оборудованием «Надежда» в сентябре 1982 года зафиксировал первый сигнал бедствия от легкомоторного самолета, потерпевшего крушение в горах на западе Канады. В итоге эвакуировали трех граждан Канады – так международный проект КОСПАС-SARSAT открыл счет спасенных душ. Стоит напомнить, что подобная история зарождалась в самый разгар холодной войны – в 1983 году Рейган официального назвал СССР «Империей зла», а КОСПАС-SARSAT функционирует до сих пор и спасла уже порядка 4000 человек.


Отечественный аппарат "Надежда" международной системы КОСПАС-SARSAT. Источник: seaman-sea.ru


О необходимости разработки среднеоорбитной навигационной системы, необходимой не только для «моря», но и для авиации с «пехотой», в СССР заговорили еще в 1966 году. Итогом стала научно-исследовательская работа «Прогноз» под руководством Ю. И. Максюты, в соответствии с которой в 1969 году аргументировали возможность выведения навигационных спутников на среднюю орбиту Земли. В будущем этот проект получили название ГЛОНАСС и создавался при участии большого количества организаций – Красноярского ОКБ прикладной механики, Московског НИИ приборостроения и Ленинградского научно-исследовательского радиотехнического института (ЛНИРТИ). Первый спутник ГЛОНАСС Советский Союз вывел в космос 12 октября 1983 года, а в 1993 году уже в России систему приняли на вооружение, хотя и усеченном варианте. И только к 1995 году ГЛОНАСС был доведен до штатного состава в 24 аппарата, усовершенствована наземная инфраструктура и навигация заработала на 100%. В то время точность определения координат составляла 15-25 метров, определение составляющих скорости (новая опция) – 5-6,5 см/с и определение времени отечественная техника могла производить с точностью до 0,25-0,5 мкс. Но в течение шести лет орбитальная группировка сократилась до 5 спутников и всё было готово к полной ликвидации российской системы спутниковой навигации. Второе рождение состоялось в августе 2001 года, когда правительство РФ приняло федеральную целевую программу «Глобальная навигационная система», предназначенную в определенной степени для конкуренции с GPS. Но это уже немного другая история.
Ctrl Enter

Заметили ошЫбку Выделите текст и нажмите Ctrl+Enter

6 комментариев
Информация
Уважаемый читатель, чтобы оставлять комментарии к публикации, необходимо зарегистрироваться.

Уже зарегистрированы? Войти

  1. kig
    kig 19 июня 2018 09:40 Новый
    • 11
    • 0
    +11
    Видел я эту Цикаду, стояла на дальневосточных ледоколах. Стойка с аппаратурой с меня ростом, и очень специфический способ вывода информации: нечто вроде телетайпа. Из печатающего устройства со страшным стрекотом выползала узенькая бумажная лента, на которой печатались секретный военно-морские коды. Например (пример взят об балды): 12 + 04 3567 15 - 112 357. По военно-морской терминологии это означало северную широту 43 градуса и восточную долготу 112 градусов сколько-то минут. Потом шел какой-то хитрый значок, обозначающий успешную обсервацию, и коды, означающие качество принимаемого сигнала, высоту спутника и т.п. Если обсервация была неудачной, то с лету прочитать ленту было и вовсе невозможно, надо было доставать руководство и искать расшифровку. На широте Владивостока пауза между обсервациями достигала 4 часов. Зато на северах, по-моему, каждый час-полтора. С современной gps, конечно, не сравнить, но по тем временам было круто.
    1. merkava-2bet 19 июня 2018 14:25 Новый
      • 8
      • 1
      +7
      На счёт Цикады не знаю,но сам в 2002 году ставил систему GPS на танки Меркава-2,тот ещё геморрой.Проблемы начиналось в самой антенна с гироскопами,максимальное склонение в сторону по паспорту 25°,а на деле не более 20°,каждые четыре часа включать систему перезагрузки,если не сделал то точность падает до 500 метров,и постоянные поправки по магнитному компасу и Северной звезде,к тому же сам блок выдавал только координаты, без карты и символы,короче тот ещё ад.Я не видел ни одного экипажа который мог им пользоваться,попробуй введи поправки во время движения,когда танк прыгает,а провести каждые 12 часов юстировку системы нужно из неподвижного танка,система была крайне капризная,американская мать её.Поэтому когда стали ставить израильскую систему,сразу легче стало,и карта,и показывает где свои и бармалеи,и минные поля,причём постоянное обновление данных,и интерфейс понятный,ни каких танцов с бубном и матюков.
  2. Brylevsky 19 июня 2018 11:04 Новый
    • 8
    • 0
    +8
    Автор, спасибо! Замечательная статья. Коротко, ясно, и по существу вопроса. Без спутниковой навигации штурмана до сих пор ходили бы в море по счислению, "Мореходным таблицам", удерживая в правой руке секстан, а в левой секундомер. Но за все приходится расплачиваться. До появления спутниковой навигации штурман должен был хорошо знать алгебру и сферическую тригонометрию, и уметь хорошо считать. Теперь же вся высокая морская штурманская культура выродилась до "умения" несколько раз за вахту поставить точку на карте по GPS, или вообще ничего никуда не ставить, если карта электронная. Так прогресс с одной стороны обернулся регрессом с другой...
  3. мичман 19 июня 2018 12:58 Новый
    • 9
    • 0
    +9
    Мною опубликована учебник "Морские радионавигационные системы" Изд "Радио и Связь" 1991 год. Под моим руководством и личном участии создавались многие эти системы. Были открыты тогда кафедры в военных ВУЗах и Гражданских тоже .
    В этом году передал к публикации очередной учебник "Радионавигация ВС корабельного и сухопутного базирования". Ученые из Крэнфилдского университета попросили передать им первый учебник в 1992 году. Я это тогда выполнил.
    1. pmigse 8 июля 2018 13:39 Новый
      • 1
      • 0
      +1
      Зачем и кому нужна книга 91 года?
      91 год.... хорошее было время. Был учебник Никитенко - он тогда дорабатывал в Макаровке и у нас в РИРВ-ЛНИРТИ в моей лаборатории, старенький уже. Его учебник - 76 года. По моему в тот же год - 91 - умер отец Шебшаевич патриарх GNSS ГЛОНАСС, у него книга последняя - Сетевые спутниковые радионавигационные системы - как раз 91 года. Он тоже работал у нас с НИИ В нашем подразделении. Сейчас во главе института - РИРВ - сын.Шнбшаевича.
      Бывший зам. Главного конструктора РСДН ИФРНС Чайка
  4. iouris 20 июня 2018 12:57 Новый
    • 4
    • 0
    +4
    Когда в 1981 г. навигационные бомбометания на самолёта МиГ-27М проводились впервые, командующий ВВС округа полагал, что уж теперь бомба будет попадать точно "автоматически". Из примерно четырнадцати пилотов только трое рискнули сбросить бомбы, потому что видели, куда примерно они могут попасть (низкая облачность, внизу -мотострелковый батальон). РСДН и РСБН не могли обеспечить требуемую эффективность, а ввод в эксплуатацию ГЛОНАСС сильно задержался, хотя СССР должен был опередить всех.