Исследование дальнего космоса – это важнейшее направление фундаментальных наук в области изучения небесных тел, процессов их формирования и эволюции в Солнечной системе и вселенной в целом. Результаты этих исследований позволяют делать важные выводы о прошлом, настоящем и будущем Земли.

Основной особенностью радиолиний дальней космической связи является необходимостью осуществлять радиосвязь на гигантских расстояниях – сотен и тысяч миллионов километров.

Потенциал радиолиний в Дальнем космосе должен обеспечиваться максимально высоким за счет использования больших наземных антенн, мощных передатчиков, чувствительных приемников, узкополосной фильтрации сигналов и использования наиболее эффективных помехоустойчивых кодов.

Антенная система командно-измерительного космического комплекса в г. Евпатория, Крым.

Успехи и достижения РКС

Освоение дальнего космоса началось в 1961г. запуском советской автоматической межпланетной станции «Венера-1» и в 1962г. межпланетной станции «Марс-1», поставившей рекорд дальности радиосвязи на то время – 100 млн. км.

Установленный на них радиокомплекс первого поколения работал в дециметровом диапазоне радиоволн и обеспечивал командно-измерительные функции, передачу и запоминание телеметрической и научной информации.

С начала исследований в Дальнем космосе и до настоящего времени АО «РКС»  осуществляло комплексную разработку и создание бортовой и наземной аппаратуры, обеспечивающих радиоуправление дальними космическими аппаратами.

До 1963г. работы выполнялись в СКБ-567, здесь же была создана и аппаратура наземного комплекса «Плутон», размещенного вблизи г. Евпатории, ставшего дальней космической связи основой Западного центра. Комплекс был оснащен антеннами типа АДУ-1000, самыми современными для того времени передатчиками, приемниками и другой аппаратурой.

В своем составе комплекс «Плутон» имел отечественный планетный радиолокатор, с помощью которого были проведены первые сеансы радиолокации Венеры, Марса и Меркурия  и уточнены модели их движения. В дальнейшем эта работа была продолжена с использованием более совершенных отечественных планетных радиолокаторов.

В 1963г. СКБ-567 было объединено с НИИ-885 (Сегодня – АО «Российские космические системы»).

Антенна П-400 с диаметром зеркала 32м.

В 1967г. впервые в мире в атмосферу Венеры был доставлен спускаемый аппарат (СА «Венера-4»), который работал на высоте до 20 км. От поверхности и передавал информацию со скоростью 1 бит/с. СА станции «Венера-7», запущенной в 1970г., дал полный температурный разрез атмосферы Венеры, впервые совершил мягкую посадку на её поверхность и передал уникальную научную информацию: величина температуры у поверхности — 460º С, давление – 90 атм., состав атмосферы – углекислый газ, состав облаков – капли серной кислоты. С запущенных в 1971 г. космических станций «Марс-2» и «Марс-3» была получена информация об атмосфере Марса и его поверхности.

Для управления космическими станциями нового поколения, запускаемыми тяжелым носителем «Протон» и имеющими гораздо больший объем научного оборудования, потребовалось создание новых бортовых (КИК-4В2) и наземных («Сатурн-МСД») радиотехнических комплексов. На базе комплекса «Сатурн-МСД», введенного в г. Уссурийске в 1971г., был создан Восточный центр дальней космической связи, работающий в дециметровом и сантиметровом диапазонах на прием и в дециметровом – на передачу. В комплекс входила приемная антенна П-400 с диаметром зеркала 32м.

Комплекс «Сатурн-МСД» работал в двух диапазонах: дециметровом (L) и сантиметровом (с).

Использование на борту венерианских станций режима ретрансляции научной информации с СА через бортовой радиокомплекс пролетного аппарата позволило увеличить скорость передачи на Землю научной информации до 6 кбит/с при приеме изображений и 3 кбит/с при приеме телеметрической информации. «Плутон» был модернизирован. На нем была установлена аппаратура приема научной информации в сантиметровом диапазоне. В 1973 г. с помощью КА «Марс-4,-5,-6,-7» были исследованы атмосфера и поверхность Марса, получены первые цветные снимки его поверхности.

В 1975 г. КА «Венера-9» и «Венера-10» были переданы на Землю не только данные о физических параметрах планеты, но и первые изображения поверхности Венеры вблизи места посадки СА (в черно-белом виде).

В 1978 г. Институт разработал новый магистральный бортовой радиокомплекс (МРК) и наземный радиотехнический комплекс «Квант-Д» с высокоэффективной антенной П-2500 с диаметром зеркала 70 м (введен в эксплуатацию в г. Евпатории с 1980 г. и в г. Уссурийске – в 1985 г.)

Антенна П2500 с диаметром зеркала 70м и техническое здание для размещения аппаратуры в г. Евпатории. Антенная система П2500 в г. Уссурийске.

Комплекс отличался двумя взаимодополняемыми радиолиниями дециметрового и сантиметрового диапазонов. В составе комплекса впервые в мире был применен разработанный в Институте цифровой приемник, обеспечивающий рекордные параметры при приеме слабых сигналов.

Мощность передатчиков в обоих диапазонах составляла 200 кВт, суммарная шумовая температура приемных устройств комплекса (в сантиметровом диапазоне) составляла 23К, благодаря использованию разработанных в Институте малошумящих мазерных операций. Были резко увеличены точность траекторных измерений (по дальности – до 20 м, по скорости до 2  мм/с) и скорость принимаемой научной информации (до 131 кбит/с).

В 1982  г. на КА «Венера-13» и «Венера-14» скорость принимаемой с СА научной информации за счет использования режима ретрансляции сигналов СА через КА, находившийся на орбите спутника Венеры, была доведена до 64 кбит/с, что позволило передать на Землю цветные панорамы поверхности Венеры.

Впервые в мире при радиолокационном картографировании поверхности Венеры на КА «Венера-15» и «Венера-16» скорость приема научной информации комплексом была доведена до 100 кбит/с (с 1983-1984 гг.)

Снимок кометы Галлея

В рамках программы «Вега» («Венера – Комета Галлея», 1984 – 1986 гг.) институтом было решено несколько важных научных и инженерных проблем, из которых следует выделить проблему обеспечения слежения за дрейфующими в атмосфере Венеры аэростатными зондами и получением фотографии кометы Галлея.

В 1988 г. на КА «Фобос» был поставлен научный эксперимент «Термоскан», обеспечивший тепловую съемку экваториальной области Марса. В результате были получены карты тепловой инерции поверхности с высоким пространственным разрешением.

В период с 1972-2000 гг. с космических станций, находящихся на сильно вытянутых орбитах (удаление 200 тыс. км) («Прогноз-1…10», «Астрон», «Гранат», «Интербол-1», «Интербол-2»), был получен большой объем ценной научной информации. Большая надежность бортовых радиокомплексов позволила обеспечить срок активного существования КА: «Гранат» — 10 лет, КА «Астрон» и «Интербол» — 6 лет.

В 2012 г. были созданы новые бортовые и наземные радиотехнические комплексы для работы с космическими станциями проектов «Спектр», «Фобос-Грунт» и др.

При подготовке проекта «Фобос-Грунт» были разработаны наземные радиотехнические комплексы управления нового поколения «Фобос» и «Спектр Х», работающие в Х-диапазоне радиоволн. Они были установлены в г. Уссурийске, подмосковных Медвежьих Озерах и г. Байконуре.

Современный этап

В 2010 г. в Институте для КА «Радиоастрон» (Спектр-Р) были разработаны бортовая командно-измерительная система (БАКИС), бортовая информационно-телеметрическая система (БИТС) и высокоинформативный радиокомплекс (ВИРК). Цель проекта – проведение астрофизических исследований разных типов объектов Вселенной с рекордно высоким угловым разрешением в СМ и ДМ диапазонах радиоволн. Это достигается с помощью космического радиотелескопа, работающего в режиме радиоинтерферометра со сверхдлинной базой (более 300 тыс. км), которая образуется за счет вытянутой эллиптической орбиты. Запуск КА «Радиоастрон» состоялся 18 июля 2011 г. Успешная работа аппарата продолжается и в настоящее время. Получено большое количество уникальной научной информации.

В перспективе будет продолжено исследование Марса по международной космической программе «Экзомарс», предполагается продолжить исследование Венеры по программе «Хтилас» и осуществить исследования астероида «Апофис».

В тридцатых годах текущего столетия предполагается начать пилотируемые полеты к Марсу.

При этом все основные технические решения, принимаемые при создании пилотируемого корабля для полета к Марсу, будут апробированы при полетах к Луне.

Для выполнения этих работ необходимо будет провести дооснащение наземного комплекта управления дальними космическими аппаратами дополнительно тремя станциями слежения «Юпитер» на базе новой 32 метровой антенны, ввести в составе наземного комплекса управления навигационный радиоинтерферометр со сверх длинными базами (РСОБ) и новый особо мощный планетный радиолокатор.

 

По материалам опубликованным на сайте: https://www.russianspacesystems.ru