Контакты
Подписка
МЕНЮ
Контакты
Подписка

В рубрику "Спутниковая связь" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций

ГЛОНАСС – 10 лет надежды
Состояние и развитие орбитальной группировки ГЛОНАСС за 10 лет ХХI века

Еще одна такая победа – и я останусь без войска.
Царь Пирр
Александр Крылов
Эксперт

Ни одна космическая система России не удостоилась такого внимания публики и руководства страны на протяжении последних 30 лет, как глобальная навигационная спутниковая система (ГЛОНАСС). Разработка всех космических систем, включая Международную космическую станцию, осуществляется в рамках Федеральной космической программы РФ. И только ГЛОНАСС разрабатывается и совершенствуется во исполнение отдельного Постановления Правительства РФ от 20.08.2001 г. № 587, которым утверждена Федеральная целевая программа (ФЦП) "Глобальная навигационная система" на 2002–2011 гг.

О ФЦП "Глобальная навигационная система"

Особый статус ГЛОНАСС определяется ее значением и использованием в интересах социально-экономического развития страны, обеспечения национальной безопасности и сохранения за страной лидирующих позиций в области спутниковой навигации.

К моменту выпуска Постановления № 587 космическая промышленность занималась созданием ГЛОНАСС более 20 лет. Система по техническим характеристикам практически не уступает американской глобальной системе позиционирования GPS. Специалисты отрасли и руководство страны отчетливо понимали, что если Россия не найдет возможности поддерживать и развивать ГЛОНАСС, то придется применять американскую систему GPS со всеми издержками, которые могут за этим последовать. Именно по этой причине ГЛОНАСС обрела собственную ФЦП, которая определила основные цели и задачи программы, сроки ее реализации, основных исполнителей, объемы и источники финансирования.

Общий объем финансирования по ФЦП "Глобальная навигационная система" на 2002–2011 гг. был запланирован в сумме 23 624,71 млн рублей, в том числе 12 231,88 млн рублей из госбюджета и 11 392,83 млн рублей из внебюджетных источников [1].

ОГ ГЛОНАСС

Одна из основных задач, которая должна была быть решена в ходе выполнения ФЦП, – создание и поддержание орбитальной группировки (ОГ) ГЛОНАСС на уровне, обеспечивающем решение навигационных функций различными потребителями. ГЛОНАСС в номинальном составе имеет орбитальную группировку из 24 спутников в трех плоскостях орбит (по 8 в каждой) высотой 19 100 км и наклонением 64,8°.

Известно, что 18 нормально функционирующих спутников ГЛОНАСС обеспечивают практически стопроцентное непрерывное определение координат пользователя на территории России. При этом количестве спутников перерывы в навигации в некоторых частях земного шара могут достигать полутора часов. Практически непрерывная навигация по всей поверхности земного шара обеспечивается при 24 работающих спутниках.

На момент утверждения ФЦП в 2001 г. в ГЛОНАСС вместо номинальных 24 спутников эксплуатировалось всего шесть космических аппаратов (КА). К концу 2007 г. (первый этап ФЦП – 2001–2007 гг.) планировалось дополнить систему до номинальной конфигурации. Для дальнейшего обеспечения бесперебойной работы системы в период с 2008 по 2011 г. (второй этап ФЦП) предусматривался запуск только спутников ГЛОНАСС-К.

В табл. 1 представлены сведения о количестве, сроках и типах спутников, планируемых к запуску в рамках ФЦП в период с 2001 по 2011 г. [1].


В указанный период планировалось запустить 38 спутников, в том числе 7 КА ГЛОНАСС, 11 модифицированных КА ГЛОНАСС-М и 20 КА следующего поколения ГЛОНАСС-К.

С 2008 г. поддержание ОГ в номинальном составе предполагалось осуществлять путем ежегодного запуска двух спутников ГЛОНАСС-К. Производитель спутников декларировал, что гарантийный срок активного существования (ГСАС) ГЛОНАСС-К будет не менее 10 лет. Начиная с 2005 г. на орбиту должны были запускаться только спутники ГЛОНАСС-М (ГСАС – 7 лет) и ГЛОНАСС-К (ГСАС – 10 лет), поэтому ФЦП предусматривала сокращение расходов на поддержание системы до 500 млн рублей в год.

Какие же результаты получены в течение 10 лет работы по исполнению ФЦП "Глобальная навигационная система".

Проблемы работоспособности

В табл. 2 приведены данные о составе ОГ, времени запуска и реальных сроках активного существования (САС) КА ГЛОНАСС в 2001–2010 гг.

На начало 2011 г. в ОГ ГЛОНАСС насчитывалось 26 КА. По целевому назначению использовался только 21 спутник. Два спутника (КА № 726 и 727) не могут применяться по целевому назначению из-за неисправности всех трех комплектов аппаратуры формирования навигационного сигнала. Об этом заявили генеральный конструктор системы и заместитель генерального директора ЦНИИМАШ [2].
8 свою очередь, КА № 715 по причине отказа командно-измерительной системы и КА № 718 по причине аномального решения навигационной задачи также не могут применяться по целевому назначению. Ряд спутников имеет существенные ограничения на целевое использование.


Анализ данных, приведенных в табл. 2, свидетельствует о том, что в период с 2001 по 2010 г. Россия запустила 42 спутника, в том числе 31 спутник ГЛОНАСС-М (по программе их должно было быть запущено 11). Причем 28 из них были введены в состав системы и три погибли при запуске 5 декабря 2010 г. И несмотря на то что за 10 лет развития ГЛО-НАСС запущено на четыре спутника больше, чем планировалось, полный состав системы из 24 работоспособных спутников до настоящего времени так и не был развернут. Причина в том, что ни один из запущенных спутников ГЛОНАСС-М не отработал гарантированных производителем семи лет.

Спутники ГЛОНАСС-М отказывают на орбите с такой регулярностью, что для поддержания номинальной орбитальной группировки необходимо запускать ежегодно не менее 8 спутников. Цена одного запуска на ракете-носителе "Протон-М" в 2010 г. превысила 3 млрд рублей ($100 млн). В свою очередь, цена спутника ГЛО-НАСС-М, по оценкам специалистов, приблизилась к 900 млн рублей ($30 млн). Это означает, что Россия на поддержание в работоспособном состоянии космического сегмента системы должна ежегодно тратить около $600 млн. При запуске КА ГЛОНАСС-К на ракете-носителе "Союз-2" затраты на пусковые услуги по крайней мере не станут меньше, чем при запуске аналогичного числа спутников на ракете-носителе "Протон-М".

Отсталость промышленности

Причина таких огромных затрат на ГЛОНАСС и печального для российского космоса текущего результата лежит на поверхности. Российская космическая отрасль по известным причинам поступательно деградировала последние 20 лет и отказы навигационных КА последнего поколения объясняются в первую очередь недостатками элементной базы.

Отечественные производители элементной базы не в состоянии выйти на рынок с изделиями такого же качества, как у их иностранных коллег. При сохранении такого положения будет продолжаться снижение реальных САС навигационных (и не только) спутников. Последнее из года в год подтверждается состоянием космических систем связи и вещания, дистанционного зондирования Земли и т.д. А следовательно, стабильный и надежный космический сегмент ГЛОНАСС может быть создан только при условии возрождения отечественной электронной и радиотехнической промышленности. Ибо на открытом западном рынке практически нет доступных для свободной закупки комплектующих, предназначенных для безотказной работы в космосе в течение 10 лет.

КА ГЛОНАСС-К построен с задержкой более пяти лет (первый запуск состоится только в 2011 г.) и оценить надежность его функционирования пока не представляется возможным. Согласно программе, к началу 2011 г. должно было быть запущено 18 спутников ГЛОНАСС-К.

Не в деньгах счастье

В период 2003–2010 гг. работы по развертыванию и поддержанию орбитальной группировки ГЛОНАСС финансировались по подпрограмме "Обеспечение функционирования и развития системы ГЛОНАСС" в объеме, существенно превышающем суммы, заложенные в ФЦП. Фактическое финансирование работ по этой подпрограмме, по данным департамента государственных целевых программ и капитальных вложений Минэкономразвития России, по состоянию на 01.12.2010 г. составило 75 211,623 млн рублей ($2,8 млрд) [3]. Это означает, что на данную подпрограмму потрачено в 3 раза с лишним больше средств, чем предусматривалось ФЦП. Несмотря на такие огромные средства, существенно превышающие затраты на поддержание GPS за аналогичный период, российская глобальная навигационная система к началу 2011 г. в полном составе так и не создана. Глобальность ГЛОНАСС, по нашему мнению, скорее лежит на пути существенного повышения САС спутников, чем на пути новых финансовых вливаний в производство некачественных КА.

В период 2001–2010 гг. для поддержания в рабочем состоянии орбитальной группировки GPS американская сторона произвела запуск только 14 КА. В системе в настоящее время эксплуатируется 32 спутника различных модификаций. В табл. 3 приведены данные о составе ОГ, времени запуска и реальных САС спутников GPS на середину января 2011 г.


Очевидно, что по срокам активного существования спутники GPS превосходят спутники ГЛОНАСС как минимум в три раза. Максимальный рекордный срок службы спутника ГЛО-НАСС составил 6 лет и 8 месяцев (спутник № 783, выведенный на орбиту в октябре 2000 г.). И только два спутника GPS проработали меньше 10 лет. Это GPS-II № 7 (6 лет и 2 месяца), запущенный в марте 1990 г., и GPS-IIA № 13 (5 лет и 3 месяца), запущенный в апреле 1992 г. [4].

Особое внимание

Работы по выполнению ФЦП "Глобальная навигационная система" находились в зоне постоянного и повышенного внимания высших должностных лиц государства. Президент РФ, первый заместитель председателя правительства, министр обороны РФ и другие высокопоставленные чиновники неоднократно высказывались по проблеме развития ГЛОНАСС. В январе 2006 г., когда стало ясно, что первый этап (2002–2007 гг.) развития ГЛО-НАСС провален, Президент РФ поставил задачу ускоренного дооснаще-ния системы с целью ее безусловного применения в России к концу 2007 г.

В том же 2006 г. была проведена корректировка ФЦП, в соответствии с которой в 2007 г. количество спутников в системе должно было быть доведено до 18 штук, а в 2009 г. – до 24. Кроме того, в 2009 г. система должна была получить на орбите первый спутник новой серии ГЛОНАСС-К.

В ноябре 2006 г. головной организацией по ГЛОНАСС стал Российский научно-исследовательский институт космического приборостроения (РНИИ КП), ныне "Российские космические системы"   (РКС).   Генеральный   директор РНИИ КП был назначен генеральным конструктором ГЛОНАСС. В мае 2007 г. Президент РФ издал указ "Об использовании глобальной навигационной спутниковой системы ГЛОНАСС в интересах социально-экономического развития Российской Федерации". В 2008 г. Постановлением Правительства РФ от 12.09.2008 г. № 680 была проведена последняя корректировка ФЦП "Глобальная навигационная система".

Однако все принимаемые меры пока не дали должного результата, потому что качество спутников ГЛОНАСС-М не позволило до настоящего времени создать орбитальную группировку системы навигации в номинальном составе. Причины в том (повторим), что спутники системы имеют очень малый срок активного существования.

В настоящее время ведется работа над новой ФЦП "Глобальная навигационная система" на 2012–2020 гг., которая должна быть разработана и утверждена в 2011 г.

Имеет ли значение количество?

С начала развертывания (1982 г.) ГЛОНАСС до начала 2011 г. поставлено и запущено на орбиту 129 КА ГЛО-НАСС и ГЛОНАСС-М, из которых три утрачены при запуске (5.12. 2010 г.).

За этот период в системе использовалось только два типа спутников – ГЛО-НАСС и ГЛОНАСС-М. Однако срок активного существования спутников не только не повысился, но даже несколько сократился [4]. Проблема поддержания номинального состава орбитальной группировки с 2007 г. решается тривиальным способом удвоения темпов производства и запуска спутников ГЛО-НАСС-М. Поэтому чем больше запускается спутников, тем больше их выходит из строя за тот же период времени. Так что при сохранении существующего положения можно с большой уверенностью ожидать утроение темпов производства спутников. По оценке компании Euroconsult, на программу ГЛОНАСС Россия ежегодно тратит не менее 30% средств, выделяемых на все космические программы [5]. За весь период развития ГЛОНАСС на ее космический сегмент потрачено, по разным оценкам, не менее $6 млрд.

Остается надеяться на то, что стабилизация состава орбитальной группировки системы произойдет с запуском КА ГЛОНАСС-К. Спутник нового поколения ГЛОНАСС-К базируется на негерметичной платформе "Экспресс-1000К" и будет иметь, со слов производителя, ГСАС 10 лет. Первый запуск спутника серии ГЛОНАСС-К намечен на начало 2011 г. с космодрома Плесецк на ракете-носителе "Союз-2". С 2013 г. планируется ввести в состав системы КА ГЛОНАСС-К2 усовершенствованного ряда.

Связь и навигация на воде

Вследствие того что ГЛОНАСС до настоящего времени так и не развернута в полном составе, в России продолжается эксплуатация системы спутниковой навигации "Парус – Цикада". Система "Парус" служит для обеспечения космической связью и навигацией кораблей ВМФ РФ и принята на вооружение в 1976 г. В том же году на ее базе была разработана навигационная система "Цикада" для гражданского морского флота. К началу 2011 г. на орбиту запущено 99 спутников "Парус" и "Цикада" (это еще около $1 млрд на спутниковую навигацию).

Немного о GPS

С начала развертывания GPS (1978 г.) до начала 2011 г. поставлен и запущен на орбиту 61 спутник (два спутника были утрачены при запуске) шести модификаций: GPS Block I (11 КА); GPS Block II (9 КА); GPS Block IIA (19 КА); GPS Block IIR (13 КА); GPS Block IIRМ (8 КА) и GPS Block IIF (1 КА). За 32 года своего существования GPS повысила САС спутников до 18–20 лет. На развитие и поддержание космического сегмента системы в работоспособном состоянии потрачено за весь период эксплуатации, по различным оценкам, от $7,5 до 8 млрд.

В начале 1990-х гг. система была введена в эксплуатацию. Это позволило американскому правительству закрыть в декабре 1996 г. спутниковую систему навигации Transit (запущено 49 спутников за период существования системы). С мая 2000 г. навигационные сигналы GPS стали доступны миллионам гражданских потребителей во всем мире и позволили определять их местоположение с очень низкой погрешностью.

В настоящее время начаты работы над новым поколением спутников навигации GPS III (А, B и С) в количестве 30 штук. Компания Lockheed Martin построит 18 спутников и компания Boeing – 12. Новые спутники в течение 10 лет заменят ныне существующие. Первый запуск спутника нового поколения намечен на 2014 г.

Новые спутники позволят значительно снизить (с 7 м до 50 см) погрешность определения координат и увеличить число сигналов, доступных для коммерческого использования. Спутники GPS IIIA будут иметь новый гражданский сигнал и специальный сигнал псевдослучайной последовательности (М-сигнал), обладающий повышенной мощностью. Спутники GPS IIIB будут обладать межспутниковой связью для организации приема информации от базовых наземных станций управления вне зоны их радиовидимости. Спутники GPS IIIC будут оснащаться сверхмощным передатчиком М-сигнала с узким перенацеливаемым лучом, позволяющим надежно передавать сигналы GPS в условиях применения противником средств радиоэлектронной борьбы.

Что в итоге

Россия занимается созданием ГЛО-НАСС более 30 лет и потратила на ее космический сегмент в общей сложности около $6 млрд. Система по техническим характеристикам мало чем уступает американской системе глобального позиционирования GPS. Наконец-то мы поняли, что должны сделать все необходимое для развития и поддержки ГЛОНАСС. Иначе мы будем пользоваться американской или иной системой навигации со всеми вытекающими из этого последствиями.

Главное условие поддержания космического сегмента ГЛОНАСС – наличие надежной спутниковой платформы и не менее надежной целевой аппаратуры. Навигационный спутник должен обладать гарантированным сроком активного существования не менее 10 лет. В противном случае страна обречена ежегодно запускать не менее 8 спутников и тратить на поддержание орбитальной группировки системы около $600 млн.

И тогда создание ГЛОНАСС можно отнести к нашей пирровой победе в космосе.

Литература

  1. Лисов И. ФЦП "Глобальная навигационная система" // Новости космонавтики. – 2001. – № 11.
  2. Новости космонавтики. – 2010. – № 6. – С. 57; 2010. – № 12. – С. 41–42; 2010. – № 11. – С. 19.
  3. Департамент государственных целевых программ и капитальных вложений Минэкономразвития России. Фактическое финансирование ФЦП "Глобальная навигационная система" по данным Федерального казначейства (данные 2010 г. по состоянию на 1.12.2010).
  4. Крылов А. Сравнительный анализ развития орбитальных группировок GPS и ГЛОНАСС // Технологии и средства связи. – 2010. – № 4.
  5. Ежова М. Современное состояние и перспективы развития спутниковых услуг в Европе и мире. Доклад на 15-й ежегодной конференции

 

Опубликовано: Журнал "Технологии и средства связи" #1, 2011
Посещений: 7931

Статьи по теме


  Автор
Александр Крылов

Александр Крылов

Директор ЦКС "Сколково" (филиала ГПКС), эксперт

Всего статей:  18

В рубрику "Спутниковая связь" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций