КОНТРОЛЬ повітряного простору ЧЕРЕЗ КОСМОС
Клімов Ф.Н. Кочев М. Ю. Гарькін Є.В. Луньков А.П.
Високоточні засоби повітряного нападу, такі як крилаті ракети і безпілотні ударні літаки, в процесі свого вдосконалення стали володіти великою дальністю від 1500 до 5000 кілометрів. Малопомітність таких цілей під час польоту вимагає їх виявлення та ідентифікації на траєкторії розгону. Зафіксувати таку мету на великій відстані можливо, або Загоризонтна радіолокаційними станціями (ЗГ РЛС), або за допомогою локаційних або оптичних систем супутникового базування.
Ударні безпілотні літаки і крилаті ракети літають найчастіше зі швидкостями близькими до швидкостей пасажирських повітряних суден, отже, напад такими засобами може бути замасковано під звичайну повітряний рух. Це ставить перед системами контролю повітряного простору завдання виявлення та ідентифікації таких засобів нападу від моменту пуску і на максимальній дальності від рубежів ефективного ураження їх засобами ВКС. Для вирішення даного завдання необхідно застосовувати всі наявні і розробляються системи контролю і спостереження за повітряним простором, в тому числі загорізонтниє РЛС і супутникові угруповання.
Запуск крилатої ракети або ударного безпілотного літака може бути здійснений з торпедного апарату сторожового катера, з зовнішньої підвіски літака або з пускової установки замаскованої під стандартний морський контейнер, розташований на цивільному судні, автомобільному причепі, залізничній платформі. Супутники системи попередження про ракетний напад вже сьогодні фіксують і відстежують координати запусків безпілотних літаків або крилатих ракет в горах і в океані по смолоскипу двигуна на ділянці розгону. Отже, супутниках системи попередження про ракетний напад необхідно відслідковувати не тільки територію ймовірного противника, а й акваторію океанів і материків глобально.
Розміщення радіолокаційних систем на супутниках, для контролю повітряно-космічного простору нерозривно пов'язане сьогодні з труднощами технологічного і фінансового характеру. Але в сучасних умовах така нова технологія як мовне автоматичне залежне спостереження (АЗН-В) може бути використана для контролю повітряного простору через супутники. Інформацію з комерційних повітряних суден за системою АЗН-В можна збирати за допомогою супутників, розмістивши на їх борту приймачі, що працюють на частотах АЗН-В і ретранслятори отриманої інформації на наземні центри контролю повітряного простору. Таким чином, є можливість створити глобальне поле електронного спостереження за повітряним простором планети. Супутникові угруповання можуть стати джерелами польотної інформації про повітряні судна на досить великих територіях.
Інформація про повітряний простір, що приходить від приймачів системи АЗН-В розташованих на супутниках, дає можливість контролювати повітряні судна над океанами і в складках місцевості гірських масивів континентів. Ця інформація дозволить нам виділяти кошти повітряного нападу з потоку комерційних повітряних суден з подальшою їх ідентифікацією.
Ідентифікаційна інформація АЗН-В про комерційні повітряних судах, що надходить через супутники, створить можливість знизити ризики терактів і диверсій в наш час. Крім того така інформація дасть можливість виявляти аварійні повітряні судна і місця авіаційних катастроф в океані далеко від берегів.
Оцінимо можливість застосування різних супутникових систем для прийому польотної інформації літаків по системі АЗН-В і ретрансляції даної інформації на наземні комплекси контролю повітряного простору. Сучасні повітряні судна передають польотну інформацію по системі АЗН-В за допомогою бортових транспондерів потужністю 20 Вт на частоті 1090 МГц.
Система АЗН-В працює на частотах, які вільно проникають через іоносферу Землі. Передавачі системи АЗН-В, розташовані на борту повітряних суден мають обмежену потужність, отже, приймачі, розташовані на борту супутників повинні мати достатню чутливість.
Використовуючи енергетичний розрахунок супутникової лінії зв'язку Літак-Супутник, ми можемо оцінити максимальну дальність, на якій можливий прийом інформації супутником з повітряних суден. Особливість використовуваної супутникової лінії це обмеження на масу, габаритні розміри і енергоспоживання, як бортового транспондера літака, так і бортового ретранслятора супутника.
Для визначення максимальної дальності, на якій можливий прийом супутником АЗН-В повідомлень, скористаємося відомим рівнянням для лінії супутникових систем зв'язку на ділянці земля - ШСЗ.
- ефективна потужність сигналу на виході передавача # 894;
- ефективна потужність сигналу на вході приймача;
- коефіцієнт посилення передавальної антени;
- похила дальність від КА до приймальні ЗС # 894;
-довжина хвилі на лінії «ВНИЗ»
хвилі на лінії «Вниз» # 894;
- ефективна площа апертури передавальної антени;
- коефіцієнт передачі волноводного тракту між передавачем і антеною КА # 894;
- ККД волноводного тракту між приймачем і антеною ЗС # 894;
Перетворюючи формулу - знаходимо похилу дальність, на якій можливий прийом супутником польотної інформації:
Підставляємо в формулу параметри відповідні стандартному бортовому транспондеру і приймального стовбура супутника. Як показують розрахунки, максимальна дальність передачі на лінії літак-супутник дорівнює 2256 км. Така похила дальність передачі на лінії літак-супутник можлива тільки при роботі через низькоорбітальні угруповання супутників. При цьому, ми використовуємо стандартне бортове обладнання повітряних суден, не ускладнюючи вимоги до комерційних літальних апаратів.
Наземна станція прийому інформації має значно менші обмеження за масою і габаритами ніж бортова апаратура супутників і літаків. Така стація може бути оснащена більш чутливими прийомними пристроями і антенами з високим коефіцієнтом посилення. Отже, дальність зв'язку на лінії супутник-земля залежить тільки від умов прямої видимості супутника.
Використовуючи дані орбіт супутникових угруповань, ми можемо оцінити максимальну похилу дальність зв'язку між супутником і наземною станцією прийому за формулою.
де Н-висота орбіти супутника;
- радіус Земної поверхні.
Результати розрахунків максимальної похилій дальності для точок на різних географічних широтах представлені в таблиці 1.
Максимальна дальність передачі на лінії літак-супутник менше ніж максимальна похила дальність на лінії супутник-земля у супутникових систем Орбком, Ірідіум і Гонець. Найбільш близька максимальна похила дальність дані до розрахованої максимальної дальності передачі даних у супутникової системи Орбком.
Розрахунки показують, що можливо створити систему спостереження за повітряним простором, що використовує супутникову ретрансляцію АЗН-В повідомлень з повітряних суден на наземні центри узагальнення польотної інформації. Така система спостереження дозволить збільшити дальність контрольованого простору з наземного пункту до 4500 кілометрів без використання межспутниковой зв'язку, що забезпечить збільшення зони контролю повітряного простору. При використанні каналів межспутниковой зв'язку ми зможемо контролювати повітряний простір глобально.
Рис.1 «Контроль повітряного простору за допомогою супутників»
Рис.2 «Контроль повітряного простору з межспутниковой зв'язком»
Пропонований метод контролю повітряного простору дозволяє:
- розширити зону дії системи контролю повітряного простору, в тому числі на акваторію океанів і територію гірських масивів до 4500 км від прийомної наземної стації;
- при використанні межспутниковой системи зв'язку, контролювати повітряний простір Землі можливо глобально;
- отримувати польотну інформацію від повітряних суден незалежно від зарубіжних систем спостереження повітряного простору;
- селектировать повітряні об'єкти, що відслідковують ЗГ РЛС за ступенем їх небезпеки на далеких рубежах виявлення.
2. «Супутниковий зв'язок і мовлення. Довідник. Під редакцією Л.Я.Кантора ». М: Радіо і зв'язок, 1988.