Борьба с космическими аппаратами

Вообще я тут поспрашивал - говорят, нету никакого мониторинга в ИК. Американцы пытаются в этом направлении какие-то методики отрабатывать, но не более того. Есть радиолокаторы, есть спектрометрия, есть поляриметрия - этого достаточно.
Ахиллесова пята всех ИК-телескопов - слишком малое поле зрения (всего несколько угловых минут). Для "свободного поиска" предложенных спутникоубивцев этого явно недостаточно. Плюс ИК-матрица вроде как стоит на порядок дороже обычной.
Так что применять некую инфракрасную маскировку имеет смысл разве что если на самом спутнике-цели стоят какие-то ИК-сенсоры...

Вот про "Окно" с большим удовлетворением писали что месторасположение его позволяет вести наблюдения 1500 часов в год. Остальное- или день или облака. А это всего 17% времени. И это считается очень хорошими показателями. Для низковысотных орбит оптическое/инфракрасное обнаружение -дело счастливого случая. Если конечно не знать заранее куда смотреть..

Обнаружение при помощи РЛС- ОАО МАК "ВЫМПЕЛ"
Там и про обнаружение целей с размерами меньше длины волны, ЭПР таких целей и т.д.

Д. т. н, проф. А. А. Курикша (ОАО МАК "Вымпел"), к. т. н, с. н. с. В. Д. Шилин (ОАО МАК "Вымпел")

Перспективы радиолокации космических объектов

Рассматриваются требования к размещению и техническим характеристикам РЛС, предназначенных для решения основных задач радиолокации космических объектов: обнаружения КО с неизвестными орбитами, подтверждения и уточнение орбит, измерения радиолокационных сигнатур КО (в т. ч. получение радиоизображений) и измерения статистики потоков малоразмерных частиц космического мусора

1. Введение

Наблюдение космических объектов (КО) без использования устанавливаемых на них источников сигналов, помимо выполнения ряда оборонных задач, обеспечивает экологический мониторинг космоса для обеспечения безопасности полетов, контроль соблюдения международных соглашений об использовании космоса, а также информационно-баллистическое обеспечение полетов спутников, в том числе, во внештатных и аварийных ситуациях.

Современные методы сбора и обработки информации о КО сформировались в процессе создания и совершенствования двух систем контроля космического пространства (ККП) – советской и американской. Конкретные особенности этих систем сложились исторически. На них существенно повлияло использование информации от источников, созданных для других целей (РЛС СПРН, ПРО, полигонов ПРО и др.). В данной статье принципы радиолокации космических объектов (КО) формулируются независимо от предыстории, так, как если бы система ККП создавалась заново. Такая постановка вопроса имеет смысл в связи с необходимостью постепенной замены существующих средств ККП и возможным изменением задач и состава других систем, информация которых используется в СККП.


2. Обнаружение КО на низких орбитах

Задача наблюдения КО распадается на две стадии: стадию обнаружения и первоначального определения орбиты КО и стадию сопровождения и уточнения орбиты КО с использованием прогноза его движения. Решение первой задачи при отсутствии априорных данных об орбите требует быстрого обзора больших областей пространства. Особенно жестким это требование является в отношении низкоорбитальных КО (НОКО). К этому классу условно относятся КО в диапазоне высот от 200 до 2500 км. Радиолокатор должен не только зафиксировать наличие КО, но и пронаблюдать его на некоторой дуге, чтобы определить угловую скорость движения и продолжить сопровождение вне барьера. Опыт проектирования средств наблюдения показывает, что выполнить эти требования могут только радиолокаторы с фазированными антенными решетками (ФАР). Эти РЛС обнаруживают цели в режиме обзора барьера, а затем сопровождают их в зоне электронного сканирования.

Барьер желательно выбрать так, чтобы он перекрывал диапазон долгот восходящего узла (ДВУ), не меньший, чем угол поворота Земли за период обращения КО Δφ0=7,27 10-5 рад/сек·Т ( Т – период обращения спутника). Тогда спутник при любой ДВУ хотя бы раз в сутки пройдет через барьер. Условия перекрытия зависят от наклонения i и высоты h орбиты, широты РЛС λ 0 и ориентации барьера.

Координаты подспутниковой точки (широта λ и долгота φ), параметры орбиты и биконические (обычно применяемые для плоских ФАР) координаты спутника связаны в неподвижной (не вращающейся вместе с Землей) системе координат соотношениями


, (1)


, (2)


, (3)


, (4)


, (5)


. (6)

Здесь R – радиус Земли, - координаты РЛС, d – дальность, g – долгота восходящего узла, u - центральный угол спутника на орбите - угол наклона к горизонту нормали к плоскости ФАР, от которой отсчитываются биконические углы ε (в горизонтальной плоскости) и γ (в вертикальной плоскости). Формулы (4-6) получены для круговой орбиты, однако для НОКО, пребывающих в зоне действия РЛС малую долю периода, их можно использовать и для некруговых орбит, заменяя h локальным значением высоты на широте λ 0 . Параметры являются функциями времени: первый - из-за движения спутника, второй – из-за вращения Земли. Удобно использовать и вместо времени в качестве независимой переменной.

Форма барьера описывается зависимостью . Для сравнения различных вариантов барьеров была использована компьютерная модель.

Из геометрии задачи понятно, что для расширения диапазона контролируемых наклонений орбит РЛС лучше размещать ближе к экватору. Если РЛС расположена на экваторе, то наиболее выгоден вертикальный барьер, ориентированный по широте. Максимальная дальность действия в заданном диапазоне высот составляет 3480 км, длина барьера с максимальной дальностью – 108°, с дальностью не менее 1300 км – 170°. Для формирования такого барьера одной ФАР недостаточно. Южные районы России (Сев. Кавказ и Дальний Восток) находятся на широте около 45°. Чтобы контролировать с этой широты орбиты с малыми наклонениями, можно использовать пригоризонтный и вертикальный барьеры, ориентированные на юг. Сравнивались варианты пригоризонтного барьера, вертикального барьера ε = 0 и барьера γ =const (γ+Θ 0= 45°). Предполагалось, что максимальное отклонение луча от плоскости ФАР составляет 60°. Наклон ФАР к вертикали Θ 0 был выбран равным 30°. Результаты сравнения сводятся к следующему.

Максимальная дальность действия в пригоризонтном барьере должна быть не меньше 6000 км. На краю барьера дальность действия может снижаться до 1400 км. Длина барьера с максимальной дальностью – не менее 500 при общей длине не менее 80°-90°. Минимальные наклонения контролируемых орбит меняются от 1 0 на высоте 2500 км до 32° на высоте 200 км.

Барьер с γ = 15° при Θ 0= 30° перекрывает межвитковое расстояние только с высоты 850 км при наклонениях, больших широты РЛС. Максимальная дальность в барьере (на высоте 2500 км) – 3700 км. Длина барьера –100° .

Вертикальный барьер не покрывает межвиткового расстояния при наклонениях, больших широты РЛС. При меньших наклонениях максимальная дальность на малых углах места нужна такая же, как в пригоризонтном барьере, но требуемая дальность довольно быстро спадает с увеличением этого угла. Максимальная длина барьера получается при наклонениях, близких к широте РЛС и составляет около 50°. Длина барьера и перепад дальностей в барьере уменьшаются при уменьшении наклонения. Минимальные наклонения те же, что и для пригоризонтного барьера. Для наблюдения КО на больших высотах межвитковое расстояние перекрывается с запасом, так что можно использовать только верхнюю часть барьера, где дальности меньше.

Результаты моделирования показали целесообразность использования всех трех барьеров. Пригоризонтный барьер должен закрывать диапазон высот от 200 до 800-850 км. Длина барьера – 90°. Максимальная дальность в нем –3000 км. Барьер на угле γ +Θ 0= 450 должен закрывать высоты более 800-850 км и наклонения выше 35-40°. Длина барьера – 1000 . Максимальная дальность в нем – 3700-3800 км. Вертикальный барьер должен закрывать высоты 850-2500 км и наклонения менее 30°. Длина барьера – 40-500. Максимальная дальность, необходимая для перекрытия межвиткового расстояния – 3800 км.

За время прохождения целью барьера, ширину которого имеет смысл выбирать равной ширине передающего луча Δθ, должно пройти n периодов обзора (примерно 5-8), чтобы произвести обнаружение (по критерию m из n ) и завязать траекторию для начала сопровождения. Таким образом, период обзора должен удовлетворять условию


, (7)

где - поперечная (по отношению к барьеру) составляющая угловой скорости КО. Для горизонтальных барьеров совпадает со скоростью изменения угла γ, когда трасса НОКО проходит через РЛС. Вблизи горизонта эта скорость меняется по закону


,

где α – угол места в градусах, R0 – радиус земли, r = R0 + h – радиус орбиты (все расстояния – в км), а вблизи зенита равна . В пригоризонтном барьере на высоте 200 км и в барьере с углом места 45° на высоте 850 км 0,10 /сек. В вертикальном барьере поперечная составляющая скорости есть скорость изменения угла ε. Ее максимум в выделенных для этого барьера диапазонах высот и наклонений получается на высоте 850 км при наклонении 30° и равен 0,15° /сек.

Оценим требуемые энергетические характеристики РЛС. Используя формулу дальности и соотношение между КНД антенны и величиной облучаемого телесного угла, нетрудно получить условие


, (8)

где Ρ – средняя излучаемая мощность, S – эффективная площадь приемной антенны, Tef – эффективная шумовая температура приемника (с учетом внешних шумов), η – коэффициент, учитывающий снижение потенциала из-за непопадания цели в максимумы диаграммы направленности при дискретном сканировании и в максимумы настройки каналов по дальности и доплеровской частоте, q – пороговое отношение сигнал/шум, n – требуемое число импульсов, – длина барьера (град), d1000 – дальность до цели в тысячах км, σ – ЭПР цели. Индексом i сверху отмечены величины, относящиеся к i-му барьеру. Полагая Tef = 200 К, η=0,1, q=20, n=8, σ= 1 м2 , получим PS≈7 107 вт м2 . Это более, чем вдвое, меньше, чем если потребовать обнаружения всех НОКО на дальностях до 6000 км в пригоризонтном барьере. Если рассчитывать на малоразмерные КО с ЭПР 0,1 – 0,01 м2 , то получаются типичные параметры для РЛС такого класса. Для РЛС AN/FPS -85 СККП США приводились значения средней мощности 300-700 квт, диаметра приемной антенны 58,5 м ( PS=(0,8…1,8) 109) , дальности по 1 м2 –8000 км. Эта дальность фактически не нужна, но избыток потенциала важен для наблюдения малоразмерных КО.

В рассмотренном варианте примерно 17% энергии расходуется в нижнем барьере, 47% - в барьере на 45° и 36% в вертикальном барьере. Существенно, что максимальные дальности во всех барьерах не сильно различаются, так что частота повторения может быть постоянной – 30-35 Гц. Период обзора должен удовлетворять условию


, (9)

где Е 0 – длина осматриваемого барьера, Δε – размер передающего луча вдоль барьера. Объединив условия (7) и (9), получим


. (10)

При принятых выше значениях параметров и F =35 Гц площадь луча должна быть не меньше 6 кв. град. При получаем Т 02,8 сек. Эти оценки не учитывают ряда факторов, связанных с техническими особенностями построения РЛС, и являются ориентировочными.

Выбор порогового значения ЭПР является условным. Имея в виду, что большинство спутников несут на своей поверхности антенны, панели солнечных батарей, оптические объективы и бленды принято считать, что при длине волны λ , малой по сравнению с габаритным размером КО L, ЭПР ≈L2. При L<<λ ЭПР пропорциональна λ -4. В [2] приводится зависимость средней по всем ракурсам ЭПР от соотношения L и λ , полученная по измерениям ЭПР обломков разрушения спутника в результате высокоскоростного столкновения на стенде со снарядом, имитирующим фрагмент космического мусора. Эту зависимость можно аппроксимировать формулой

.

Из формулы видно, что для обнаружения малоразмерных КО длину волны выгодно уменьшать. Предел этому уменьшению ставит увеличение стоимости ФАР. Оптимальным представляется выбор длины волны 0,5 – 0,7 м. Вместе с тем невыгодно добиваться уменьшения размера наблюдаемых КО за пределом L≈0,1 λ путем увеличения энергетического потенциала. В [1] приводится значение минимальной ЭПР на низких орбитах для AN/FPS-85 (λ = 0,7 μ) – 10-4 м2. По-видимому, эта характеристика может быть обеспечена только при выборочном наблюдении, возможно, с накоплением сигнала.

В период формирования каталога “с нуля” (а также для решения задач СПРН, которые могут быть возложены на ту же РЛС и решаться попутно) РЛС обнаружения должна быть рассчитана на сопровождение без прерывания обзора до 100 НОКО в течение примерно 100 сек. Эта оценка получается в предположении, что около 10000 КО, проходящих через зону действия, равномерно распределены в диапазоне высот от 300 до 1000 км. После того как большая часть КО будет каталогизирована, можно сопровождать только те КО, которых нет в каталоге, и те, орбиты которых нужно уточнить. Освобождающееся время можно использовать для работы по спутникам на высоких орбитах.


3. Поиск КО на высоких орбитах

Радиолокационное наблюдение КО на высоких орбитах (ВОКО) возможно только при использовании априорных данных об орбите и длительного накопления сигнала. В качестве примера приведем оценки для КО на круговой полусуточной орбите с высотой 20000 км. На дальности 20000 км отношение сигнал/шум меньше, чем на дальности 4000 км, в 625 раз. Скомпенсировать это убывание увеличением мощности нереально. При обоснованных выше параметрах РЛС и ЭПР 5 м2 время накопления сигнала должно составить примерно 5 сек. на каждом направлении в зоне обзора. Угловая скорость на параметре равна примерно 0,012°/сек. Луч шириной 1,8° цель пройдет за 150 сек. Чтобы получить за это время несколько замеров, нужно, чтобы период обзора был равен 30 сек. За период удастся осмотреть 6 направлений.

Вместе с тем, для контроля за уже обнаруженными ВОКО и для просмотра стационарной орбиты, где спутники перемещаются медленно, использование РЛС вполне оправдано. Преимуществами радиолокационного наблюдения перед другими (оптическими и радиотехническими) средствами контроля является возможность точного измерения дальности и (по сравнению с наземной оптикой) всепогодность. По данным американских специалистов [1] РЛС AN/FPS-85 70% времени расходует на наблюдение ВОКО.

Малые угловые скорости ВОКО и необходимость накопления сигнала (в течение секунд и десятков секунд при каждом положении луча) определяют возможность использования для наблюдения ВОКО более простых и дешевых РЛС с антеннами с механическим сканированием. Для РЛС с широкосекторными ФАР задачу наблюдения ВОКО следует рассматривать как решаемую попутно.

При организации наблюдения ВОКО целесообразно ориентироваться на следующие классы орбит:

квазистационарные орбиты с наклонениями до 15°;
эллиптические полусуточные орбиты с апогеем около 40000 км, перигеем несколько сотен км, наклонением около 63° и аргументом перигея около 270°;
эллиптические полусуточные переходные орбиты, используемые для вывода на стационарную орбиту с наклонениями, определяемыми широтой запуска, и близкими к нулю аргументами перигея;
круговые полусуточные орбиты с высотой около 20000 км и наклонением около 63°, используемые для навигации;

Для каждого из этих классов орбит должна использоваться своя стратегия наблюдения.

Наибольшие возможности поиска целей с накоплением сигнала существуют на квазистационарных орбитах. Поскольку угловые скорости движения спутников вдоль экватора, связанные с дрейфом (0,025°/сут) или перегоном (несколько градусов в сутки), очень малы, целесообразно последовательно осматривать столбцы лучей, ориентированные поперек экватора, длина которых равна удвоенной величине максимального наклонения орбиты. Вместо условия (8) получаем


, (11)

где - скорость обзора телесного угла в кв. градусах в секунду. Положим, что осматривается по столбцам диапазон углов ±15° относительно направления на экватор со скоростью град/сутки по долготе. Полагая, как и ранее, Tef = 200 К, η=0,1, q=20, n=8, σ= 1 м2 , а d1000 =40, получим PS3,3 106 . При PS=0,7 108 (эта величина была получена для задачи обнаружения НОКО) получим =20 град/сутки при 100% загрузки поиском квазистационарных КО. Из точки на широте 45° можно наблюдать дугу на высоте геостационарной орбиты длиной примерно 140°P>

РЛС, ориентированная на юг, может наблюдать высокоэллиптические орбиты 2 и 3 классов вблизи перигея на дальностях до 6000 км для 3 класса и до 12000 км для 2 класса. Однако при этом покрывается только 20% диапазона ДВУ для орбит 3 класса и до 40% для орбит 2 класса. Для глобального контроля нужна сеть из 3-5 пунктов наблюдения, равномерно разнесенных по долготе.

Поиск цели на орбитах 2 класса наиболее удобно вести вблизи апогея, где угловая скорость минимальна – 0,15’/сек. Огибающая апогеев орбит с любыми ДВУ представляет собой окружность с центром на оси вращения Земли на высоте около 40000 км. Длина дуги окружности, если на нее смотреть из центра Земли, составляет примерно 170°. Вся эта дуга доступна для наблюдения с территории России. Если бы удалось осматривать окрестность этой дуги за время, пока КО на ВЭО не успевает ее покинуть (порядка десятков минут – часа), то за 12 часов можно было бы обнаружить все КО на этих орбитах. Примем для оценки, что ширина окружности, которую нужно осматривать, равна 1° (выбирать ширину меньше нельзя из-за разброса наклонений орбит), а время поиска – полчаса. Тогда кв. град./сек. Подставляя эту величину в (12) при значениях остальных параметров тех же, какие были приняты выше, получим PS≥3,6 1011 вт м2 . Такие требования к энергетике нереальны, по крайней мере, в современных условиях. Таким образом, для всех классов орбит ВОКО, кроме квазистационарных, РЛС можно использовать только для работы по целеуказаниям.

При работе по целеуказаниям поиск цели в пределах зоны ошибок целеуказания целесообразно производить в барьере, ориентированном поперек движения цели, и движущемся по траектории со скоростью, немного отличающейся от скорости целеуказания, постепенно покрывая область ошибок по положению. Луч движется по пилообразной кривой. Пусть γ – угол в системе координат РЛС, отсчитываемый в направлении движения цели, ε угол, отсчитываемый поперек этого направления, N – номер цикла обзора, m – номер положения луча в строке, M0 – число лучей в строке, покрывающей область ошибок по ε, N0 – число строк, покрывающих область ошибок по γ, Т – время, затрачиваемое на получение сигнала в одном луче. Тогда



Возможен вариант, когда поиск по углу γ производится навстречу движению: знаки плюс в первой формуле заменяются на минус и соответственно меняется начальный угол γ.

Требуемая скорость обзора определяется как отношение телесного угла ошибок целеуказания к времени обзора: . При точно известной скорости цели время обзора ограничивается условиями, задаваемыми исходя из более общей задачи, и временем пребывания КО в зоне действия РЛС. Если скорость известна неточно, то необходимо завершить осмотр области ошибок прежде, чем цель пройдет через осматриваемую движущуюся область. В варианте осмотра в направлении движения обзор должен производиться с максимальной скоростью, а в варианте осмотра навстречу движения – с минимальной. При этом цель может смещаться относительно зоны обзора со скоростью , равной разности максимального и минимального значений. Время обзора должно удовлетворять условию , а скорость обзора телесного угла – условию , где Γ 0, Ε 0 – размеры области ошибок по углам γ ε , соответственно. В качестве реального примера возьмем ошибки по углам 0,1° и ошибку по угловой скорости 10% от значения скорости. Тогда для КО на высокоэллиптической орбите вблизи апогея должно быть ΤΣ <400 сек и кв. град./сек, а для КО на круговой полусуточной орбите ΤΣ <85 сек, а кв. град./сек. Подставляя значения скорости обзора в формулу (3) получим для указанных типов орбит при принятых ранее значениях параметров и с учетом различия дальностей значения для высокоэллиптической орбиты PS0,9 108 вт м 2 и для круговой полусуточной орбиты PS2,7 107 вт м2 . Это вполне реальные значения для современных радиолокаторов.

При этих расчетах не определялись такие параметры как длина волны и ширина луча РЛС (они выпали из уравнений), однако предполагалось, что ширина луча меньше максимальной ошибки по положению или равна ей. Реально это условие не является обременительным: в рассмотренном примере при длине волны 3 см размер антенны должен быть не менее 18 м. Использование антенн с более широкими лучами приведет к неоправданному перерасходу энергии. Если все время прохождения цели через луч использовать для накопления сигнала, то потери будут примерно равны отношению ширины луча поперек траектории к величине максимальной ошибки по положению.

Если обзор осуществляется механическим движением антенны поперек траектории, то антенна должна двигаться возвратно-поступательно. Для больших антенн при таком движении вероятны большие затраты времени на разгон и торможение. Целесообразно в связи с этим проработать вариант с узкосекторными ФАР, образуемыми зеркальными антеннами, установленными на общей раме. Лучом такой антенны можно управлять электрически в пределах луча элемента решетки, причем в пределах малой доли этого луча интерференционные максимумы несущественно увеличивают уровень боковых лепестков. Отсюда получаем условие , где Νε – число элементов решетки в ряду в направлении угла ε, n – число лучей ФАР, на которое должен отклоняться луч антенны при поиске. Такая решетка реализована в РЛС "Руза" [3].


4. Подтверждение и уточнение орбит. Получение некоординатной информации.

Каждый обнаруженный КО должен быть отнесен к запуску, в результате которого он появился в космосе. Принадлежность к запуску должна сохраняться все время, пока КО не сгорит в атмосфере. Поэтому необходимо наблюдать КО достаточно часто, чтобы не перепутать его с другими. Эту задачу можно назвать задачей-минимум ККП. Для космических аппаратов (полезных нагрузок запусков) часто необходимо прогнозировать их положение на любой момент времени с некоторой заданной точностью. Кроме того, нередко требуется определять активные изменения орбиты (маневры), параметры движения относительно центра масс, форму, размеры и особенности конструкции КА. Эти задачи можно назвать задачами-максимум.

Закономерен вопрос, зачем наблюдать какие-либо КО, кроме космических аппаратов (“космический мусор”). Ответ состоит из трех частей. Во-первых, КА нужно еще выделить среди всех КО и не потерять (не перепутать) в процессе сопровождения. Во-вторых, реально оказывается, что сопровождение значительной части (достаточно крупных) фрагментов мусора обеспечивается попутно с обнаружением новых объектов. На это сопровождение дополнительно расходуется только производительность вычислительных средств, стоимость которой на современном уровне развития пренебрежимо мала по сравнению со стоимостью средств наблюдения. В третьих, наблюдение космического мусора имеет самостоятельное значение для предупреждения столкновений КА с фрагментами мусора, разбора причин аварий и взрывов в космосе и установления юридической ответственности за засорение космоса.

Задача-минимум решается сравнительно просто для удаленных друг от друга НОКО, стабильно обнаруживаемых при каждом прохождении через зону наблюдения. Все НОКО проходят через зону РЛС, перекрывающую межвитковое расстояние, от одного до четырех (если наклонение орбиты больше чем на 10° превышает широту РЛС) раз в сутки. Достаточно иметь суммарную ошибку измерений и прогноза меньше расстояния между объектами хотя бы по одной координате, чтобы их не перепутать при следующем прохождении. По двум измерениям можно уточнить орбиту (период – с точностью 0,01 мин [4]) и дальше она уже не потеряется. Исходя из количества КО на низких орбитах (около 10000) и объема, в котором они заключены (примерно 1012 км3), получаем расстояние между КО порядка 450 км. Это соответствует ошибке по времени вдоль орбиты около 1 мин. Такую точность при прогнозе на 0,5 суток можно получить, как показывают расчеты, после 100 сек сопровождения КО радиолокатором с медленноменяющимися ошибками по дальности 100 м и по углам 5 минут. Для ошибок по дальности полученная оценка представляется легко реализуемой при полосе сигнала порядка 1 Мгц. Для получения указанной точности по углам ширина приемного луча должна быть около 1° , что также реально при требуемых из энергетических соображений размерах антенны.

Наряду с задачей-минимум по информации одной РЛС, перекрывающей межвитковое расстояние, можно решить и задачу прогнозирования движения неманеврирующего и далекого от сгорания КО в любую точку орбиты. Как уже отмечалось, период обращения КО можно оценить с точностью лучше 1 сек, что соответствует точности определения большой полуоси лучше 1 км. Вместе с тем ошибка прогноза удаления КО от центра Земли в антиподной точке наблюдения области может составить несколько километров.

Реально расстояния между фрагментами запуска, разделяющимися и стыкующимися КА, фрагментами взрывов могут быть значительно меньше средних значений. Кроме того возможны пропуски измерений, вызванные флуктуациями ЭПР КО (замирания во время прохождения барьера обнаружения). Это затрудняет идентификацию измерений на разных витках. По маневрирующим объектам и объектам, близким к сгоранию, точный прогноз невозможен и нужны более частые измерения. Поэтому одной РЛС для решения даже задачи-минимум по НОКО недостаточно. Выше уже сказано о целесообразности использования специальных РЛС для наблюдения ВОКО. Дополнительные РЛС могут работать по целеуказаниям и, следовательно, иметь более простые антенны. Но их желательно сделать многофункциональными: способными точно измерять координаты, обеспечивать когерентное накопление сигналов для работы по ВОКО по целеуказаниям, поиск ВОКО в ограниченной области, измерение сигнатур ВОКО и НОКО, и формирование радиоизображений НОКО [5, 6]. Такие РЛС, работающие в сантиметровом диапазоне, могут в специальном режиме неподвижного луча обеспечить измерение распределений по параметрам орбит малоразмерных частиц космического мусора на высотах до 1000-1200 км. Количество и размещение таких РЛС определят оперативность обновления данных в системе и полноту контроля высоких орбит.

5. Заключение

Для выполнения основных задач ККП в составе системы должны работать, как минимум, одна РЛС обнаружения НОКО с ФАР и несколько многофункциональных РЛС сопровождения и измерения радиолокационных характеристик КО в диапазоне высот от 200 до 40000 км.

РЛС обнаружения должна иметь произведение средней мощности на площадь приемной антенны не менее 109 вт м2 при ширине луча на передачу не менее 3 кв град, зону электронного сканирования не менее 1200 , СКО измерения дальности не более 100 м, углов не более 5 угл. мин и ЭПР цели не более 1-2 дб. Искать КО в диапазоне высот 200-2500 км целесообразно в трех барьерах: в пригоризонтном, в горизонтальном на угле места в центре сектора сканирования 450 и в вертикальном. Максимальная дальность обнаружения 3800 – 4000 км. Максимальное количество одновременно сопровождаемых целей без прекращения обзора должно быть не менее 100 (чтобы обеспечить, при необходимости, восстановление каталога КО). В РЛС должен быть реализован режим работы по ВОКО с накоплением сигнала на дальностях до 40000 км. РЛС должна работать в дециметровом диапазоне.

РЛС сопровождения и измерения некоординатных характеристик КО должна работать в сантиметровом диапазоне, иметь произведение PS≥(1…3) 107 вт м2, ширину спектра сигнала до 1-2 Ггц, размер антенны не менее 15-20 м, сектор электронного сканирования не менее 10 . В РЛС должен быть реализован режим когерентной обработки длинных (до 100 сек) серий сигналов для работы по ВОКО и формирования радиоизображений.

РЛС целесообразно размещать на юге территории страны. Число и размещение РЛС сопровождения зависят от требований к оперативности обновления информации и глобальности контроля ВОКО и, разумеется, от выделяемых средств.


Литература:


S. A. Chamberlain, T. A. Slauenwhite, “United States Space Command Surveillance Network Overview”, Proceedings of the First European Conference on Space Debris, Darmstadt, Germany, 5-7 April 1993.

E. G. Stansbary et al, “Characterization of the Orbital Debris Environment Using the Haystack Radar”, NASA, March 12, 1993, JSP-32213.

А. А. Толкачев и др. Доклад на XXVIII международной конференции по теории и технологии антенн.


З. Н. Хуторовский, В. Ф. Бойков, Л. Н. Пылаев, “Контроль космических объектов на низких высотах”, в сб. “Околоземная астрономия (космический мусор)”, Москва, 1998.

G. V. Solodina, G. P. Banner. “Narrowband and Wideband Radar Signatures in Support of the Space Catalog”, Fourth U.S. / Russia Space Surveillance Workshop, 23 – 27 Oct. 2000.

А. А. Курикша, С. Л. Панов. "Анализ условий получения радиолокационных изображений искусственных спутников Земли", "Вопросы радиоэлектроники", серия РЛТ, вып. 2, 2001 г.

S.I.> Обнаружение при помощи РЛС- ОАО МАК "ВЫМПЕЛ"
S.I.> Там и про обнаружение целей с размерами меньше длины волны, ЭПР таких целей и т.д.
S.I.> Д. т. н, проф. А. А. Курикша (ОАО МАК "Вымпел"), к. т. н, с. н. с. В. Д. Шилин (ОАО МАК "Вымпел")
S.I.> Перспективы радиолокации космических объектов
S.I.> Рассматриваются требования к размещению и техническим характеристикам РЛС, предназначенных для решения основных задач радиолокации космических объектов: обнаружения КО с неизвестными орбитами, подтверждения и уточнение орбит, измерения радиолокационных сигнатур КО (в т. ч. получение радиоизображений) и измерения статистики потоков малоразмерных частиц космического мусора

Я так понимаю, что все это для цельнометаллических спутников, не имеющих никакого противорадарного покрытия?

А если применить покрытие, поглощающее радиоволны, то, при имеющемся уровне техники, обнаруживать высоколетящие спутники невозможно?

Ну, полностью "цельнометаллических" спутников наверное давно нет, разве что обломки. А обнаруживать РЛС любые, в том числе и "цельнометаллические", спутники выше определённого предела зависящего от ЭПР, как явствует из этой статьи действительно невозможно. Даже самые мощные радары имеют пределы обзора.
Только сопровождать по предварительному целеуказанию. Или искать на определенной (например геостационарной) орбите.
Также как невозможно обнаружить низколетящие спутники оптическими средствами.

S.I.> Ну, полностью "цельнометаллических" спутников наверное давно нет, разве что обломки. А обнаруживать РЛС любые, в том числе и "цельнометаллические", спутники выше определённого предела зависящего от ЭПР, как явствует из этой статьи действительно невозможно. Даже самые мощные радары имеют пределы обзора.
S.I.> Только сопровождать по предварительному целеуказанию. Или искать на определенной (например геостационарной) орбите.
S.I.> Также как невозможно обнаружить низколетящие спутники оптическими средствами.

Выходит, что нет проблем сделать стелс-спутник. Запускаем спутник, упакованный в металлический бак. Затем, когда спутник(в упаковке) немного полетает, и горячий интерес к нему со стороны наших врагов немного уменьшится, бак открывается, вылетает спутник с противорадарным покрытием, и, используя маломощный и малозаметный движок, потихоньку перемещается на новую орбиту. А металлический бак продолжает летать по прежней орбите, так что враги и не поймут, что это уже только пустышка. Конечно, к баку нужно не забыть прицепить имитатор, изображающий деятельность спутника. Радиообмен с землей, и тд.

Учитывая не слишком высокую эффективность обнаружения спутников, такой стелс-спутник сможет незамеченным летать даже не невысоких орбитах.

А кто сказал, что так уже не делается? Только вот летать долго в близких окрестностях вражеского спутника нельзя- там можно обнаружить.

V.O.> Учитывая не слишком высокую эффективность обнаружения спутников, такой стелс-спутник сможет незамеченным летать даже не невысоких орбитах.
Обнаружат ваш спутник и таких плюшек выдадут в рамках последней инициативы Буша младшего- мало не покажется.
Военный спуттник должен быть наглым, мощным, заметным невооружённым глазом, чтобы враги боялись , а друзья не переметнулись.
Наклонение должно быть повыше, чтобы не только африканцы, но, чтобы чукчи видели: летит наш двенадцати сопловый, пятипричальный, всеволновой, десятишахтный линейный корабль.
Для интелегенции надо экскурии устраивать, выездные концерты Аллы Пугачёвой и Иосифа Кобзона (они ни Афгана, ни Чернобыля не боятся), прямую трансляцию коротких телевизионных клипов на Землю.
Солдат срочной службы обучать совершать манёвры под управлением космического штаба соединения.
В свободное время утопленников в Японском море отыскивать.

Главное уйти от шакльей участи стелса к всепобеждающей мощи Тирпица, Миссури и Айовы.

Памятливый45> Вашу космическую мину (сокр. Камин)
Эта... Давайте не будем вносить путаницу в терминологию? "Камин" - это "Камин", реально существовавший проект.

Памятливый45> Военный спуттник должен ...
Памятливый45> В свободное время утопленников в Японском море отыскивать.
...
Однако ещё один корабль утонул.
Оперативное наблюдение за Землёй необходимо в военное время. но трижды оно окупится в мирное.

V.O.>> Учитывая не слишком высокую эффективность обнаружения спутников, такой стелс-спутник сможет незамеченным летать даже не невысоких орбитах.
Памятливый45> Обнаружат ваш спутник и таких плюшек выдадут в рамках последней инициативы Буша младшего- мало не покажется.
Памятливый45> Военный спуттник должен быть наглым, мощным, заметным невооружённым глазом, чтобы враги боялись , а друзья не переметнулись.
Памятливый45> Наклонение должно быть повыше, чтобы не только африканцы, но, чтобы чукчи видели: летит наш двенадцати сопловый, пятипричальный, всеволновой, десятишахтный линейный корабль.
Памятливый45> Для интелегенции надо экскурии устраивать, выездные концерты Аллы Пугачёвой и Иосифа Кобзона (они ни Афгана, ни Чернобыля не боятся), прямую трансляцию коротких телевизионных клипов на Землю.
Памятливый45> Солдат срочной службы обучать совершать манёвры под управлением космического штаба соединения.
Памятливый45> В свободное время утопленников в Японском море отыскивать.
Памятливый45> Главное уйти от шакльей участи стелса к всепобеждающей мощи Тирпица, Миссури и Айовы.

Орион Вам нужен, господа, Орион... )

S.I.> А кто сказал, что так уже не делается?

Интересная мысль.

S.I.>> А кто сказал, что так уже не делается?
V.O.> Интересная мысль.

http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/nk/forum-pic/Misty.pdf



Ник

S.I.>>> А кто сказал, что так уже не делается?
V.O.>> Интересная мысль.
Wyvern-2> http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/nk/forum-pic/Misty.pdf
Wyvern-2>
Wyvern-2> Ник

Все это наводит на разные интересные мысли. Похоже, стелс-спутники сейчас - уже обычная реальность, только хорошо засекреченная?

Wyvern-2>> http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/nk/forum-pic/Misty.pdf
V.O.> Все это наводит на разные интересные мысли. Похоже, стелс-спутники сейчас - уже обычная реальность, только хорошо засекреченная?

"Обычная реальность" - что сие?
Делается ли так? Да, несомненно.
Часто ли? врядли, кота в мешке можно утаить, если котов не стая

Ник

Wyvern-2>>> http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/nk/forum-pic/Misty.pdf
V.O.>> Все это наводит на разные интересные мысли. Похоже, стелс-спутники сейчас - уже обычная реальность, только хорошо засекреченная?
Wyvern-2> "Обычная реальность" - что сие?
Wyvern-2> Делается ли так? Да, несомненно.
Wyvern-2> Часто ли? врядли, кота в мешке можно утаить, если котов не стая
Wyvern-2> Ник
Хе-хе... Сами-то что предлагали?

Wyvern-2>>> http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/nk/forum-pic/Misty.pdf
V.O.>> Все это наводит на разные интересные мысли. Похоже, стелс-спутники сейчас - уже обычная реальность, только хорошо засекреченная?
Wyvern-2> "Обычная реальность" - что сие?
Wyvern-2> Делается ли так? Да, несомненно.
Wyvern-2> Часто ли? врядли, кота в мешке можно утаить, если котов не стая
Wyvern-2> Ник

"обычная реальность" - это значит, что нет никаких проблем при современном уровне космотехники спроэктировать и тайно запустить некоторое количество стелс-спутников.
Конечно, это не означает, что сейчас на орбитах много таких спутников. Вероятно, сейчас просто нет таких задач, чтобы понадобились именно стелс-спутники для их решения.
Но, с другой стороны, возможно, что несколько штук есть, для отработки стелс-технологии.

В недалеком будущем, после инициативы Буша, стелс-спутники могут понадобится для войны в космосе, начало которой положил Буш (конечно, сейчас еще не горячая стадия такой войны, но всему свое время...).

V.O.>> Учитывая не слишком высокую эффективность обнаружения спутников, такой стелс-спутник сможет незамеченным летать даже не невысоких орбитах.
Памятливый45> Обнаружат ваш спутник и таких плюшек выдадут в рамках последней инициативы Буша младшего- мало не покажется.
Памятливый45> Военный спуттник должен быть наглым, мощным, заметным невооружённым глазом, чтобы враги боялись , а друзья не переметнулись.
Памятливый45> Наклонение должно быть повыше, чтобы не только африканцы, но, чтобы чукчи видели: летит наш двенадцати сопловый, пятипричальный, всеволновой, десятишахтный линейный корабль.
Памятливый45> Для интелегенции надо экскурии устраивать, выездные концерты Аллы Пугачёвой и Иосифа Кобзона (они ни Афгана, ни Чернобыля не боятся), прямую трансляцию коротких телевизионных клипов на Землю.
Памятливый45> Солдат срочной службы обучать совершать манёвры под управлением космического штаба соединения.
Памятливый45> В свободное время утопленников в Японском море отыскивать.
Памятливый45> Главное уйти от шакльей участи стелса к всепобеждающей мощи Тирпица, Миссури и Айовы.


Мля, Беспонятливый, ну где же вы такую траву берете??? Дайте две!!! (с)

Wyvern-2>>>> http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/nk/forum-pic/Misty.pdf
V.O.> V.O.>> Все это наводит на разные интересные мысли. Похоже, стелс-спутники сейчас - уже обычная реальность, только хорошо засекреченная?
Wyvern-2>> "Обычная реальность" - что сие?
Wyvern-2>> Делается ли так? Да, несомненно.
Wyvern-2>> Часто ли? врядли, кота в мешке можно утаить, если котов не стая
Wyvern-2>> Ник
V.O.> "обычная реальность" - это значит, что нет никаких проблем при современном уровне космотехники спроэктировать и тайно запустить некоторое количество стелс-спутников.
V.O.> Конечно, это не означает, что сейчас на орбитах много таких спутников. Вероятно, сейчас просто нет таких задач, чтобы понадобились именно стелс-спутники для их решения.
V.O.> Но, с другой стороны, возможно, что несколько штук есть, для отработки стелс-технологии.
V.O.> В недалеком будущем, после инициативы Буша, стелс-спутники могут понадобится для войны в космосе, начало которой положил Буш (конечно, сейчас еще не горячая стадия такой войны, но всему свое время...).

А что начнется когда на астероидах платину/иридий начнут добывать... Пираты Карибского моря отдыхают!

Не знаю было это здесь или нет.

Президент США Джордж Буш еще только отдает приказ о возобновлении программы "Звездных войн", а Китай уже готов ответить собственной программой развития военных технологий в космическом пространстве. Несколько недель назад Китай атаковал американский спутник-шпион при помощи лазерного луча огромной мощности, который был запущен с Земли в космос с целью "ослепить" систему спутниковой аэрофотосъемки

 

http://www.inopressa.ru/maariv/2006/11/03/15:25:12/war

Не здесь, но было. Имхо брехня.
В Китае, лазер, огромной мощности, ля-ля. Снимаем лапшу с ушей

V.O.>> В недалеком будущем, после инициативы Буша, стелс-спутники могут понадобится для войны в космосе, начало которой положил Буш (конечно, сейчас еще не горячая стадия такой войны, но всему свое время...).
S.I.> А что начнется когда на астероидах платину/иридий начнут добывать... Пираты Карибского моря отдыхают!

Похоже, Вы не вполне поняли, что сказал Буш. Советую еще раз это прочитать, и подумать, каковы будут последствия, как в ближайшие годы, так и в более отдаленном будущем.

Bell> Не здесь, но было. Имхо брехня.
Bell> В Китае, лазер, огромной мощности, ля-ля. Снимаем лапшу с ушей
- насчет "сверхмощный" не знаю, но в сети вовсю торгуют китайскими зелеными и синими лазерными указками мощью в сотни милливат. То есть, указка с ручку размером может прожечь листок бумаги, обжечь вас, если на себя подольше подержав направите, ослепить кого-то за несколько километров от вас, и т.д.

Я постил в научном, в техноновинках.
И если ширпотребом свободно и массово продают такие изделия, то почему бы не принять тезис, что это есть боковой выход (или частичное отбитие расходов) некоей военной программы?

прошу пардону, в радостях. Не сразу нашел..

Если точнее,

))

Bredonosec> - насчет "сверхмощный" не знаю, но в сети вовсю торгуют китайскими зелеными и синими лазерными указками мощью в сотни милливат. То есть, указка с ручку размером может прожечь листок бумаги, обжечь вас, если на себя подольше подержав направите, ослепить кого-то за несколько километров от вас, и т.д.

Интересно засечет ли спутник ОЭР облучение такой "указкой". Там есть модели 200 мВт, но вот расходимость у них не очень (5 мРад, если склероз не изменяет).