ХРОНИКА
621.396.96'06
КОМПЛЕКС РАДИОФИЗИЧЕСКОМ АППАРАТУРЫ СПУТНИКА "КОСМОС-1500". К 25-ЛЕТИЮ СО ДНЯ ЗАПУСКА © 2009 г. В. Н. Цымбал
Центр радиофизического зондирования Земли им. А.И. Калмыкова НАН Украины и НКА Украины, Харьков E-mail: vn_tsymbal@mail.ru Поступила в редакцию 10.07.2008 г.
Статья посвящена 25-летнему юбилею со дня запуска на орбиту искусственного спутника Земли "Космос-1500" с комплексом радиофизической аппаратуры на борту. Описаны история и проблемы создания "Космос-1500", решаемые задачи и примеры использования оперативной информации, полученной с помощью радиолокаторов бокового обзора (РБО).
ИССЛЕДОВАНИЕ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА, 2009, № 2, с. 88-93
УДК
28 сентября 1983 г. на орбиту искусственного спутника Земли (ИСЗ) был запущен ИСЗ ДЗЗ "Космос-1500" с комплексом радиофизической аппаратуры (РФА), основным элементом которого был радиолокатор бокового обзора. С запуском этого спутника началась эра широкомасштабного практического применения космических радиолокаторов ДЗЗ.
РБО с реальной апертурой антенны для ИСЗ ДЗЗ типа "Космос-1500" были задуманы и созданы коллективом ученых и специалистов Института радиотехники и электроники (ИРЭ) АН УССР (г. Харьков). Этот коллектив возглавлял выдающийся ученый проф. А.И. Калмыков в кооперации с коллективами КБ-3 ГКБ "Южное" (г. Днепропетровск), СКТБ ИРЭ АН УССР и СКТБ МГИ АН УССР (г. Севастополь).
Разработка спутниковой подсистемы наблюдения природной среды Земли "Океан" была начата в КБ "Южное" по инициативе главного конструктора КБ-3 В. М. Ковтуненко еще в 1974 г. Предполагалось создание на орбите Земли сети ИСЗ, оснащенных разнообразными оптическими, инфракрасными, радиолокационными и СВЧ-радиометрическими системами ДЗЗ. Эти системы должны были снабжать потребителей необходимыми данными о состоянии волнения на морской поверхности, о приводном ветре, обеспечивать ледовую разведку в полярных морях и т.п. Госкомгидромет, ВМФ, Управления Главсе-вморпути Минморфлота, Минрыбхоз и других министерств и ведомств бывшего СССР.
Научной базой этой разработки послужили теоретические и экспериментальные исследования харьковских радиофизиков, которые привели к пониманию природы рассеяния СВЧ-радиоволн взволнованной морской поверхностью и открыли возможность практического использования результатов радиолокационного зондирования. Ре-
зультаты этих работ были высоко оценены мировым сообществом специалистов ДЗЗ, так как открывали путь к созданию космических радиолокационных систем ДЗЗ, ориентированных на мониторинг морской поверхности. В 1969 г. они были отмечены Дипломом Института радиоинженеров (IEEE) США. Созданная в ИРЭ АН УССР "двухмас-штабная" модель рассеяния радиоволн морской поверхностью до сих пор широко используется во всем мире при разработке систем радиолокации морской поверхности и интерпретации полученных данных.
Руководство КБ "Южное" сумело вовремя оценить перспективность полученных группой А.И. Калмыкова результатов и убедить руководство страны в необходимости создания на их основе эффективно работающей системы спутникового радиолокационного мониторинга Мирового океана в интересах как военных моряков, так и народного хозяйства страны.
Сама история создания и запуска ИСЗ "Кос-мос-1500" с первым отечественным космическим РБО на борту чрезвычайно интересна и удивительна, по тем страстям, которые разгорались вокруг него, временами напоминая увлекательный детектив.
В основу создания комплекса РФА А.И.Калмыковым и его коллегами были выбраны и обоснованы следующие принципы:
— создание спутникового РФА осуществлялось, прежде всего, в интересах Госкомгидромета и Управления гидрографии ВМФ бывшего СССР, а основными задачами были — оперативный мониторинг приводного ветра над Мировым океаном и ледовая разведка в полярных морях. Предполагалось использовать его в составе непрерывно действующей на орбите группировки спутников. По-
этому аппаратный комплекс должен быть недорогим;
— для решения этого класса задач было впервые предложено использовать комплексное синхронное зондирование земной поверхности РБО, СВЧ-радиометрической (РМ) и оптической (МСУ-М) системами. Параметры систем — (прежде всего РБО и МСУ-М — многоканального сканера оптического диапазона, который к тому моменту уже был разработан и активно применялся) полосы обзора, пространственное разрешение должны быть близкими к оптимальным для изучения мезомасштабных процессов в океане и льдах. Другими словами, полосы обзора должна быть не меньше нескольких сотен километров, а пространственное разрешение не хуже 1—2 км. Это обеспечивало возможность контроля основных взаимодействий в системе океан-атмосфера (оптикой в атмосфере на уровне облачности, и РБО на уровне морской поверхности), а также процессов льдообразования и динамики ледовых покровов;
— высокая оперативность системы достигалась как независимостью РБО и РМ от условий освещенности, времени суток и т.п., так и обработкой информации на борту в реальном времени и передачей ее по радиоканалу международного стандарта (АРТ) на широкую сеть приемных станций (только в СССР на тот момент их было более 500);
— высокие измерительные характеристики РБО, т.е. возможность определения количественных характеристик рассеяния зондируемой поверхности и, прежде всего, удельной эффективной поверхности рассеяния (УЭПР) — а0 обеспечивались внутренней непрерывной калибровкой потенциала РБО.
Необходимо подчеркнуть, что такая концепция создания космического РБО для ДЗЗ в корне отличалась от господствовавшего в то время среди ведущих специалистов СССР в области ДЗЗ представления о том, каким должен быть такой локатор. Под впечатлением от результатов, полученных незадолго перед этим РСА ИСЗ 8еа8а1, большинство ведущих специалистов наиболее авторитетных институтов — ИРЭ АН СССР, ГосНи-Ципр Госкомгидромета СССР (Москва), ААНИИ (Ленинград) и других — считали, что необходимо разрабатывать систему, максимально на него похожую. И вот это непонимание преимуществ концепции создания РБО, предложенной А.И. Калмыковым, по мере продвижения комплекса РФА к завершению начало вызывать определенное противодействие. Однако весьма важным аргументом в пользу группы А.И. Калмыкова послужили первые результаты дистанционного зондирования морской поверхности и морских льдов, уже полученные к этому времени авиационным комплексом "Аналог". Результаты были доста-
Рис. 1. Фото ИСЗ "Космос-1500" в павильоне "Космос" ВДНХ СССР.
точно убедительны, что добавило уверенности руководству КБ "Южное" настаивать на продолжении разработки. Очень важными были также результаты собственного независимого мониторинга возможных потребителей радиолокационной информации ДЗЗ, проведенного представителями КБ "Южное" на крайнем Севере и на Дальнем востоке. Они показали, что реальные потребители — гидрометеоцентры флотов ВМФ, зимовщики и штабы проводки — с нетерпением ждали оперативных радиолокационных данных о приводном ветре, волнении, ледовой обстановке и др. Многие потребители имели в своем распоряжении приемные станции радиоканалов стандарта АРТ и использовали их для приема данных американских ИСЗ типа NOAA. Они готовы были сразу принимать по этому каналу и данные РФА. Медлить с запуском было нельзя.
И вот 28 сентября 1983 г. запуск ИСЗ "Кос-мос-1500" с комплексом РФА (см. рис. 1, 2) был успешно осуществлен, и уже первые результаты, полученные РБО ИСЗ "Космос-1500", оправдали самые смелые надежды его авторов. РБО работал, и работал прекрасно. Его данные сразу же начали принимать не только в Москве, но и на крайнем севере, на судах ВМФ, в Харькове, Севастополе и
Рис. 2. Основные участники создания комплекса РФА ИСЗ "Космос-1500" — сотрудники отдела дистанционных методов исследования природной среды ИРЭ АН УССР: А.И.Калмыков (руководитель разработки) — во втором ряду в центре.
многих других местах. Самые разные специалисты начали их изучать, осваивать и применять на практике. И когда через месяц (октябрь 1983 г.) после запуска ИСЗ "Космос-1500" с помощью его данных удалось спасти караван из 22-х судов, затертый тяжелыми льдами в прол. Лонга в Арктике, даже у самых упорных скептиков не осталось сомнений — принципы, заложенные в РБО его создателями, полностью оправдались.
Случилость так, что из-за неожиданной крупномасштабной подвижки многолетних приполярных льдов на юг караван оказался намертво ими зажат. На выручку ему были срочно направлены самые мощные атомные ледоколы. Но многолетний лед, толщина которого достигала пяти метров и более, оказался "не по зубам" даже этим сверхмощным атомоходам. Сложилась трагическая ситуация — один корабль затонул, раздавленный мощным льдом, еще одно судно было сильно повреждено. Атомные ледоколы надрывались, ломали винты, пытаясь спасти караван, но безрезультатно — ужасная развязка становилась все реальнее.
Судьбой каравана было серьезно обеспокоено высшее руководство СССР, специалисты администрации Севморпути Минморфлота, вся страна. Гибель каравана с грузом, стоимостью превышавшей 8 млрд. долл., была бы сама по себе трагедией. Но, случись эта трагедия, она повлекла бы
за собой еще более сложную и дорогостоящую проблему, необходимость эвакуации при помощи авиации (другого способа не существовало) многотысячного населения Чукотки, неспособного без продуктов и горючего пережить суровую полярную зиму. Казалось, выхода не было. Авиационная ледовая разведка приносила неутешительные новости — вокруг каравана на многие десятки километров непроходимые льды. В этой ситуации профессору А.И. Калмыкову при поддержке руководства КБ "Южное" удалось добиться срочного прекращения плановых испытаний РБО на орбите и "перенацелить" радар на регулярную съемку района бедствия каравана судов. И уже первые радиолокационные изображения этого района показали путь спасения каравана (см. рис. 3). В тот же момент харьковским радиофизикам, умеющим дешифрировать радиолокационные изображения морских льдов, стало ясно: вокруг места бедствия каравана у северного побережья Чукотки действительно тяжелые льды. Но в 100 км севернее, у о. Врангеля, они обнаружили обширную зону, покрытую молодым тонким льдом
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.