25 января 2013

Ретранслятор «Луч-5Б» и «связник» «Ямал-300К»

3 ноября в 00:04:00 ДМВ (2 ноября в 21:04:00 UTC) с 24-й пусковой установки 81-й площадки космодрома Байконур стартовые расчеты предприятий Роскосмоса осуществили пуск РН «Протон-М» (8К82КМ, серийный №93532, заводской №6303656744) с разгонным блоком «Бриз-М» (14С43) №99533 и российскими космическими аппаратами «Луч-5Б» и «Ямал-300К».

В 00:14 «Бриз-М» со спутниками отделился от третьей ступени «Протона-М» и вышел на незамкнутую орбиту. Перевод аппаратов на близкую к геостационарной целевую орбиту был выполнен за счет четырех включений маршевого двигателя 14Д30 разгонного блока (табл. 1).

Табл. 1. Расчетная циклограмма запуска спутников «Луч-5Б» и «Ямал-300К»

Событие		Время (ДМВ)
Контакт подъема РКН		00:04:00
Отделение 1-й ступени РКН		00:06:00
Отделение 2-й ступени РКН		00:09:27
Отделение 3-й ступени РКН		00:13:42
1-е включение маршевого двигателя РБ (формирование опорной орбиты: 51.56°, 180х180 км, 87.95 мин)		00:15:16 00:19:22
2-е включение маршевого двигателя РБ (формирование промежуточной орбиты: 50.3°, 272х5007 км, 141.87 мин)		01:11:28 01:29:10
3-е включение маршевого двигателя РБ (формирование переходной орбиты: 48.7°, 390х35808 км, 634.93 мин)		03:32:57 03:50:49
Сброс дополнительного топливного бака РБ		03:52:10
4-е включение маршевого двигателя РБ (формирование целевой орбиты)		08:52:17 09:05:40
Отделение КА «Ямал-300К» (0°, 35793х35793 км, 1436.07 мин)		09:18:00
Отделение КА «Луч-5Б» (0.02°, 35793х35822 км, 1436.8 мин)		09:33:00
1-й увод РБ на орбиту длительного существования		11:37:20 11:37:35
2-й увод РБ на орбиту длительного существования (0.42°, 29511х35761 км, 1277.82 мин)		12:44:30 12:46:10

В 09:18 спутник «Ямал-300К» отделился от «Бриза-М». Он получил номер 38978 и международное обозначение 2012–061B в каталоге Стратегического командования (СК) США, которое только 26 ноября сумело обнаружить аппарат на орбите с параметрами:

• наклонение —- 0.18°;
• минимальная высота —- 35586.4 км;
• максимальная высота —- 35819.7 км;
• период обращения —- 1427.67 мин.

Ретранслятор «Луч-5Б» отделился от разгонного блока в 09:33. В каталоге СК США ему присвоили номер 38977 и международное обозначение 2012–061A. Американские военные смогли найти спутник только 25 ноября на орбите с параметрами:

• наклонение —- 0.24°;
• минимальная высота —- 35921.3 км;
• максимальная высота —- 36084.8 км;
• период обращения —- 1445.58 мин.

После запуска предприятие «Информационные спутниковые системы» (ИСС) имени М.Ф. Решетнёва сообщило, что у созданных им аппаратов раскрылись все механические системы, построена начальная ориентация и начата проверка функционирования основных систем.

Для любителей статистики отметим, что это был 1389-й полет ракеты космического назначения с космодрома Байконур и 67-й пуск «Протона-М».

Задержанный старт

Ракета «Протон-М» была доставлена на космодром 16 июня железнодорожным транспортом, РБ «Бриз-М» —- 19 июля самолетом Ан-124-100. Оба изделия проходили подготовку к старту в монтажно-испытательном корпусе (сооружение 50) площадки 92А.

Спутники «Луч-5Б» и «Ямал-300К» прибыли на Байконур в одном контейнере на самолете 30 июля. Их подготовка к запуску осуществлялась в МИКе (сооружение 40) площадки 31.

Пуск намечался на 7 сентября, но был отложен почти на два месяца из-за августовской аварии «Бриза-М» при выведении аппаратов «Экспресс-МД2» и Telkom-3. Тогда в ходе третьего включения маршевый двигатель 14Д30 не набрал номинальную тягу и преждевременно отключился.

Межведомственная комиссия выяснила, что причиной аварии стал бракованный металлический жиклер в магистрали наддува дополнительного бака горючего. Жиклеры изготавливало омское Производственное объединение «Полет».

После этого Роскосмос принял решение детально перепроверить произведенные «Бризы-М»: №99528 и №99533, находившиеся на космодроме, а также №99534 и №99535, пребывавшие в Центре Хруничева. На это потребовалось время. В результате 14 октября на «Протоне-М» первым после аварии полетел спутник Intelsat 23. Причем для его запуска использовался «Бриз-М» №99534, доставленный на Байконур 21 сентября, а не №99528, хранившийся в МИКе площадки 92А. А вот «Луч-5Б» и «Ямал-300К», как изначально планировалось, отправились на орбиту на блоке №99533.

Как сообщил НК заместитель директора Завода по эксплуатации ракетно-космической техники Центра Хруничева по летно-испытательной базе «Байконур» Леонид Горюшкин, «Бризы-М» №99528 и №99533 были подвергнуты специальной проверке прямо в МИКе площадки 92А.

«Луч-5Б»: усиленный ретранслятор

Спутник «Луч-5Б» разработан и изготовлен ИСС в кооперации с теми же российскими и зарубежными предприятиями, которые участвовали в создании «Луча-5А» (см. таблицу в НК №2, 2012, с.23). «Луч-5Б» сделан по заказу Роскосмоса в рамках Федеральной космической программы на 2006--2015 гг.
Он является вторым аппаратом (после «Луча-5А») модернизированного унифицированного космического комплекса «Луч-М» и входит в состав многофункциональной космической системы ретрансляции (МКСР) «Луч».

«Луч-5Б» предназначен для ретрансляции в реальном масштабе времени:

• целевой, телевизионной, телефонной и телеметрической информации с российского сегмента МКС и пилотируемых и грузовых кораблей на наземные пункты;
• целевой и телеметрической информации с низкоорбитальных автоматических КА на наземные пункты;
• телеметрической информации с РН и РБ на участках выведения на наземные пункты;
• командно-программной информации с наземных пунктов на РС МКС, пилотируемые и грузовые корабли, РБ и низкоорбитальные автоматические КА;
• корректирующих сигналов системы дифференциальной коррекции и мониторинга (СДКМ) для глобальной навигационной спутниковой системы ГЛОНАСС.

«Луч-5Б» спроектирован на основе негерметичной платформы «Экспресс-1000АМ». Его стартовая масса составляла 1297 кг. Габаритные размеры аппарата —- 6212х20821x11670 мм, гарантийный срок активного существования —- 10 лет, мощность системы электропитания —- 2.2 кВт.

Точность удержания орбитальной позиции спутника по долготе равна ±0.2°, точность ориентации по тангажу ±0.1°, по крену ±0.1°, по рысканью ±0.2°.
«Луч-5Б» создан по модульному принципу и состоит из модуля служебных систем (МСС, или платформа «Экспресс-1000АМ») и модуля целевой аппаратуры (МЦА). Конструкция обоих модулей и новые технические решения, использовавшиеся при их производстве, детально описаны в НК №2, 2012, с.23–24.

Появление буквы М в названии платформы «Экспресс-1000АМ» неслучайно. Первоначально «Луч-5Б» должен был лететь с «Экспрессом-МД2», причем первый располагался бы на втором. Но в 2010 г. Казахстан запретил использовать трассу полета РН «Протон-М» на наклонение 48°. Переход на разрешенную трассу на наклонение 51° привел к необходимости «облегчить» комбинации аппаратов. В результате «Лучу-5Б» подобрали другого попутчика —- «Ямал-300К». Но теперь «Луч-5Б» стал несущим спутником, поэтому потребовалось переделать конструкцию модулей МСС и МЦА, усилив их центральной цилиндрической анизогридной сетчатой композитной трубой из высокомодульного угольного волокна.

Масса МЦА составляет 513 кг. На нем установлена следующая полезная нагрузка:

• развертываемая приемопередающая остронаправленная перенацеливаемая параболическая антенна абонентского направления S-диапазона;
• развертываемая приемопередающая остронаправленная перенацеливаемая параболическая антенна абонентского направления Ku-диапазона;
• приемопередающая остронаправленная перенацеливаемая параболическая антенна магистрального направления Ku-диапазона;
• передающая антенна СДКМ абонентского направления L-диапазона;
• приемная антенна СДКМ магистрального направления Ku-диапазона.

В результате КА имеет пять ретранслирующих стволов, информация о которых приведена в табл. 2.

Табл. 2. Характеристики ретрансляторов спутника «Луч-5Б»

Диапазон частот, ГГц	Полоса частот, МГц	Зоны обслуживания антенн	Эквивалентная изотропно излучаемая мощность стволов, дБ-Вт	Добротность стволов, дБ/К
2.2/11	16	±0.475°; ±1.5°	39.1	7.2
14/2	10	±1.5°; ±0.475°	42.4	2.5
15/11	80х2	±0.192°; ±1.5°	39.1	24.1
14/13	34	±1.5°; ±0.192°	59.6	2.5
14/1.5	4	±8.5°	30.9	5

На «Луч-5Б» планировалось установить лазерный терминал для ретрансляции высокоскоростных потоков целевой информации со спутников ДЗЗ на наземные пункты в оптическом диапазоне. Он создавался в рамках опытно-конструкторской работы (ОКР) «Лань». Однако терминал на «Луч-5Б» так и не попал. Не исключено, что это было связано с трудностями при отработке системы лазерной связи на РС МКС (НК №11, 2012, с.13; НК №12, 2012, с.20).

9 ноября начался перевод «Луча-5Б» в рабочую точку 16° з.д. системы «Луч» и спустя месяц спутник стабилизировался в ней. Управление аппаратом осуществляется из ЦУП-Л в городе Королёв (Московская область).

Перспективы системы «Луч»

За прошедший год в МКСР «Луч» произошли следующие изменения (табл. 3). «Луч-5А» проходит летно-конструкторские испытания. С декабря 2011 г. по май 2012 г. он находился в точке 58.5° в.д., где защищал орбитально-частотный ресурс для казахстанского спутника связи «КазСат-3» производства ИСС, запуск которого намечается в 1-м квартале 2014 г.

После этого «Луч-5А» был переведен в рабочую точку 95° в.д. системы «Луч», где пребывает с июня по настоящее время и также защищает орбитально-частотный ресурс. В ноябре генеральный конструктор и генеральный директор ИСС Николай Тестоедов сообщил, что в конце года «Луч-5А» планируется отправить на защиту еще одной рабочей точки МКСР «Луч» —- 167° в.д.

По его словам, в точку 95° в.д. теперь намечается доставить аппарат «Луч-5В», который будет запущен вместе с «КазСатом-3». Таким образом, в 2014 г. все три рабочие точки системы «Луч» будут заняты спутниками-ретрансляторами «Луч-5».

Табл. 3. Спутники-ретрансляторы «Луч-5»

Название	Дата запуска	Точка стояния	Сроки эксплуатации
Луч-5А	11.12.2011	58.5° в.д. 95° в.д. 167° в.д.	12.2011 — 05.2012 06.2012 — 11.2012 С 12,2012 по н/в
Луч-5Б	11.2012	16° з.д.	С 12.2012 по н/в
Луч-5В	2014	95° в.д.	Планируется

«Луч-5В» будет практически «близнецом» «Луча-5А». На нем установят: две развертываемые приемопередающие антенны S- и Ku-диапазона; приемопередающую антенну Ku-диапазона; приемную и передающую антенны S-диапазона; приемную (P-диапазон) и передающую (L-диапазон) антенны для ретрансляции информации с платформ сбора данных системы «Планета-С» Росгидромета и сигналов с аварийных радиобуев системы КОСПАС/SARSAT; приемную (Ku-диапазон) и передающую (L-диапазон) антенны СДКМ.

Основной проблемой МКСР «Луч» остается отсутствие абонентской аппаратуры ретрансляции (ААР) на РС МКС, РН, РБ и низкоорбитальных пилотируемых и автоматических КА. Иными словами, спутники «Луч-5А» и «Луч-5Б» запущены, но передавать через можно пока только данные системы «Планета-С» и сигналы систем КОСПАС/SARSAT и СДКМ.

Николай Тестоедов сообщил, что отработка взаимодействия аппаратов «Луч-5» с подвижными объектами, в том числе РС МКС и низкорбитальными КА, намечается в 2013 г. При этом на корабли «Союз» и «Прогресс» планируется устанавливать ААР низкой информативности S-диапазона единой командно-телеметрической системы «Сигнал», на РС МКС —- ААР средней информативности Ku-диапазона бортовой радиотехнической системы «Поток».

В конце января 2012 г. на совещании у начальника Управления технической политики и качества Роскосмоса Михаила Хайлова отмечалось: использование ААР системы «Луч» на РН при пусках с космодромов Байконур и Плесецк нецелесообразно, так как прием телеметрической информации в реальном масштабе времени обеспечивается наземными средствами. Вместе с тем признавалось, что она необходима при пусках РН с космодрома Восточный и будет создана с использованием научно-технических заделов по ААР «Сигнал», «Поток» и БРМ-SK.

Что касается разгонных блоков, то к 2014 г. предприятие «Российские космические системы» должно создать опытный образец ААР БРМ-SK для ретрансляции телеметрии с разрабатываемого Центром Хруничева кислородно-водородного РБ тяжелого класса (КВТК). На совещании было предложено оценить возможность его применения на имеющихся РБ.

На нем также решили провести в рамках ОКР «Луч-Абонент» разработку унифицированной ААР системы «Луч» для передачи в S-диапазоне телеметрии с РН и РБ на наземные пункты. Эта аппаратура будет создаваться в двух модификациях (низко- и высокоскоростная) и использоваться на РН типа «Союз-2» и «Ангара» и РБ типа ДМ, «Фрегат», КВТК и «Волга». Низкоскоростную ААР предлагается облетать на «Фрегате».

«Ямал-300К»: многострадальный «связник»

Телекоммуникационный аппарат «Ямал-300К» спроектирован и произведен ИСС в кооперации с российскими и зарубежными предприятиями по заказу российского оператора спутниковой связи ОАО «Газпром космические системы» (ГКС) в рамках ФКП на 2006--2015 гг.

Он предназначен для предоставления услуг фиксированной связи, телевещания и высокоскоростного доступа в Интернет на территориях России, стран СНГ, Европы и Ближнего Востока. Аппарат позволит создавать сети VSAT, организовывать спутниковый широкополосный доступ и магистральные линии связи, обеспечивать общероссийское и региональное телевидение распределительного типа и непосредственного приема.

История появления «Ямала-300К» была очень сложной и богатой на события. Ее началом можно считать подписание соглашения 18 августа 2005 г. на международном авиационно-космическом салоне МАКС-2005 в Жуковском между РКК «Энергия» и компанией «Газком» (ныне —- ГКС) о создании двух спутников связи «Ямал-300». По ряду причин в 2008 г. контракт между «Газкомом» и «Энергией» был расторгнут.

Но оператору позарез нужны были спутники! И на помощь пришло ИСС, которое предложило разместить полезные нагрузки двух «Ямалов-300» на одном аппарате. Так и родился «Ямал-300К». Контракт на его постройку между ИСС и ГКС вступил в силу 17 июля 2009 г.

«Ямал-300К» создан на базе негерметичной платформы «Экспресс-1000НТА». Его масса при старте —- 1870 кг, срок службы —- 14.5 лет, мощность, выделяемая на полезную нагрузку, —- 5.6 кВт. Точность удержания КА в рабочей точке по наклонению и долготе —- 0.05°, точность ориентации его осей —- 0.1°.
Конструктивно спутник делится на модуль служебных систем (МСС, или платформа «Экспресс-1000НТА») и модуль полезной нагрузки.

В разработке и изготовлении конструкции и систем МСС участвовали те же самые предприятия, что и в создании КА Amos-5 и Telkom-3. Их список и особенности платформы даны в НК №2, 2012, с.25.

А вот с МПН связана одна интересная особенность. Дело в том, что ГКС выступает в проекте «Ямал-300К» в роли не только заказчика, но и разработчика и поставщика бортовых ретрансляционных комплексов БРК-1 и БРК-2 и бортовой аппаратуры служебного канала управления. Поэтому 4 августа 2009 г. данное оборудование, которое до этого находилось в «Энергии», было доставлено в ИСС для адаптации к новой платформе.

В состав БРК-1 входят:

• приемопередающая раскрываемая двухзеркальная антенна C-диапазона (в форме эллипса размером 2200х2000 мм) с фиксированным контурным лучом («Российский луч»), охватывающим всю видимую территорию России и прилегающих стран;
• приемопередающая раскрываемая антенна Ku-диапазона (эллипс 2200х2000 мм), имеющая фиксированный луч («Северный луч 1») с контурной диаграммой направленности, покрывающий всю видимую территорию России и прилегающих стран;
• глобальная антенна радиомаяка C-диапазона.

В состав БРК-2 входят:

• передающая антенна Ku-диапазона с фиксированным эллиптическим лучом («Северный луч--2»), охватывающим Европейскую часть России;
• приемная антенна Ku-диапазона;
• приемопередающая грегорианская перенацеливаемая антенна Ku-диапазона (диаметр 820/320 мм);
• глобальная антенна радиомаяка Ku-диапазона.

Антенны изготовлены канадской компанией MacDonald, Dettwiler and Associates, электронные приборы и компоненты БРК —- немецкой Tesat-Spacecom и японской NEC Toshiba Space Systems.

В итоге полезная нагрузка спутника содержит восемь транспондеров C-диапазона и 18 транспондеров Ku-диапазона (табл. 4). Полоса пропускания каждого транспондера —- 72 МГц. Выходная мощность каждого передатчика: 110 Вт (С-диапазон), 150 Вт (Ku-диапазон).

Как сообщил генеральный директор ГКС Дмитрий Севастьянов, 10% спутниковой емкости «Ямала-300К» предоставят компании «Газпром», остальное будет сдаваться в аренду.

К 30 ноября «Ямал-300К» добрался до рабочей точки 90° в.д. Его летные испытания рассчитаны на 35 дней. Спутник управляется из ЦУПа ГКС, построенного в 2009--2010 гг. в городе Щёлково (Московская область). Резервный пункт управления находится поблизости —- в поселке Долгое Ледово.
ГКС застраховал запуск «Ямала-300К» и его орбитальную эксплуатацию в течение года.

Табл. 4. Характеристики ретрансляторов спутника «Ямал-300К»

Диапазон	Количество транспондеров	Эквивалентная изотропно излучаемая мощность в пике луча, дБ/Вт	Добротность в пике луча, дБ/К
C-диапазон («Российский луч»; области А и В)	8	47.0; 45.0	+2.5; —0.2
Ku-диапазон («Северный луч 1»; области A, B, C1 и C2)	6	51.0; 46.0; 43.0; 43.0	+4.0; +0.5; —3.0; —3.0
Ku-диапазон («Северный луч 2»)	9	48.5	+1.5
Ku-диапазон (перенацеливаемый луч)	3	51.0	+4.0

Будущее группировки ГКС

По состоянию на 30 ноября орбитальная группировка компании «Газпром космические системы» состояла из четырех аппаратов: «Ямал-201» и «Ямал-202» (их срок службы истекает в 2015 г.), «Ямал-300К» и Astra 1F (табл. 5).

В августе 2010 г. после выработки технического ресурса спутник «Ямал-102» был выведен из группировки.

В августе 2011 г. аппарат Astra 1F был арендован у глобального спутникового оператора SES на период до ввода в эксплуатацию «Ямала-402». Его перевели из точки 19.2° в.д. в 55° в.д. для обслуживания Европейской части России и Западной Сибири.

По словам генерального конструктора ГКС Николая Севастьянова, в ближайший год компания намечает запуск двух спутников: «Ямал-402» —- 8 декабря 2012 г., «Ямал-401» —- в августе 2013 г. Последний в будущем заменит «Ямал-201».

Николай Николаевич отметил, что в начале 2013 г. ГКС планирует объявить конкурс на создание аппарата «Ямал-601», который заменит «Ямал-202». На нем помимо «традиционных» транспондеров, возможно, установят полезную нагрузку Ka-диапазона.

Табл. 5. Телекоммуникационные спутники компании ГКС

	Дата запуска	Ракета-носитель	Точка стояния	Полезная нагрузка	Примечание
Ямал-101	06.09.1999	Протон-К	49° в.д.	10 С (1)	Отказал после запуска
Ямал-102			90° в.д.	10 С (1)	Выведен из эксплуатации 09.08.2010
Ямал-201	24.11.2003	Протон-К	90° в.д.	9 С, 6 Ku (2)
Ямал-202			49° в.д.	18 С (2)
Astra-1F	09.04.1996	Протон-К	55° в.д.	16 Ku (4)	Арендован у SES с августа 2011 г. до ввода в эксплуатацию «Ямала-402»
Ямал-300К	03.11.2012	Протон-М	90° в.д.	8 С, 18 Ku (2)	Проходит летные испытания, после запуска «Ямала-401» планируется перевод в точку 163.5° в.д.
Ямал-402	08.12.2012	Протон-М	55° в.д.	12 Ku (2); 18 Ku (1); 16 Ku (3)
Ямал-401	Август 2013 г.	Протон-М	90° в.д.	17 С, 18 Ku (2); 18 Ku (1)
Ямал-601	После 2015 г.		49° в.д.
Полоса пропускания транспондера: (1) —- 36 МГц; (2) —- 72 МГц; (3) —- 54 МГц; (4) —- 26 МГц

По материалам Роскосмоса, ИСС, ГКНПЦ имени М.В.Хруничева, ГКС и РКК «Энергия»

Загрузил (PDF, 3 МБ)