Состояние и перспективы развития средств космической видовой радиолокационной разведки западноевропейских стран (2017)
А. Бабурин,
доктор технических наук, профессор;
А. Пахомова, кандидат технических наук,
старший научный сотрудник
Космическая видовая радиолокационная разведка (РЛР) является одним из основных видов технической разведки, обеспечивающих наблюдение за территориями и акваториями, а также за размещенными на них объектами в любое время суток и при любых погодных условиях. Данные видовой РЛР дополняют данные оптоэлектронной разведки. РЛР используется для решения широкого круга военных задач, а также задач политического и экономического характера.
 |
| Космические средства видовой радиолокационной разведки и наблюдения за земной поверхностью |
 |
| Основные варианты построения перспективных систем РЛР |
 |
| Режимы съемки действующих и перспективных космических аппаратов ФРГ |
В последнее десятилетие отмечен существенный рост количества военных и коммерческих спутников РЛР, что позволило военным ведомствам различных государств развертывать собственные системы и заказывать радиолокационные снимки у гражданских операторов систем аналогичного назначения.
Космическая видовая РЛР ведется с использованием РСА, которая обеспечивает формирование изображений в радиочастотном диапазоне волн по отраженным зондирующим сигналам РЛС, установленных на космических аппаратах (КА). Среди европейских стран, средствами такой разведки, обладают Германия и Италия. Кроме того, Европейское космическое агентство (ЕКА) реализует программу наблюдения за земной поверхностью с использованием космических РСА.
В Германии существуют две системы РЛР; военного назначения SAR-Lupe и двойного назначения на базе КА TerraSAR-X и TanDEM-X. В Италии применяется система военного назначения Cosmo-Skymed (CSK). ЕКА использует систему РЛР Sentinel-1 для съемки земной поверхности по программе "Коперник".
Германские системы РЛР находятся в эксплуатации 11 и 10 лет при плановом сроке пять и десять, что указывает на необходимость их замены. Расчетный срок активного существования итальянской системы также завершен. Эксплуатация КА Sentinel-1 ЕКА, начавшаяся в 2014 и 2016 годах, будет продолжаться не менее семи лет. В связи с этим в обеих странах ведется разработка систем РЛР нового поколения.
Основными целями совершенствования систем видовой космической РЛР являются;
- обеспечение возможности выбора районов наблюдения за счет комбинирования различных режимов съемки;
- повышение частоты обзора при улучшенном пространственном разрешении;
- максимальное улучшение пространственного разрешения в детальном режиме;
- обеспечение возможности получения дополнительных данных за счет комбинирования снимков, сделанных в разное время из различных точек наблюдения, с разными характеристиками радиосигналов.
Для достижения указанных целей в период с 2007 по 2014 год рассматривалось несколько вариантов перспективных систем РЛР.
|
Таблица 1 Основные ТТХ действующих систем космической видовой РЛР |
|||
| Наименование КА (государственная принадлежность) | Количество КА в системе (годы запуска) | Ширина полосы (по азимуту и по дальности), км | Лучшее (по режимам) пространственное разрешение (по азимуту и по дальности), м |
| SAR-Lupe (Германия) | 5 (2006-2008) | 5,5x5,5 | 0,5x0,5 |
| TerraSAR-X, TanDEM-X (Германия) | 1 (2007) 1 (2010) |
3,7x7,5 | 0,24x0,85 |
| Cosmo-Skymed (Италия) | 4 (2007-2010) | 10x10 | 0,5x0,5 |
| Sentinel-1 (ЕКА) | 2 (2014, 2016) | 80x80 | 5x5 |
Кроме того, в рамках международного сотрудничества изучалась возможность совместного применения действующих и перспективных систем несколькими странами. В частности, ведутся работы по программе "Международная система космического наблюдения" (MUSIS - Multinational Space-based Imaging System), предусматривающая использование полученных национальными средствами изображений различными странами (Францией, Италией, Испанией, Бельгией, Германией, Грецией, Польшей и Швецией), в том числе не обладающими собственными средствами наблюдения.
В период до 2010 года рассматривался вариант запуска испанского КА PAZ, аналогичного по своим техническим характеристикам КА TerraSAR-X, созданного тем же разработчиком (компанией "Астриум", в январе 2014 года переименована в Airbus Defense and Space) по заказу испанского министерства обороны. Однако в связи с изменением международной обстановки уже подготовленный к запуску ракетой-носителем "Днепр-1" КА PAZ не был выведен на околоземную орбиту российской стороной в 2014 году. Его вывод запланирован на 2017 год, когда срок эксплуатации действующих КА TerraSAR-X/ TanDEM-X подойдет к концу. С учетом сложности реализации программы многонациональной системы наблюдается тенденция приоритетного развития национальных систем космической разведки и наблюдения.
Перспективными национальными системами космической РЛР, планируемыми к вводу в действие в 2017-2020 годах, являются системы второго поколения SARah Германии и CSG Италии. Основой для существенного наращивания их возможностей является увеличение ширины полосы радиосигнала, установленной Международным союзом по электросвязи для работы космических РСА дистанционного зондирования Земли, до значения 1,2 ГГц.
Перспективная система Германии SARah разрабатывается для замены системы из пяти КА S AR-Lupe. В 2018-2019 годах планируется вывести на орбиты три аппарата видовой РЛР этой системы. В двух из них будет использоваться технология действующих КА SAR-Lupe (разработанных корпорацией ОНВ System AG), а третий будет создан концерном "Астриум Гмбх" на основе опыта разработки КА TerraSAR-X и TanDEM-X. В связи с этим не исключено, что по своим характеристикам новый аппарат, разрабатываемый для системы SARah этим концерном, будет аналогичен КА TerraSAR-X NG, описание которого приведено далее.
|
Таблица 2 Предполагаемые характеристики режимов съёмки перспективных КА РЛР системы "CSG" |
||||
| Назначение | Режим съемки | Разрешение (по азимуту х по дальности), м | Ширина полосы съемки (по азимуту х по дальности), км | Вид поляризации |
| Военное | Прожекторный кадровый 1А | Линейная | ||
| Прожекторный кадровый 1 В | Ортогональная поляризация | |||
| Военное и гражданское | Прожекторный кадровый 2 А | 0,35x0,48 | 3x8 | Линейная |
| Прожекторный кадровый 2В | 0,63x0,63 | 10x10 | Кросс-поляризация | |
| Гражданское | Маршрутный | 3x3 | 40x10 | Линейная и кросс-поляризация |
| Маршрутный, с изменением поляризации | 12x5 | 30x30 | Кросс-поляризация | |
| Маршрутный, с круговой поляризацией | 3x3 | 40x16 | Кросс-поляризация с одновременным приемом разных линейных поляризаций | |
| Обзор со сканированием | 20x4 | 100x100 | Линейная | |
| 40x6 | 200x200 | Кросс-поляризация | ||
С учетом увеличения ширины полосы радиосигнала, предназначенного для наблюдения Земли с использованием РСА, до 1,2 ГГц (на 600 МГц больше, чем ранее), согласно мнению исполнительного вице-президента по системам связи, разведки и безопасности германской корпорации "Эрбас дифенс энд спейс" появляется возможность получения радиолокационных изображений с разрешением 0,25 м.
Перспективные КА двойного назначения 2-го поколения TerraSAR NG (TSX-NG, TerraSAR-X2) Германии разрабатывались и широко рекламировались концерном "Эрбас дифенс энд спейс Геоинтеллидженс/Инфотерра Гмбх (ранее Infoterra GmbH, Astrium Geo-Information Services). Они предназначались сначала для дополнения, а затем для замены действующих аппаратов TerraSAR-X и TanDEM-X в рамках программы WorldSAR.
Возможности новых КА предполагалось существенно повысить по сравнению с действующими за счет применения новых антенн с цифровым управлением их диаграммой направленности. Планируемое пространственное разрешение в прожекторном (телескопическом) кадровом режиме аппарата TerraSAR NG должно было составить менее 0,25 м. Указанное значение пространственного разрешения по азимуту было реализовано в одном из экспериментальных режимов работы аппарата TerraSAR-X.
Ранее новые РСА намечалось устанавливать на КА второго поколения TerraSAR NG, для которых предусматривалось несколько режимов, как уже апробированных так и дополнительных: маршрутного обзора (StripMap), обзора со сканированием (TOPS), широкозахватного сканирования (ScanSAR) и прожекторного кадрового (SpotLight).
|
Таблица 3 Основные характеристики прожекторного кадрового режима перспективного КА РЛР системы CSG |
|
| Характеристика | Значение |
| Несущая частота, ГГц | 9,6 (с возможностью увеличения до 12 ГГц) |
| Ширина полосы съемки | Программируемая |
| Виды поляризации | Линейная, кросс-поляризация, круговая |
| Площадь антенны, м2 | 7,5 |
| Количество приемопередающих модулей | По 1 280 для горизонтальной и вертикальной поляризаций |
| Длительность импульса, мс | 5-100 (программируемая) |
| Частота повторения импульсов, Гц | 500-7000 (программируемая) |
К преимуществам КА нового поколения разработчики относят:
- повышенное пространственное разрешение;
- несколько режимов работы;
- повышенную радиометрическую чувствительность;
- возможность наблюдения за движущимися целями;
- уменьшенное пороговое значение эффективной площади рассеяния (ЭПР) до значений менее 0,1 м2 (- 23 дБ/м2);
- возможность работы с несколькими комбинациями поляризаций;
- наличие режима обнаружения надводных целей;
- способность работать в системе с другими КА.
Более простой и быстрый доступ к данным предполагалось осуществить путем увеличения количества приемных пунктов и распределенной обработки данных.
КА TerraSAR NG намечено вывести на солнечно-синхронную круговую орбиту высотой 514,8 км с наклонением
97,44° и периодом обращения 94,85 мин в 2018-2019 годах.
Перспективная система CSG Италии разрабатывается по заказу национального космического агентства и министерства обороны страны.
По данным зарубежных научных и технических обзоров и публикаций итальянская система космической РЛР второго поколения Cosmo-Sky Meddi Seconda Generazione (CSG) будет состоять из двух КА, планируемых к запускам в 2018 и 2019 годах.
Новые аппараты предполагается запустить на одинаковые солнечно-синхронные круговые орбиты с высотой 619,6 км, наклонением 97,86°, периодом обращения 97,1 мин и периодичностью повторения подспутниковой трассы через 14,8 сут. Оба будут расположены в одной плоскости орбиты с разносом на 180°.
Основными преимуществами системы второго поколения CSG по сравнению с возможностями системы первого поколения Cosmo-Skymed (CSK) являются:
- значительное улучшение пространственного разрешения;
- многообразие режимов прожекторной съемки;
- новые варианты маршрутного режима с кросс-поляризацией и линейной поляризацией;
- улучшение разрешения в режиме обзора со сканированием;
- совершенствование организации заказов и доставки изображений потребителям.
Сверхвысокое разрешение достигается за счет использования всех частот спектра сигнала для каждого угла визирования, а также улучшения возможностей электронного управления диаграммой направленности антенны по азимуту.
Благодаря внедрению новых режимов предполагается обеспечить одновременное наблюдение двух объектов с высоким разрешением.
Таким образам, в результате введения в эксплуатацию новых систем видовой космической РЛР Германией и Италией возможности/получения видовой разведывательной информации существенно возрастут, по разрешению приблизившись к возможностям оптоэлектронной разведки при снятии ограничений на требуемую освещенность и погодные условия съемки.