В мирное время наиболее близкий доступ к любым объектам на поверхности земли и воды обеспечивает космическая разведка. Параметры траектория движения КА (высота ор­биты, угол ее наклонения относительно экватора Земли) со средствами разведки на борту оп­ределяются направлением и скоростью вывода ракеты - носителя. Для вывода КА на около­земную поверхность ему нужно при запуске сообщить первую космическую скорость у по­верхности Земли не менее 7,91 км/с. При этой скорости орбита круговая. Чем выше скорость, тем больше высота орбиты. Минимальная высота ограничена тормозящим действием остат­ков атмосферы и составляет 130-150 км. При второй космической скорости более 11,186 км/с К А может выйти из сферы действия тяготения Земли.

В зависимости от скорости и направления выведения КА располагаются на низких круго­вых, высоких эллиптических, геостационарных орбитах (см. рис. 14.4).

                 

Рис. 14.4. Виды орбит КА.

Низкие круговые орбиты - наиболее распространенные орбиты разведывательных спут­ников, так как они позволяют им приблизиться к объекту на минимально-допустимое расстоя­ние. От этого расстояния зависит время нахождения («жизни») КА. С уменьшение высоты орби­ты увеличивается торможение КА остатками атмосферы и сокращается время его существова­ния на орбите. Противоречие между временем пребывания на орбите низколетящего КА и стремлением приблизить средства добывания информации к ее источникам решается путем создания маневрирующих спутников. Например, разведывательный КА фотографической раз­ведки США Keyhole-11А может маневрировать на орбите по заданной программе или команде с Земли: он снижается до высоты 120-160 км, делает детальные фотоснимки в видимом и ближнем ИК-диапазонах с разрешением до 10 см, после чего поднимается на большую высоту (до 1000 км), ведя с ней обзорное наблюдение. Передача информации на наземный пункт прие­ма производится по радиоканалу непосредственно или через спутник-ретранслятор.

Однако низкоорбитальные КА, пролетая с большой скоростью над поверхностью Зем­ли, наблюдают объект или осуществляют перехват его радиосигналов в течение очень корот­кого времени (единицы минут). Период вращения КА вокруг Земли Т_ка в минутах в зависи­мости от высоты орбиты h можно оценить по формуле:

T_Ka*To(l+h/R₃)^3/2, где R₃= 6372 км - радиус Земли;

То = 84,4 мин - период обращения гипотетического КА по круговой орбите с радиусом, равным радиусу Земли (h=0).

В табл. 14.2 приведены некоторые значения Т_ка, рассчитанные по этой формуле.

Таблица 14.2.

 

h, км	100	200	300	400	500	1000	5000	10000	35870	50000	100000
Тка, мин.	86,4	88,4	90,4	92,5	94,5	105	201,2	349	1440 (24 ч)	2231	5784

Из этой таблицы видно, что на малых высотах период вращения КА равен приблизи­тельно 1,5 часа. Однако из этого не следует, что КА будет находиться над одним и тем же районом через каждые 1,5 часа. Из-за вращения Земли вокруг оси на каждом очередном вит­ке КА будет пролетать над новым районом Земли и только через сутки ситуация повторится.

Возможности просмотра различных районов Земли зависят от угла наклона плоскости орбиты К А относительно плоскости экватора Земли. Если КА расположен на круговой по­лярной орбите, то его средства могут периодически просматривать всю поверхность Земли. Например, одновременная работа 2-х спутников (с высотой орбит 1000-1400 км и наклоне­ниями, близкими к 90°) позволяет просматривать район земного шара с интервалом в 6 ч. Для КА на солнечно-синхронной орбите (с наклонением приблизительно 97°) характерно постоянство высоты Солнца в районе фотосъемки. С повышением высоты орбиты, как сле­дует из таблицы, период вращения К А увеличивается и при h около 36 тыс. км он равен пе­риоду вращения Земли.

Когда плоскости орбиты КА и экватора Земли совпадают (i=0°), то КА расположен на геосинхронной орбите и постоянно «висит» над одним и тем же районом Земли. Будучи расположенным в плоскости экватора Земли средства добывания КА не «видят» из-за кри­визны Земли ее северные (более 70 градусов широты) районы. Это обстоятельство и большая удаленность КА от поверхности Земли существенно ограничивают возможности геостацио­нарных спутников наблюдением ярких источников света (например, факелов ракет при пус­ке) и перехватом достаточно мощных радиосигналов.

Промежуточное положение занимают К А на высоких эллиптических орбитах (см. рис. Ь\Ю- Системы космической связи на эллиптических орбитах позволяют осуществлять радио и телевизионное вещание на всей территории России. Типовая орбита соответствует эллипсу с перигеем (наименьшим расстоянием до поверхности Земли - 400-460 км) и апоге­ем (наибольшим расстоянием - до 60000 км).

Для добывания информации на КА устанавливаются различные средства добывания (фото, телевизионного и радиолокационного наблюдения, радио и радиотехнической развед­ки). Аппаратура современных разведывательных низкоорбитальных К А обладает высокими возможностями. Наибольшее разрешение обеспечивают КА фоторазведки. Установка на КА аппаратуры обзорной разведки позволяет производить съемку поверхности Земли в полосе шириной до 180 км при линейном разрешении на местности 2,5-3,5 м. Опознаются объекты размером 12,5-35 м. Детальная фоторазведка обеспечивает полосу съемки шириной 12-20 км, разрешение на местности 0,3-0,6 м (для маневрирующих - до 0,1 м) и опознавание объектов размером 1,5-6 м.

Космическая разведка США имеет на вооружении разнообразные разведывательные системы: специализированные (фото, оптико-электронные, радио и радиотехнические, радио­локационные) и комплексной разведки, например, фотографирование и перехват радиотехни­ческих сигналов. По мере прогресса в миниатюризации средств добывания доля комплексных систем возрастает. При наблюдении за наземными объектами из космоса разрешение аэрофо­тоаппаратов, установленных на КА, ограничивается не только разрешением объективов и фотопленки или иных светочувствительных элементов, но и турбулентностью атмосферы, Атмосфера представляет собой неоднородную среду распространения света, различные об­ласти которой имеют динамически изменяющуюся плотность воздуха и, следовательно, раз­ные оптические свойства, в том числе и коэффициент преломления. Изменение оптических свойств атмосферы во время экспозиции приводит к размыванию границ деталей изображе-

ния. В результате этого разрешение фотоаппаратов КА из-за турбулентности атмосферы со­ставляет около 8 см. Компенсация искажений среды в принципе возможна с помощью адап­тивной оптики, способной изменять кривизну поверхности линзы или зеркала в соответствии с изменением оптических свойств среды распространения.

Таким образом, космическая разведка обеспечивает наиболее близкий и безопасный для органа добывания доступ к защищаемым объектам и в силу этого обладает достаточно высокими показателями по разрешению и достоверности получаемой информации.

В то же время космическая разведка имеет ряд особенностей, которые облегчают зада­чу защиты информации на объекте. Кратковременность нахождения низкоорбитального КА над защищаемыми объектами, возможность точного математического расчета характеристик орбит и моментов времени пролета спутников над защищаемыми объектами позволяют приме­нять простые, но эффективные меры по защите информации. Эти меры противодействуют, прежде всего, выполнению временного условия разведывательного контакта - возможности наблюдения за объектом в момент пролета КА над ним.

 

Ниже приведены некоторые ориентировочные сведения по космическим средствам разведки, взятые из открытых источников.

Оптико-электронная разведка ведется одним-двумя ИСЗ «Кихоул». ИСЗ «Кихоул» предназначен для периодического наблюдения за состоянием важнейших объектов и за группами известных объектов, накопления сведений о них, отслеживания возможных изменений в состоянии, а также для ведения срочной разведки отдельных объектов в критических ситуациях.

Передача команд управления работой бортовой аппаратуры на ИСЗ, а также данных разведки в наземный центр управления, приема и обработки информации осуществляется через спутники-ретрансляторы СДС. При пролете разведывательных ИСЗ над всей территорией России обеспечивается непрерывная связь между разведывательными ИСЗ и ИСЗ ретрансляторами.

Для ИСЗ «Кихоул» средняя высота выбрана таким образом, чтобы обеспечить большой срок существования ИСЗ на орбите без проведения частых коррекций орбиты.

Прием и воспроизведение на фотопленке данных разведки, переданных по радиоканалу, производится приблизительно через 1.5-2 часа после съемки.

Технические характеристики ИСЗ оптико-электронной разведки приведена в табл. 3. [15, 16].

Радио- и радиотехническая разведка из космоса ведется с целью добывания данных о местоположении, режимах работы и параметров сигналов РЭС, для перехватов сигналов радиотелеметрической аппаратуры и средств связи.

Таблица 3

 

Параметры орбиты	Значения характеристик
	ИСЗ «Кихоул»	ИСЗ-ретрансляторы СДС
Высота перигея, км Высота апогея, км Наклонение, град Период обращения, мин	270 1000 97.5 98.0	740 39600 63.5 68.8

 

Основные ТТХ средств космической Р и РТР приведены в табл.4 [15,16].

Спутники РТР серии «Феррет» после отделения от носителя с помощью собственного двигателя переводятся на полярную квазикруговую орбиту.

Передача разведывательной информации с ИСЗ «Феррет» осуществляется по радиоканалу.

 

 

 

Таблица 4

 

Наименование характеристики	«Феррет» РТР	«ССУ» РР и РТР на океан. ТВД	«Джампсит» РР и РТР	«Аквакейд» РР и РТР	«Вортекс» РР и РТР
Высота перигея, км	700	круговая 1100	700	36000	36000
Высота апогея, км	800		39000	38000	38000
Наклонение, град	94-96.6	63,7	63	3- 4	5-7
Период обращения, мин	94,7-97,6	108	720 (12 ч)	24ч.	24ч.
Количество ИСЗ на орбите	2-3	2-3	1-3	4 и более	4 и более
Высота ведения разведки, км	700-800	1100	10000- 39000	35000- 38000	35000- 38000
Продолжительность приема сигналов	до 7 мин.	до 15 мин.	8 час.	Круглосуточно	Круглосуточно
Частота обзора в сутки	4	8	2
Точность определения координат, км	10-20	20-40	50-100	50-100	50-100
Диапазон разведуемых частот, МГц	30-40000	30-40000	30-40000	30-40000	30 - 40000
Чувствительность приемника, дБ/Вт*Гц-1	-195	-195	-195	-198	-198
Средний коэффициент усиления антенны, дБ	3-4	3-4	12 в метр 45 в сант. диапазон	15 в метр 65 в сант. диапазон	15 в метр 65 в сант. диапазон

 

РР и РТР с ИСЗ «ССУ» ведется в целях слежения за надводными кораблями (НК) и подводными лодками (ПЛ) в мировом океане. Запускается 3 ИСЗ «ССУ», которые при выходе на орбиту разносятся на небольшие расстояния друг от друга (40-30 км по глубине и 3 - 45 км по фронту), образуя пеленгаторную базу.

Спутники «Джампсит» предназначены для ведения РР и РТР. Они запускаются на вытянутые эллиптические орбиты с апогеем 39000 км и перигеем 700 км. Время ведения разведки на одном витке составляет 8 часов. Система из 2-3 ИСЗ позволяет обеспечить круглосуточное наблюдение за излучениями РЭС.

Для ведения РР и РТР используются квазигеостационарные ИСЗ «Аква-кейд» и «Вортекс», которые обеспечивают перехват сигналов радиотехнических средств, радиорелейных, тропосферных и некоторых УКВ каналов связи гражданского и военного назначения, телеметрической информации, а так же получение координатно-временных данных об источниках радиоизлучений [15].

Частотный диапазон разведки от 30 до 40 000 МГц. Выбор района разведки осуществляется за счет управляемого дрейфа ИСЗ на орбите и поиск сигналов РЭС по направлению путем разворота ИСЗ и электронного сканирования ДНА.

Для ведения видовой РЛР из космоса используются КА типа «Лакросс», на которых устанавливаются однопозиционные многолучевые РЛС с синтезированной апертурой в сантиметровом диапазоне и однопозиционные одно-лучевые РЛС бокового обзора с синтезированной апертурой в дециметровом диапазоне [15, 16].

Основные данные по КА «Лакросс» и его аппаратуре приведены в  табл. 5.

Таблица 5

 

Наименования характеристик		Значения характеристик
Тип орбиты		квазикруговая
Высота перигея, км		600
Высота апогея, км		700
Наклон орбиты, град		57
Период обращения, мин		98,5
Количество ИСЗ на орбите		2 и более
Рабочая длина волны		3,5 ; 5,2 и 23,2 см
Линейное разрешение, м	Обзорный, режим	3-15 м
	Детальный режим	1,0м

 

Обнаружение пусков стратегических ракет осуществляется с помощью космической системы «Имеюз».

Основные ТТХ космической системы раннего обнаружение пусков стратегических ракет приведены в табл. 6 [17, 18].

Главная задача системы - предупреждение о ракетном нападении.

В мирное время эта система широко используется для разведки испытательных пусков ракетного оружия России.

В состав системы входят: постоянно действующие ИСЗ «Имеюз» на геостационарной орбите, главный центр обработки и управления (ЦОУ) системы, 2 наземных комплекса с ЦОУ и постами приема информации.

Передача разведывательной информации осуществляется по радиоканалу через ИСЗ связи «ДСЦС-2» и «Интелсат».

Для ведения оптико-радиационной разведки используется космическая система «Навстар-2» с аппаратурой разведки «Иондс». Аппаратура «Иондс» обеспечивает получение данных об энергетических и пространственно-временных характеристиках всех видов излучений, сопутствующих ядерным процессам, в инфракрасном, видимом, ультрафиолетовом, рентгеновском и y-диапазонах длин волн [19].

Орбитальная группировка космической системы состоит из 24 КА «Навстар-2». Высота круговой орбиты составляет 20200 км. Наклонение плоскости орбиты 55°. Максимальная возможная продолжительность непрерывного наблюдения за объектом - 24 часа. Минимальная обнаруживаемая мощность ядерного взрыва равна 50кТ. Среднеквадратическое отклонение определения эпицентра ядерного взрыва составляет 1,5-2 км. Данные разведки передаются в центр сбора и обработки данных по радиоканалу в реальном масштабе времени.

Таблица 6

 

Наименование характеристик	Значения характеристик
Высота орбиты ИСЗ «Имеюз», км	36000 (стационарная)
Зона   возможного   обнаружение   пусков ракет одним ИСЗ по широте и долготе от подспутниковой точки, град	±90°
Точность определения координат ракет, км	2.5-3
Время и способ доставки информации	По радиоканалу в масштабе  времени, близком к реальному
Тип разведывательной аппаратуры	Оптико-электронная
Скорость вращения ИСЗ, об/мин	6
Длина   волны    максимальной    чувствительности, мкм	2.7
Предельная    разрешающая    способность ИК телескопа	порядка 1 км
Диапазон частот радиопередатчиков, МГц	2100-2900

 

Возможности ведения разведки из космоса существенно расширяю в связи с реализацией программы создания и эксплуатации пилотируемых космических аппаратов многоразового использования типа «Шаттл». В ближайшем будущем планируется выводить с их помощью на орбиты разведу тельные ИСЗ [20].

Аппаратура КА «Шаттл» предназначена для получения изображений космических, воздушных, морских и наземных объектов в радио, инфракрасном, видимом диапазонах электромагнитных волн, а также для ведения визуально-оптической разведки различных объектов и химической разведки в призер слое атмосферы. Данные разведки передаются по радиоканалу через ретрансляторы. Тип орбиты - эллиптический (апогей 300-650 км, 200-450 км). Наклон плоскости орбиты 57°.

В перспективе предполагается использование телевизионной аппаратуры разведки совместно с радиолокационной и инфракрасной на спутниках космической системы разведки объектов на морских ТВД. Основное назначение этой системы - наблюдение за перемещением надводных корабли мировом океане и обнаружение ПЛ в погруженном состоянии.

Разведывательная информация должна передаваться потребители в масштабе времени, близком к реальному. Периодичность разведки интересуемых районов составляет 7-8 часов.

По предварительным данным, телевизионная аппаратура, устанавливаемая на ИСЗ морской разведки, должна обеспечивать работу в спектральном диапазоне 0.5 - 1.1 мкм, полосу захвата 200 км и разрешение на местности 10 - 15 м при освещенности 20000 лк. На спутниках этой системы предполагается также установка телевизионных камер ночного видения, обеспечивающих ведение разведки при уровне освещенности 10^-3 – 10^-5 лк.

В США ведутся работы по дальнейшему развитию и совершенствованию фотографических средств космической разведки. Особенностью этих средств является возможность передачи разведывательной информации радиоканалу и получение ее потребителем   в масштабе времени, близком к реальному.

Разведывательные ИСЗ с аппаратурой фоторазведки предполагается выводить на полярные орбиты обеспечивающие просмотр полосы шириной 20 - 50   км с разрешением на местности 0.8 - 1.0 м.

Использование, для ретрансляции лазерных средств связи обеспечив высокую скорость передачи информации и высокую помехозащищенность.