Первым направлением космической разведки стали системы оптического наблюдения, явившиеся логическим развитием аэрофотосъемки.
Еще за 4 месяца до заявления Эйзенхауэра о намерении США запустить научный искусственный спутник Земли в течение Международного геофизического года, в марте 1955 г. ВВС США при финансовой поддержке ЦРУ объявили конкурс предложений по созданию «Стратегической спутниковой системы» для получения детальных изображений земной поверхности.
Из трех прорабатывавшихся технических решений – телевизионной съемки, фотографирования с проявлением пленки на орбите и фотосъемки с возвращением экспонированной пленки на Землю – наилучшую детальность изображений обещал последний способ. Правда, в отличие от остальных, он требовал не только обеспечения заданной ориентации аппарата на орбите, но и решения проблемы его безопасного возвращения на Землю. Основные технические задачи, которые требовалось решить для получения детальных изображений Земли совпадали, таким образом, с ключевыми проблемами создания пилотируемых космических аппаратов.
В США создание пилотируемых кораблей не было поручено ВВС, а стало задачей гражданского космического ведомства – НАСА; в результате американские космические корабли и разведывательные спутники разрабатывались различными подрядчиками.
В Советском Союзе до конца 50-х гг. был только один Главный конструктор по космической технике и обе задачи не только могли, но и ввиду ограниченных по сравнению с США производственных возможностей должны были решаться в рамках одной программы.
В 1958 г. ОКБ-1 приступило к эскизному проектированию ориентируемого корабля-спутника для полета с человеком на борту. В отличие от американского «Меркурия» советский корабль делался полностью автоматическим, что можно объяснить целым рядом причин: неизученностью воздействия невесомости на организм человека, историческими особенностями советской ракетной промышленности, не связанной с авиационной так тесно, как в США. Но, как бы то ни было, включение человека только в резервный контур управления космическим кораблем с самого начала делало возможным двойное применение аппарата и показательно, что принятый постановлением ЦК и Совмина план работ по космонавтике на 1960 г. предусматривал «разработку ориентируемого спускаемого спутника, для полета человека и задач наблюдения земли» [1] (выдел. авт.).
Запуски первых американских спутников с аналогичными «задачами наблюдения» вызывали у советского руководства, мягко говоря, негативную реакцию. Хрущев язвительно высказывался о «людях, подглядывающих в чужую спальню» и угрожал, что спутники-шпионы постигнет та же участь, что и самолет-разведчик U-2, сбитый 1 мая 1960 г. Тем не менее, ВВС США придерживались принципа «на-кась, выкуси» и наряду с программой «Дискаверер», формально предусматривавшей только обработку техники космической фотосъемки и возвращения с орбиты, в конце 1960 г. начали запуски спутников SAMOS, открыто предназначавшихся для ведения обзорной фоторазведки.
Разгневанное советское руководство настойчиво требовало в ООН запретить шпионаж из космоса. Учитывая, что к спутникам-шпионам причислялись даже первые американские метеоспутники «Тирос», передававшие грубые телеизображения облачного покрова, возникали опасения, что СССР потребует запретить вообще все космические полеты – ведь любой спутник на околоземной орбите обязательно будет пролетать над территориями других государств.
Советская позиция изменилась только в 1963 г. после создания собственных разведывательных спутников.
Первым советским фоторазведчиком стал «Космос-4», выведенный на орбиту 26 апреля 1962 г. и через 3 суток совершивший объявленную посадку в заданном районе.
С июля по декабрь 1962 г. еще 4 спутника «Космос» были запущены с Байконура носителями A-1 на орбиты, аналогичные орбитам пилотируемых «Востоков». все они были возвращены по прошествии 4 или 8 суток, но в отличие от «Космоса-4» о посадках этих, как и сотен последовавших за ними возвращаемых спутников официально не объявлялось.
Созданные на базе кораблей «Восток» автоматические аппараты, получившие название «Зенит», на несколько десятилетий стали основой систем космической фоторазведки. За это время они неоднократно модернизировались и приспосабливались к конкретным задачам, таким, как обзорная съемка больших площадей, детальное фотографирование районов особого интереса, стереоскопическая съемка, однако, базовая конструкция сохранилась на протяжении более 30 лет. (рис. 2.1).
Наблюдаемые различия длительности полетов, параметров орбит, частот передачи и кодировки телеметрической информации и позывных поисковых радиомаяков
[10]позволили западным аналитикам выделить три основных варианта фоторазведчиков «востоковского» типа, называемых «поколениями», а также ряд более мелких модификаций.
Спутники первого поколения запускалось теми же ракетами-носителями и на такие же орбиты, что и пилотируемые «Востоки». Начиная с «Космоса-12» в декабре 1962 г. установилась типичная продолжительность полетов, равная 8 суткам, а частота запусков возросла к 1964 г. до 9 в год. В конце того же 1964 г. наблюдался и первый инцидент в этой программе, когда «Космос-50» по завершении 8-суточного полета не был возвращен, а взорвался на орбите.
Можно только гадать, был ли это взрыв самой тормозной установки или преднамеренное уничтожение спутника после ее отказа для предотвращения возможного при неконтролируемом сходе аппарата с орбиты попадания секретного оборудования в чужие руки.
Второе поколение фоторазведывательных спутников связывается с началом эксплуатации в 1963 г. ракеты-носителя «Союз». Носитель «Союз» отличается от предшествовавшего носителя «Восток» более мощной третьей ступенью, позволившей увеличить массу выводимого на орбиту груза с 4750 до 5500 килограммов
[11], что давало возможность установить более совершенную фотоаппаратуру.
Первый спутник, запущенный ракетой «Союз», «Космос-22», вернулся на Землю через 6 суток, но в последующих полетах спутники второго поколения использовали ту же 8-суточную схему, что и первое поколение. При этом высота орбиты подбиралась так. чтобы каждый спутник, совершая по 16 витков в сутки, на 8-й день полета проходил вдоль той же наземной трассы, что и в первый, обеспечивая равномерное покрытие всей охватываемой полосы широт за время полета.
С 1966 г. для запусков фоторазведывательных спутников стали использоваться также стартовые комплексы близ Плесецка Архангельской области, построенные в 1957—59 гг. для боевого дежурства МБР Р-7 [5,6]. Это позволило повысить количество пусков до 20 и более в год, причем если с Байконура фоторазведчики выводились на орбиты с наклонением 65 (и, реже, 51,8 градусов), то расположение северного полигона позволяло запускать их также на орбиты с наклонениями 72—73 и 81 градус, покрывающие все населенные районы Земли.
Поскольку скорость прецессии орбиты зависит от ее наклонения (приложение 1), для каждого использовавшегося наклонения подбирались несколько различающиеся высоты орбит, с тем, чтобы обеспечить повторение наземной трассы по прошествии 7 суток.
В 1966 г. было зафиксировано появление второго варианта спутников второго поколения, отличающегося характером телеметрических сигналов. Расширение его применения совпадает по времени с прекращением использования первого поколения (см. табл. 2.4), а поскольку первая разновидность второго поколения предположительно обеспечивала более высокое разрешение, чем спутники первого поколения, считается, что второй вариант предназначался для менее легальной съемки [7]. Такая прямолинейная логика может иметь мало общего с реальностью, поэтому принятое разделение второго поколения на спутники «высокого» и «низкого» разрешения следует воспринимать только в изложенном выше смысле.
Различение спутников первого и второго поколений не составляло проблемы, поскольку третьи ступени носителей «Восток» и «Союз» различаются по длине почти в 3 раза и легко отличимы по видимому блеску.
Кроме того, пока спутники оптической разведки выводились «Востоками» и «Союзами» параллельно, эти носители запускались на несколько отличающиеся наклонения. Так, с Байконура спутники первого поколения выводились на орбиты с наклонением 51,2—51,3 градуса, а второго – 51,8 градуса, а с Плесецка – 64.6 и 65,6 градуса соответственно. Такое различие не имело практического значения для задач самих спутников и могло быть объяснено только использованием различных стартовых площадок, отстоящих друг от друга на несколько десятков километров. Хотя «Востоки» и «Союзы» используют одинаковые стартовые комплексы, разные площадки могли быть лучше приспособлены для обслуживания различающихся третьих ступеней того или иного носителя.
С 1968 г спутники стали оснащаться дополнительным двигательным отсеком, установленным на сферическом спускаемом аппарате с противоположной стороны от приборно-агрегатного отсека (рис. 21). Такая компоновка впервые использовалась на пилотируемых кораблях «Восход», но там резервная ДУ просто дублировала основной тормозной двигатель, тогда как на спутниках третьего поколения дополнительная установка использовалась для коррекции орбиты.
Возможность корректировать орбиту в ходе полета, продемонстрированная впервые «Космосом-228», позволяла компенсировать тормозящее воздействие атмосферы и, следовательно, использовать орбиты с более низким перигеем, обеспечивающим более высокое наземное разрешение. Кроме того, начиная с «Космоса-251», КДУ использовалась и для временного снижения орбиты, обеспечивающего ежесуточное повторение наземной трассы в течение нескольких дней. Стабилизация трассы повышает вероятность съемки лежащих вдоль нее районов, но ограничивает охват остальной территории. Такое маневрирование показывает, что целью съемки является конкретная область особого интереса и соответствующие спутники классифицируются как предназначенные для детальной фоторазведки.
На некоторых спутниках, предназначавшихся, видимо, для съемки с относительно низким разрешением, «носовые» двигательные установки заменялись отсеком вспомогательной полезной нагрузки. В ряде случаев дополнительная нагрузка использовалась для испытания новых приборов и научных исследований, что особо отмечалось в соответствующих сообщениях ТАСС.
Эти спутники, использовавшиеся с 1968 по 1978 г. сначала относились к третьему поколению, поскольку типичная длительность их полетов, так же как и у маневрирующих спутников, составляла не 8, а 12 суток [7]. В более поздних источниках они называются «вторым поколением с увеличенной продолжительностью [8], исходя из того, что их телеметрические сигналы передаются в режиме времяимпульсной модуляции (PDM), тогда как остальные спутники третьего поколения используют либо импульсную кодировку (типа азбуки Морзе), либо двухтоновые сигналы.
Отметим, что деление на поколения и варианты довольно условно, тем более, что все три поколения используют одну базовую конструкцию, а на различия в маневренности, формате телеметрии и поисковых радиомаяков, которые могут отражать конструктивные особенности, накладываются различия в параметрах орбит и вариации длительности полета, связанные с конкретными задачами каждого полета.
Так, с 1971 г. один-два раза в год стали запускаться аппараты, подобные по телеметрии маневрирующим спутникам третьего поколения, но не маневрирующие. Стабильное и небольшое число запусков привело к предположению, что в отличие от продолжавших использоваться неманеврирующих спутников с времяимпульсной модуляцией эти аппараты предназначены в основном для картографической съемки.
Продление орбитального существования спутников третьего поколения до 14 суток позволило с 1976 г изменить профиль обзорных полетов, осуществлявшихся ранее спутниками первого и второго поколений. Предназначающиеся для общего обзора спутники 3 поколения в течение первых суток полета выводятся на рабочие орбиты с апогеем 415 км. Высота перигея подбирается в зависимости от наклонения так, что за один виток трасса спутника смещается относительно земной поверхности на 23,3 градуса (для используемых наклонений перигей меняется от 324 до З56 км). Это обеспечивает возвращение ее к исходной точке через 201 виток по прошествии почти 13 суток, и как раз в этот момент спутник возвращается на Землю.
Меньшее расстояние между соседними витками, чем в применявшейся ранее 7-суточной схеме покрытия позволяет, не теряя полноты охвата, использовать более ДЛИННОФОКУСНУЮ оптическую систему, обладающую меньшим полем зрения, но дающую белее высокое разрешение. Сохранение же прежней оптической системы означало бы улучшение охвата за счет перекрытия соседних полос наблюдения. Вероятно, именно это и используется в действительности, т к. в описанной схеме наблюдения трассы суточных витков каждый день проходят посередине между витками предыдущего дня [9].
Такие спутники получили название спутников «промежуточного разрешения» чтобы отличать их от спутников «высокого разрешения», стабилизирующих свою трассу для наблюдения конкретных районов и неманеврирующих спутников «низкого разрешения».
В 1984 г были проведены эксперименты по «орбитальному хранению» спутников промежуточного разрешения до выполнения ими штатного обзорного полета. «Космос-1587» и «Космос-1613» после выведения на переходную орбиту оставались там не 8,5 оборота, как обычно, а 183,5. По прошествии более 11 суток они были переведены на обычные рабочие орбиты и возвращены в конце 207-виткового цикла. Помимо точного совпадения хода обоих полетов, преднамеренность операции была видна и в том, что стартовали оба спутника на час с лишним позже остальных аппаратов данного типа, но за счет более длительного полета посадка произошла в обычных условиях освещенности [10].
С 1975 г. спутники третьего поколения стали запускаться на приполярные орбиты с наклонением 81,3 градуса, которое в 1980 г. было заменено на 82,3 градуса. В сообщениях ТАСС об этих запусках указывалось, что «поступающая информация передается в Государственный научно-исследовательский и производственный центр «Природа» для обработки и использования».
Эти аппараты, носившие название «Фрам», были доработаны для ведения многозональной, спектрозональной и цветной съемок в целях изучения природных ресурсов [10а]. Однако, они по-прежнему могли использоваться и для обзорной разведывательной съемки и имеющиеся данные не позволяют с уверенностью судить, каким же образом распределялись, возможности этих спутников между военными и народнохозяйственными задачами.
Подобно спутникам обзорной разведки, «народнохозяйственные» спутники 3 поколения в течение первых суток полета выводились на рабочие орбиты, обеспечивавшие замыкание наземной трассы к моменту возвращения спутника через 13—14 суток. Средняя высота полета составляла обычно 265—275 км либо 220—230 км, при этом трасса повторялась через 207 или 209 витков соответственно. Отдельные спутники – не чаще раза в год – выводились и на более высокие орбиты, достигавшие 340—390 км.
Спутники, запускаемые с 1979 г. на более круглые орбиты с орбитами высотой от 250 в перигее до 280 км в апогее, с 1989 г. стали официально именоваться «Ресурс Ф» и получаемые ими изображения с 1987 г. предлагаются зарубежным пользователям на коммерческой основе. О спутниках, не укладывающихся в орбитальные параметры «Ресурсов Ф» и объявленное суммарное количество их запусков, никаких подробностей не известно. По-видимому, они отличались от «Ресурсов Ф» только комплектацией бортовой оптической аппаратуры и к настоящему времени, возможно, уже выведены из эксплуатации (последний запуск состоялся в июле 1989 г. под именем «Космос-2029»).
Кратковременность полетов спутников, созданных на основе «Востока», вынуждала запускать их в огромных количествах. К середине 70-х осуществлялось по 30—35 запусков ежегодно, но даже при такой интенсивности суммарное время полета фоторазведывательных спутников едва достигало 400 суток в год. При возникновении же международных кризисов интервалы между запусками приходилось еще сокращать, доводя частоту пусков, вероятно, до предела производственных возможностей.
Так, во время советско-китайского конфликта на о. Даманский с 25 февраля по 25 апреля 1969 г. стартовало 10 фоторазведывательных спутников, а когда в конце лета 1969 г. возник новый конфликт на о. Гольдинский, еще 15 спутников было запущено на протяжении менее 3 месяцев [11].
Другим недостатком аппаратов «востоковского» типа является то, что получить и проанализировать изображения можно только после завершения полета и возвращения фотоаппаратуры с отснятой пленкой на Землю. С этой точки зрения даже двухнедельный срок полета спутника в критических условиях оказывался неприемлемо долгим. Так, для отслеживания обстановки на Ближнем Востоке в ходе арабо-израильской войны в октябре 1973 г. Советскому Союзу пришлось запустить 3 фоторазведчика с интервалом в 3 дня и каждый из них вернуть через 6 суток.
Возможно, этот опыт заставил ускорить разработку следующего поколения разведывательных спутников, первый представитель которого вышел на орбиту два года спустя.
«Космос-758», стартовавший с Плесецка 5 сентября 1975 г., был, как и предыдущие фоторазведчики, запущен носителем «Союз», однако уже эксцентрическая орбита с апогеем 350 и перигеем 180 километров и новым наклонением 67,2 градуса не позволяла отнести его ни к одной их известных ранее групп. Он провел на орбите 20 дней, выполнив при этом ряд маневров, свидетельствовавших о значительно большем запасе характеристической скорости, чем у спутников третьего поколения, и 25 сентября взорвался, вероятно при попытке очередного включения двигателя.
Продолжение запусков подтвердило появление нового, четвертого по принятой классификации, поколения фоторазведывательных спутников. Спутники 4 поколения выводятся на характерную опорную орбиту высотой 170—180 на 350—360 километров. Малая высота перигея требует регулярных коррекций для компенсации сопротивления атмосферы и удержания спутника на орбите. Соответствующие включения двигателя используются одновременно и для коррекции дрейфующего аргумента перигея, чтобы сохранить его над нужной широтой при благоприятной для съемки освещенности.
В ходе полета спутники могут временно опускать перигей ниже 160 километров. Подобно спутникам детальной фоторазведки 3 поколения, они стабилизируют таким образом свою суточную трассу относительно земной поверхности и обеспечивают повторные наблюдения заданных районов в течение нескольких последовательных дней при одновременном улучшении разрешения. Повторные прохождения обычно осуществляются в течение 3 суток, после чего аппарат возвращается на исходную орбиту и продолжает прерванное глобальное наблюдение.
В подобных случаях рассмотрение стабилизированной трассы спутника дает 16 точек, над которыми располагаются перигеи его ежесуточных витков. Большинство из них оказывается над территорией СССР или над океаном, а один из немногих оставшихся можно определить как цель съемки, учитывая условия освещенности и возможные текущие особенности международной обстановки.
Типичная продолжительность полетов спутников 4 поколения сначала составляла 30 суток. В начале 80-х гг. она возросла до 45 суток, а в последующие несколько лет достигла 55—59. Полномасштабная эксплуатация системы началась в 1981 г., когда частота пусков увеличилась до 10 в год и спутники начали сменять друг друга, обеспечивая почти непрерывное нахождение на орбите по крайней мере одного из них (см. табл. 2.2).
В том же 1981 г. помимо полетов с целью детальной фотосъемки спутники, относимые к 4-му поколению, стали выводиться и на менее вытянутые орбиты высотой от 200 до 300 километров, позволяющие предположить ведение обзорной съемки. Такие запуски осуществляются, только с Байконура в среднем раз в год. Полеты проводятся, как правило, весной и длятся меньше остальных – сначала 4-6 недель, а в последнее время – 6-7 недель.
В мае 1988 г группа западных журналистов была приглашена на Байконур с целью рекламы советской ракетно-космической техники и наблюдала «обычный запуск искусственного спутника Земли». Сам спутник, получивший обозначение «Космос-1944», показан не был, но было объявлено, что он предназначен для обзорного картографирования [12], а после запуска выяснилось, что он, относится именно к вышеописанной группе.
Очевидно, эти спутники сменили ранее использовавшиеся для общей картографической съемки неманеврирующие СПУТНИКи третьего поколения, последний из которых был запущен в январе 1982 г.
При длительности полетов спутников 4 поколения до полутора-двух месяцев по крайней мере часть получаемой информации должна была передаваться на Землю в ходе полета. Поэтому когда Кеттерингская группа зафиксировала глубоко модулированные радиосигналы, передаваемые ими на частоте 240 МГц, они были связаны с ретрансляцией изображений на Землю.
Это мнение подтверждается недавним заявлением советских разработчиков, что «до 1980 г. цифровые сканирующие приемники с передачей изображения по радиолинии использовались только спутниками военного наблюдения» [13]. Отсюда следует, что на спутниках четвертого поколения (появившихся в 1975 г.) не только была применена ретрансляция изображений по радиоканалу, но и использовались фотоприемники с зарядовой связью, обеспечивающие получение изображения в удобной для последующей обработки цифровой форме.
Однако помимо связываемой с передачей изображений трансляции на УВЧ, от спутников 4 поколения время от времени фиксируются также стандартные УКВ сигналы поисковых маяков. Такие сигналы обычно принимаются на 9-й и 18-й день полета и свидетельствуют о периодическом возвращения на Землю объектов, которые считаются капсулами с отснятой пленкой [14].
Советские спутники четвертого поколения представляются таким образом аналогами американских спутников типа Big Bird, которые оборудовались одновременно оптическими системами для обзорного наблюдения с радиопередачей изображения и для получения детальных снимков, возвращаемых на Землю в капсулах.
Различие профилей полета этих двух типов заключается в том, что по течении расчетного срока пребывания на орбите советские спутники не разрушаются в атмосфере, как американские, а совершают посадку на территории СССР. Долгое время полагалось, что спутники четвертого поколения, «Биг Берд», сводятся с орбиты для затопления несгоревших обломков в океане. Однако в 1988 г. удалось зафиксировать сход с орбиты «Космоса-1942», который был направлен в обычный район приземления советских пилотируемых кораблей [14]. Возвращение спутников 4 поколения преследует, очевидно, цель повторного использования дорогостоящей фотоаппаратуры и, частично, бортовой электроники.
Говоря об аналогии между советскими спутниками 4 поколения и американскими Big Bird, уместно напомнить, что сама система «Биг Берд» была у ВВС США резервным проектом для прорабатывавшейся с 1965 г. пилотируемой разведывательной станции MOL (Manned Orbiting Laboratory). В тот же период КБ Челомея спроектировало аналогичную орбитальную пилотируемую станцию (ОПС) «Алмаз»
[12]. В 1969 г. проект «МОЛ» был отменен, как неоправданное дублирование станции НАСА «Скайлэб», и ВВС США воспользовались запасным вариантом, разработав автоматические спутники КН-9, ставшие известными как «Биг Берд». В СССР же пилотируемые разведывательные станции дошли до стадии летных испытаний. Челомею «только» запретили использовать для доставки экипажей собственные транспортные корабли и заставили поделиться своими заготовками с королевской фирмой, которая сделала из них «гражданские» «Салюты» [15].
В отличие от последних, «Алмазы» выводились на значительно более низкие орбиты высотой от 220 до 250 км. Установка на борту фотокамеры со «складной» оптикой, обеспечивающей фокусное расстояние 10 метров [16] и постоянная ориентация станций на Землю системой электромеханической стабилизации однозначно говорили о предназначении «Алмазов» для детальной разведывательной съемки. Отснятую пленку предполагалось проявлять на борту станции, после чего экипаж должен был просмотреть ее и передать наиболее интересные кадры по телевизионному каналу. Остальная пленка возвращалась на Землю в капсуле, отделявшейся от станции в ходе полета [15].
Первый «Алмаз», названный официально «Салютом-2», был запущен 3 апреля 1972 г., но вышел из строя еще до старта корабля с экипажем. 28 апреля ТАСС объявил, что «программа полета завершена», опустив дежурное слово «успешно» и 28 мая станция упала в океан вблизи Австралии.
Последующие станции данного типа, ставшие известными как «Салют-3» и «Салют-5», были выведены на орбиты в 1974 и 1976 гг. Из 5 запущенных к ним кораблей «Союз» только три смогли состыковаться и доставить на станции экипажи, проработавшие в общей сложности 80 суток.
В 1978 г. работы по пилотируемым «Алмазам» были прекращены. Предпочтение было отдано автоматическим системам – по-видимому, именно вышеописанным спутникам четвертого поколения.
Использование для запуска спутников 4 поколения носителя «Союз», применявшегося и для предшествовавших типов фоторазведчиков, свидетельствует в пользу того, что это поколение также разработано Куйбышевским ЦСКБ, ответственным как за выпуск носителей «Восток» и «Союз», так и аппаратов на базе корабля «Восток». Однако запас автономности и характеристической скорости спутников четвертого поколения означает, что конструктивно они имеют мало общего с «востоковскими» предшественниками.
В западной литературе распространено мнение, что спутники 4 поколения созданы на базе корабля «Союз», вызванное прежде всего сходством требований к двигательной системе. Автору это представляется не очевидным, т к. именно двигательные установки являются причиной многочисленных аварий спутников 4 поколения, не наблюдаемых в пилотируемых полетах. Уже то, что два из трех первых спутников в 1975—76 г. взорвались на орбитах, свидетельствует об использовании новой ДУ. Ее очевидная модернизация в середине 80-х, когда ресурс спутников 4 поколения был продлен до двух месяцев, снова привела к тому, что почти ежегодно один из спутников взрывается на орбите. (В 1991 г. очередную аварию, возможно, удалось предотвратить, досрочно возвратив «Космос-2149» после 40 суток полета).
Компоновка спутников 4 поколения остается неизвестной. Можно сказать лишь, что их масса не превосходит 7 тонн, которые носитель «Союз» способен вывести на низкую орбиту, а конструкция включает солнечные батареи, необходимые при полетах длительностью полтора-два месяца.
Пятое поколение советских спутников оптической разведки отсчитывают от стартовавшего в декабре 1982 г. «Космоса-1426». Выведенный с Байконура носителем «Союз» на орбиту с уникальным наклонением 50,6 градуса «Космос-1426» провел на ней 67 суток – на 17 суток дольше тогдашнего рекорда длительности спутников 4 поколения. В течение полета он выполнил 10 коррекций траектории, поддерживая ее перигей на высоте 200—210 км в условиях благоприятной освещенности. 5 марта «Космос-1426» исчез с орбиты, хотя естественное падение было исключено.
Все последующие спутники пятого поколения запускаются на орбиты с наклонением 64,8 градуса и заметно более круглые, чем у «Космоса-1426». В отличие от спутников 4 поколения они не используют свою маневренность для временного снижения орбиты, постоянно сохраняя ее почти круговой и поддерживая высоту в довольно узком диапазоне. Примерно раз в две недели по мере снижения перигея до 220, а апогея до 260 км, производится двухимпульсный маневр, поднимающий орбиту до номинальной с перигеем около 240 и апогеем около 285 км. При этом аргумент перигея постоянно поддерживается близким к 90 градусам, т е. перигей находится над наиболее северными из достигаемых спутниками районов.
Длительность полетов спутников пятого поколения составляет 6—8 месяцев, а в 1987 г. «Космос-1881» установил рекорд долгожительства советских фоторазведчиков, равный 259 суткам. Благодаря этому уже с августа 1986 г, удалось обеспечить постоянное присутствие на орбите как минимум одного спутника пятого поколения. Непрерывность была нарушена очевидными неполадками в ходе полета «Космоса-1936», вызвавшими в мае 1988 г. его возвращение всего через 7 недель после старта и годичный перерыв в дальнейших запусках.
Тем не менее, уже сейчас можно утверждать, что штатный режим эксплуатации данной системы предусматривает постоянное нахождение на орбите двух спутников. Начиная с «Космоса-1770 и -1810» в 1986 г., во всех случаях, когда два спутника пятого поколения оказываются на орбитах одновременно, плоскости их орбит отстоят друг от друга ровно на 91 градус.
Точно такая же конфигурация из двух взаимно перпендикулярных околокруговых орбит с 1976 г. используется американскими спутниками КН-11, осуществляющими обзорное наблюдение с передачей в реальном масштабе времени цифровых изображений, получаемых электронно-оптическими приемниками с зарядовой связью.
О том, что спутники пятого поколения также должны передавать получаемые изображения по радиоканалу, говорит уже продолжительность их полетов в совокупности с отсутствием видимых признаков возвращения на Землю чего-нибудь вещественного. В отличие от всех предыдущих фоторазведчиков, Кеттерингской группе до сих пор не удалось зафиксировать не только сигналов возвращаемых капсул, но и вообще каких-либо радиопередач спутников пятого поколения. Это может объясняться ретрансляцией информации с помощью остронаправленной антенны через спутники связи или сбросом ее только при прохождении над территорией СССР.
Передача через спутники предпочтительнее, т к. позволяет наземным службам получать изображения в реальном масштабе времени, но трудности, наблюдаемые при использовании геостационарных ретрансляторов для орбитальных станций «Мир» и «Алмаз», могут означать, что такая методика еще недостаточно отработана. Тем не менее, разведка США утверждает, что СССР обладает возможностью получать спутниковые изображения в близком к реальному масштабе времени и «движется к созданию систем наблюдения в реальном времени» [17].
Ввод в эксплуатацию долгоживущих спутников 5 поколения, видимо, стал причиной сокращения обзорных полетов спутников 3 поколения, и полного прекращения их в 1990 г. За счет этого общее количество запусков фоторазведывательных ИСЗ с 1984 г. начало уменьшаться, в то время как их суммарный годовой налет продолжал расти.
Последним новшеством в советской программе, связываемой с оптической разведкой, стал «Космос-2031», запущенный 18 июля 1989 г. Выведенный с Байконура на орбиту с наклонением 50,6 градуса, использовавшимся до этого лишь дважды, причем последний раз – столь же непонятным «Космосом-1426», он не походил по поведению ни на спутники четвертого, ни пятого поколений. После 44 суток пребывания на орбите, в течение которых «Космос-2031» выполнил 9 маневров, была предпринята попытка возвратить его, но она не удалась, и при прохождении над стандартным районом посадки аппарат был взорван [10].
Необычно и то, что запуск «Космоса-2031» заслужил отдельного описания в журнале ВВС «Авиация и космонавтика», где утверждалось, что он является «первым из новой серии космических аппаратов для научных исследований» [18].
Возможно, именно этот запуск послужил основанием для упоминаний о «спутниках шестого поколения», хотя на это звание имеются более ранние претенденты.
В 1986—87 гг. несколько спутников были выведены на низкие орбиты ракетами «Зенит». Один из них, «Космос-1871» был официально признан неудачным и через 10 суток после старта неуправляемо упал с орбиты. Показательно, что этот аппарат был одним из менее чем десяти советских спутников, выведенных на орбиту с обратным вращением. Наклонение свыше 90 градусов имеет смысл только для сохранения постоянных условий освещенности во время полета, и такие солнечно-синхронные орбиты с 1966 г. используются почти всеми американскими фоторазведчиками.
Поскольку высота, при которой достигается солнечная синхронность орбиты, очень сильно зависит от наклонения, точно определить расчетную высоту орбиты «Космоса-1871» не представляется возможным. Тем не менее, наклонение его переходной орбиты – 97 градусов – больше соответствует американским фоторазведчикам «Биг Берд» и KH-11, работающим на высотах от 160 до 500 км, а не летающим на высотах от 700 до 1200 км спутникам метеорологического наблюдения и дистанционного зондирования, которые используют наклонения 98-99 градусов.
Все остальные спутники, выведенные «Зенитом» на низкие орбиты, имели наклонения 64.8 градуса, однако ТАСС указал, что «Космос-1873» аналогичен «Космосу-1871». Поскольку обнародованные планы создания систем дистанционного зондирования предусматривают запуски «Зенита» на солнечно-синхронные орбиты не ранее 1993 г, рассмотренные пуски трудно объяснить иначе, чем испытаниями нового типа спутников оптической разведки. Аппараты, масса которых превышала грузоподъемность носителя «Союз» (объявленная масса «Космоса-1871» составляла 10 тонн), возможно, разрабатывались уже не ЦСКБ Д. Козлова, а, например, НПО «Южное», изготовляющим сами РН «Зенит». Последнее обстоятельство, кстати, могло бы способствовать прекращению программы после первых неудач.
Наиболее важным показателем систем космической съемки помимо временного охвата является пространственное разрешение, определяющее минимальный размер различимых на поверхности Земли деталей. Понято, что ни одна сторона не желает раскрывать реальных возможностей слежения за противником и не показывает своих разведывательных снимков.
Наиболее детальные из доступных изображений земной поверхности получаются установленными на спутниках «Ресурс Ф» камерами СА-20М (КФА 1000) с фокусным расстоянием 1 м. и размером кадра 300х300 мм. Эти снимки имеют пространственное разрешение 6—8 метров [19], которое последующей обработкой может быть улучшено до 2—4 метров, но уже сам факт их свободного коммерческого распространения подтверждает, что это далеко от предела возможностей военных пользователей.
В 1989 г. тогдашний начальник космических частей А. А. Максимов утверждал, что «космическая разведка делает возможным получение изображений с разрешением до 0,2—0,3 метра» [20]. Американским спутникам КН-11А приписывается способность различать объекты поперечным размером менее 10 см, что по мнению одних экспертов является физическим пределом, устанавливаемым свойствами атмосферы, тогда как другие утверждают, что компьютерное улучшение изображений теоретически не имеет предела разрешения.
Встречая утверждения о способности разведывательных спутников читать номера автомобилей, следует не только помнить, что номера не пишутся на крышах, но и иметь в виду, что линейные протяженные объекты могут разрешаться на снимках, если их поперечный размер составляет всего 5% от элемента разрешения, т е. на снимке, где удается разглядеть, скажем, кабель диаметром 5 сантиметров, точечные объекты будут разрешаться, только если их размер превосходит метр.
Сравнение хронологии использования советских спутников оптической разведки со сменой поколений фоторазведывательных спутников США показывает, что советские системы находятся в эксплуатации дольше, чем американские и новые типы спутников после введения в строй долгое время сосуществуют с предыдущими, не сменяя их сразу, а постепенно вытесняя. Одно из возможных объяснений состоит и том, что системы принимаются недоработанными и годами доводятся уже в ходе эксплуатации. Другой причиной может быть инерционность промышленных предприятий, заинтересованных в продолжительном серийном выпуске уже освоенных аппаратов.
Показательно, что только в 1990-91 гг. стало резко сокращаться использование спутников третьего поколения для ведения детальной фоторазведки, хотя приспособленные для аналогичных целей спутники 4 поколения применяются с 1975 г.
Процесс этот, по всей видимости, стимулировался бюджетными ограничениями, которые Министерство обороны стремилось удовлетворить за счет прекращения эксплуатации более старых систем. Это, однако, отнюдь не означает снижения приоритета фоторазведывательных спутников, что видно уже из того, что уменьшение количества их запусков не сказалось на суммарном налете фоторазведчиков ввиду увеличения среднего времени активного существования.
3.2.2.1 Системы радиопрослушивания
При всей детальности космической фотосъемки оптические изображения выявляют только внешний вид и расположение наблюдаемых объектов. Прослушивание же излучений в радиодиапазоне дает возможность более точно определить назначение военных объектов, их характеристики и режим функционирования. Так, регистрация излучения радиолокационных станций позволяет определить их дальность действия, чувствительность, охватываемый объем, что облегчает создание средств противодействия. Интенсивность радиообмена между штабами и подразделениями вооруженных сил качественно характеризует режим их функционирования, и ее резкое изменение может свидетельствовать о готовящейся перегруппировке сил еще до того, как соответствующие изменения обнаружатся на оптических изображениях.
Отождествление спутников, предназначенных для пассивного прослушивания радиосигналов, значительно сложнее и неопределеннее, чем в случае оптической разведки. Тем не менее, формулируя общие требования к космической системе радиотехнической разведки, можно определить, какие из наблюдаемых спутниковых систем удовлетворяют им наилучшим образом.
Во-первых, задача радиопрослушивания требует глобального охвата, поэтому спутники должны запускаться на орбиты с высоким наклонением. Во-вторых, система должна обеспечивать неоднократное прослушивание каждого района в течение суток, чтобы затруднить меры радиомаскировки. В-третьих, спутники должны летать возможно ниже, чтобы фиксировать слабые сигналы, но достаточно высоко для того, чтобы длительность их орбитального существования превышала ресурс бортовой аппаратуры. (Система коррекции орбиты представляется излишней, т к. спутники радиотехнической разведки принимают сигналы сразу со всей зоны видимости и поэтому не нуждаются в такой точности наведения, как фоторазведчики).
Первая советская космическая система, связываемая с осуществлением радиотехнической разведки, начала развертываться в 1967 г. и в завершенном виде состояла из 4 спутников, обращающихся по околокруговым орбитам средней высотой около 525 км и наклонением 74 градуса, отстоящим друг от друга примерно на 45 градусов по долготе восходящего узла [22]. На такие же орбиты выводились американские спутники радиотехнической разведки, запускавшиеся с 1962 по 1971 г, причем с 1966 г. последние использовали даже то же наклонение – 75 градусов.
Спутники, масса которых могла достигать 1 тонны, запускались с Плесецка носителями С-1 («Космос»), причем замены производились до того, как сопротивление атмосферы сводило предыдущие спутники с рабочей орбиты. С 1970 по 1977 г. ежегодно осуществлялось в среднем по 4 запуска, что соответствует характерному времени активного функционирования около года (см. табл. 2.5) С 1978 г. частота пусков резко упала, и в 1982 г. они полностью прекратились, уступив место новой системе.
Спутники второго поколения начали запускаться уже с 1970 г. и поначалу были приняты за аварийные «Метеоры», поскольку, как и метеоспутники первого поколения, выводились носителями «Восток» на круговые орбиты высотой около 650 км и наклонением 81,2 градуса.
Регулярное появление 1—2 «неудачных «Метеоров» в последующие годы быстро опровергло предположение об авариях. Кроме того, с 1971 г. все «Метеоры» стали запускаться на орбиты высотой около 900 км. Продолжение пусков «Космосов» на прежнюю орбиту некоторое время приписывалось развертыванию специальной военной метеорологической системы, подобной американской системе DMSP, созданной ВВС после того, как гражданские метеоспутники США стали выводиться на более высокие орбиты.
В 1975г. наконец определился интервал между плоскостями орбит в создаваемой системе – 60° вместо 90 у «Метеора». После того, как в 1978 г. все 6 плоскостей были впервые заполнены, система радиотехнической разведки на базе носителей С-1 стала свертываться, и «метеороподобная» группа была окончательно признана вторым поколением спутников радиотехнической разведки [23].
Возможность двухимпульсного выведения на круговые орбиты грузов, неподъемных для С-1, представилась с появлением носителя «Циклон» (F-2). С 1978 г. он тоже стал использоваться для запусков на орбиту высотой 650 км, но с наклонением не 81,2, а 82,6 градуса.
Два из трех таких спутников, запущенных на этапе летных испытаний «Циклона», были объявлены как экспериментальные океанографические. Начиная же с «Космоса-1300», в августе 1981 г. началось формирование группировки, параллельной системе радиоразведки второго поколения.
Наиболее вероятно, что отработка «Циклона» позволила вернуть спутники второго поколения на носители «родной» фирмы, отказавшись от вынужденного использования «Востоков». Различие штатных траекторий выведения и итоговых наклонений орбит не позволяло провести прямую замену спутников в уже созданной группировке. Отчасти поэтому переход от «Востоков» к «Циклонам» растянулся на 2 года, и в процессе его новые спутники выводились на орбиты, отстоящие то на 45, то на 90 градусов друг от друга, прежде чем в 1983 г. стала устанавливаться стандартная конфигурация из 6 орбитальных плоскостей, разнесенных на 60 градусов.
Значительное повышение точности выведения при переходе от «Востока» к «Циклону» позволило понять, что расчетная орбита спутников радиотехнической разведки является кратной, и их трассы должны повторяться через каждые 44 витка, по прошествии 3 суток (для наклонения 82,6 градуса такая кратность достигается при средней высоте орбиты 647 километров).
Система из 6 орбитальных плоскостей с наклонением 82,6 градуса была полностью укомплектована спутниками в 1985 г и с тех пор непрерывно поддерживается в рабочем состоянии. Прием телеметрических сигналов свидетельствует, что в каждой плоскости может одновременно функционировать более одного спутника, следовательно, новые запуски производятся не только для замены вышедших из строя, но и заблаговременно. В последние годы частота запусков резко сократилась, что говорит либо о возросшей продолжительности существования спутников данного типа, либо о создании достаточного их орбитального резерва в предыдущие годы. Если в 1985—88 гг. запускалось в среднем 5 спутников в год, то в 1989 ни одного, а в 1990—91 по одному (см. табл. 2.5).
Последняя на сегодняшний день система, связываемая с ведением глобальной радиотехнической разведки, состоит из спутников, выводимых на круговые орбиты высотой около 850 км и наклонением 71 градуса.
Хотя наклонение орбит этих спутников ниже, чем у предыдущего семейства, охват от полюса до полюса сохраняется благодаря большей высоте полета, а период обращения, составляющий чуть менее 102 минут, обеспечивает почти точное воспроизведение ежесуточной трассы через 14 витков.
Эти обстоятельства позволили уже после первого запуска в сентябре 1984 г. заключить, что данные аппараты представляют собой новое поколение спутников радиотехнической разведки [24]. Перед попыткой запуска аналогичного спутника 27 июля 1991 г. он был впервые официально объявлен как «спутник военно-технического назначения, имеющий целью контроль за выполнением договорных обязательств по проблемам разоружения» [25].
Штатным носителем для спутников этого типа является РН «Зенит», но первые два, «Космос-1603» и «Космос-1656», были запущены в 1984 и 1985 гг. ракетами «Протон» (D-1-e), что, по всей видимости, было связано с запозданием разработки «Зенита», первый испытательный пуск которого состоялся только в апреле 1985 г.
На используемую орбиту высотой 850 км с наклонением 71 градус «Зенит» способен вывести до 10 тонн, что делает аппараты «типа «Космоса-1603» самыми крупными из находящихся сейчас в эксплуатации советских разведывательных спутников
[13].
Уже первые запуски этой серии показали, что спутники выводятся в орбитальные плоскости, отстоящие друг от друга на 45 градусов, и позволили заключить, что полная система должна состоять из 4 аппаратов. До сих пор, однако, одновременно функционировало не более трех. Попытки завершить развертывание системы в 1990 и 1991 гг. были сорваны авариями ракет-носителей, приведшими к гибели двух спутников 4 октября 1990 и 30 августа 1991 г. В начале 1992 г. произошла третья подряд авария «Зенита» с аналогичным спутником [25а].
3.2.2.2 Радиолокационные системы
В отличие от систем пассивного радиопрослушивания, регистрирующих собственные излучения объектов, активные системы сами генерируют облучающий пучок электромагнитных волн, и, принимая отраженные волны, способны фиксировать объекты, соблюдающие радиомолчание. Поскольку отраженный сигнал содержит информацию как о расстоянии до объекта (запаздывание) так и о его относительной скорости (доплеровский сдвиг частоты), обработка радиолокационного сигнала позволяет восстановить изображение местности, хотя и не в видимом, а в радиодиапазоне. Таким образом, с точки зрения заказчика отображающие локаторы ближе к системам оптической разведки.
При этом важно, что радиолокационные системы позволяют получать изображения независимо от условий освещенности и наличия облачности, являющейся главной помехой для оптической съемки.
Однако для получения изображений той же детальности, что и оптическая система, радиолокатор должен был бы иметь антенну, во столько раз превосходящую по размеру объектив оптической системы, во сколько длина используемых радиоволн больше длины волны видимого света. При использовании дециметрового диапазона разница составляет 5 порядков и эквивалентом 10-сантиметровой линзы была бы 10-километровая антенна. Создания реальной антенны таких размеров можно избежать благодаря тому, что используемые при локации электромагнитные волны когерентны. Это позволяет синтезировать во времени искусственную апертуру из последовательных положений одной движущейся по орбите физической антенны и при технически мыслимых размерах антенн приблизить отображающие радары по разрешающей способности к оптическим системам.
Другой критической для космической радиолокации проблемой является энергоснабжение, поскольку потребляемая мощность излучателя пропорциональна четвертой степени рабочей дальности и для питания орбитального радара требуются чрезвычайно большие солнечные батареи, вызывающие значительное аэродинамическое торможение. Потребляемая мощность может быть снижена за счет уменьшения высоты рабочей орбиты, но при этом атмосферное торможение возрастает из-за увеличения плотности среды.
В СССР компромисс был найден на пути использования ядерных энергоустановок. Запуски радиолокационных спутников с ядерными реакторами начались в декабре 1967 г. Они выводились с Байконура ракетами F-1 на круговые орбиты высотой 250—260 км с наклонением 65 градусов. Такая высота обеспечивала достаточную чувствительность локатора, но малое время орбитального существования, поэтому во избежание быстрого падения реактора на Землю спутники по завершении активного существования переводились на орбиту захоронения высотой около 1000 км, где отработавший реактор должен просуществовать от 300 до 600 лет
[14].
Отработка космических ядерных энергоустановок, очевидно, сопровождалась значительными техническими проблемами, вынуждавшими в целях безопасности уводить реакторы на высокую орбиту всего через несколько дней после запуска (см. табл. 2.6).
Начиная с 1974 г. спутники стали летать попарно, что могло быть истолковано, как переход к ограниченной эксплуатации. Пары радиолокационных спутников выводились на компланарные орбиты и угловое расстояние между ними в плоскости подбиралось так, чтобы просматриваемые обоими на каждом витке полосы прилегали друг к другу. Кроме того, оба спутника двигались вдоль общей наземной трассы, проходя над одними и теми же точками через два или три дня друг после друга. Высоты орбит в течение всего периода активного существования поддерживались бортовыми двигателями в пределах, обеспечивающих точное воспроизведение наземной трассы через каждые 111 витков по прошествии 7 суток [26].
В 1974 г. директор Военно-морской разведки США объявил, что данная система предназначена для слежения за перемещениями ВМС США и их союзников [27]. Не говоря о разведывательных данных, с технической точки зрения такое утверждение могло быть обосновано оценкой разрешающей способности орбитального локатора, которая могла быть произведена по характеристикам его облучающих импульсов. Согласно [28], такие спутники, получившие сокращенное обозначение RORSAT (от Radar Ocean Reconnaissance Satellite – спутник радиолокационной океанской разведки), способны фиксировать корабли класса эсминцев при отсутствии волнения, и класса авианосцев в бурном море.
Кроме того, стальные, хорошо отражающие радиоволны суда на ровной океанской поверхности естественно представляются первым объектом наблюдения при создании систем радиолокационного слежения. ВМС США в конце 60-х гг. сами начинали проработки радиолокационной системы «Clipper Bow» для наблюдения за советским флотом, но из-за высокой стоимости проекта предпочли систему пассивных радиоинтерферометрических измерений «White Сlоud». Для СССР задача слежения за флотами соперника представлялась гораздо более важной, чем для США и НАТО и не удивительно, что в Советском Союзе для морской радиотехнической разведки были использованы оба подхода
[15].
Пассивные спутники, предназначавшиеся для определения местоположения западных боевых кораблей по их собственному радиоизлучению, начали запускаться в декабре 1974 г. Как и «Рорсаты», эти новые спутники, окрещенные на Западе «EORSAT» (от Electronic Ocean Reconnaissance Satellite – спутник электронной океанской разведки), запускались с Байконура носителями F-1-m на орбиты с наклонением 65 градусов. Использование пассивной методики позволило поднять их рабочие орбиты до высоты 430 на 445 километров, значительно снизив тем самым сопротивление атмосферы и расширив полосу обзора. Подобно «Рорсатам», высоты апогея и перигея поддерживались в очень узких пределах, отклоняясь от номинальных значений не более чем на 3 километра, что обеспечивало точное повторение наземной трассы через 61 виток по прошествии каждых 4 суток. Для этого корректирующие включения двигателей малой тяги проводились каждые 2—3 дня
[16]. Кратные орбиты используются практически во всех системах космического наблюдения, но из всех советских систем только «Рорсаты» и «Эорсаты» поддерживают свою трассу с такой точностью.
Отсутствие на борту ядерных энергоустановок избавляет от необходимости захоронения «Эорсатов» на высоких орбитах, однако по завершении активного функционирования они все же выполняют маневр ухода с рабочей орбиты, несколько меняя ее высоту, после чего переходят в режим естественного снижения.
До 1987г. в процессе этого снижения большинство спутников взрывалось, зачастую спустя несколько месяцев, причем в ряде случаев отмечалось несколько взрывов через значительные промежутки времени. Возможно, это происходит спонтанно, в результате постепенного разрушения двигательной установки и соединения невыработанных остатков топлива.
Подтверждение того, что задачи обеих систем взаимосвязаны, последовало после шумного инцидента с «Рорсатом» «Космос-954».
В конце октября 1977 г. «Космос-954» прекратил регулярные коррекции орбиты, но перевести его на орбиту захоронения не удалось. По последующим сообщениям ТАСС, 6 января 1978 г. спутник внезапно разгерметизировался, из-за чего бортовые системы вышли из строя [29]. Неуправляемое снижение аппарата под действием верхних слоев атмосферы завершилось 24 января 1978 г. сходом с орбиты и падением радиоактивных обломков па севере Канады.
Помимо международного скандала, авария повлекла за собой длительное прекращение полетов «Рорсатов» для усовершенствования конструкции. Запуски же «Эорсатов» в это время участились и с апреля 1979 г. они тоже стали летать парами. Эти пары тоже сначала были компланарными, но спутники размещались в плоскости со сдвигом на четверть или на половину оборота, что обеспечивало движение вдоль общей трассы с интервалом в 1 или 2 дня. При смещении на половину оборота последовательные витки каждого аппарата пролегали в точности посередине между витками предыдущего, давая наиболее равномерное покрытие, использование же в ряде случаев смещения на четверть оборота позволяло предположить, что полное развертывание операционной системы могло предусматривать размещение четырех спутников одновременно.
Достигнутая длительность активного существования не позволяла, однако, этого добиться, и когда в 1980 г. возобновились запуски «Рорсатов»
[17], две системы стали использоваться совместно.
Первый после перерыва «Космос-1176» был выведен в плоскость, отстоявшую на 146 градусов от плоскости орбиты единственного на тот момент «Эорсата». Из-за различия высот скорости прецессии орбит несколько различались, и угол постепенно увеличивался, но скорость его изменения была достаточно мала – 1 градус за 3 суток, – чтобы конфигурация не сильно изменилась на протяжении совместного функционирования. Во всех последующих случаях, когда «Рорсат» запускался в момент наличия на орбите только одного работающего «Эорсата», начальное угловое расстояние между восходящими узлами их орбит подбиралось в пределах 142—146 градусов.
До падения «Космоса-954» продолжительность работы «Рорсатов» не превышала полутора-двух месяцев. «Космос-1176» почти удвоил прежний рекорд, проработав 134 дня. Однако в 1981 г. два «Рорсата» пришлось увести на безопасные орбиты всего через 8 и 13 суток после запуска, что свидетельствовало о продолжении неполадок. Средняя долговечность пассивных «Эорсатов» к этому времени достигла уже почти 6 месяцев, а «Космос-1167» функционировал более года. Ограниченность времени функционирования «Рорсатов» заставляла, видимо, синхронизировать их запуски с ожидаемыми периодами повышения военно-морской активности, и эти полеты, как правило, кореллируют с проведением крупных учений ВМФ США и НАТО, а также собственного флота СССР.
Парные полеты «Рорсатов» удалось возобновить только к середине 1982 г., но через полгода после этого произошел еще один инцидент. 28 декабря 1982 г. работавший с 30 августа «Космос-1402» не удалось перевести на орбиту захоронений и он начал неконтролируемое снижение. Конструктивные доработки после предыдущей аварии позволили отделить активную зону от термостойкого корпуса реактора и предотвратить компактное падение обломков. Активная зона вошла в атмосферу 7 февраля 1983 г. и радиоактивные продукты деления рассеялись над Южной Атлантикой.
Авария «Космоса-1402» заставила прервать запуски «Рорсатов» еще на полтора года, парные же полеты возобновились только во второй половине 1985 г. К этому времени «Эорсаты» уже достигли почти непрерывного нахождения на орбите двух спутников одновременно, и в некоторые моменты на орбите оказывалось сразу три компланарных «Эорсата», отстоящих друг от друга на 90 градусов. Однако полностью укомплектовать орбитальную плоскость ни разу не удавалось и, видимо, по этой причине в 1986 г. «Космос-1735» опробовал новую рабочую орбиту с трехсуточной кратностью. Ее высота составляла 405 на 417 километров, и снижение периода обращения с 93,3 до 92.7 минуты обеспечивало воспроизведение наземной трассы через 46 витков вместо 61.
Месяц спустя «Космос-1737» был выведен на орбиту с наклонением 73,4 градуса – самым высоким из когда-либо использовавшихся при запусках с Байконура. Высота ее была подобрана так, чтобы тоже обеспечивать 3-суточную 46-витковую кратность. На этой орбите, улучшавшей условия наблюдения приполярных районов. «Космос-1737» проработал 8 месяцев. После этого он неожиданно исчез, что могло означать лишь преднамеренное сведение его с орбиты. Хотя после этого все «Эорсаты» стали по завершении работы уводиться с рабочей орбиты тормозным импульсом, а не постепенным разгоном, как раньше, «Космос-1737» до сих нор остается единственным «Эорсатом», заторможенным до немедленного входа в атмосферу.
В 1987 г. экспериментирование распространилось и на «Рорсаты». Так, «Космос-1900» был выведен на несколько более высокую, чем стандартная, орбиту с перигеем 255 и апогеем 270 километров, обеспечивающую повторение наземной трассы не через 7, а через 6 суток после 95 оборотов.
Более примечательно, что в 1987 г. были запущены два спутника, оборудованные новыми ядерными энергоустановками. В отличие от предыдущих «Рорсатов» «Космос-1818» и«Космос-1867» сразу выводились на орбиту высотой около 800 км. Как было объявлено впоследствии, каждый из них имел длину 10 метров, диаметр 1,3 м и массу 3800 кг. 1250 кг приходилось на термоионный
[18]ядерный реактор «Топаз», заряженный 31,1 кг 90-процентного урана-235 [30].
Хотя обеспечение радиационной безопасности при испытаниях нового реактора могло бы быть достаточно веским основанием для проведения их на более высокой орбите, использование «Космосом-1818» и «Космосом-1867» кратной орбиты с повторением трассы через 6 суток и 99 витков, говорит о том, что их деятельность не ограничивалась испытанием энергоустановки. Кроме того, спутники были выведены в одну орбитальную плоскость на расстояние 120 градусов друг от друга, т е. следовали бы вдоль общей трассы с интервалом в двое суток. Проведению совместных наблюдений, однако, помешал выход «Космоса-1818» из строя вскоре после прибытия «Космоса-1867».
Одним из мотивов перехода на более высокие орбиты могли стать испытания в США противоспутниковой системы самолетного базирования, главной целью которой открыто объявлялись советские спутники морской разведки. (Хотя космическое наблюдение считается стабилизирующим фактором, руководство ВМФ США полагает, что данные советские системы способны вести также прямое целеуказание для противокорабельных средств в реальном масштабе времени.)
«Топазы», обладавшие кпд теплоэлектрического преобразования 5—10% против 2—4% у прежних реакторов, могли сулить частичную компенсацию потери радиолокационного разрешения при переходе на более высокие орбиты. Кроме того, они обладали значительно большей долговечностью. «Космос-1818» проработал на орбите 6 месяцев, «Космос-1867» – год, и ожидалось, что в дальнейшем ресурс орбитальных реакторов будет доведен до 3—5 лет [31]. Однако продолжение программы оказалось под вопросом из-за очередного инцидента с низкоорбитальным реактором.
В апреле 1988 г. была утеряна связь с упоминавшимся выше «Космосом-1900», выведенным на орбиту в декабре 1987 г. В течение пяти месяцев спутник неконтролируемо снижался, и наземные службы не могли дать команду ни на увод реактора на высокую орбиту, ни на отделение активной зоны для более безопасного ее схода с орбиты. К счастью, за пять суток до ожидавшегося входа в атмосферу, 30 сентября 1988 г. сработала система автоматического увода реактора, включившаяся ввиду исчерпания запаса топлива в системе ориентации спутника [32].
Хотя само по себе происшествие не нанесло материального ущерба, его наложение на предшествовавшие катастрофы «Челленджера» и Чернобыльской АЭС привело к беспрецедентным протестам против использования ядерных энергоустановок в космосе. Это обстоятельство стало дополнительным фактором, повлиявшим па прекращение полетов «Рорсатов» в 1988 г.
Основной причиной отказа от космических локаторов с ядерным энергопитанием стали, надо полагать, не призывы мировой общественности и уж тем более, не создаваемые реакторами помехи для гамма-астрономии, а низкие эксплуатационные характеристики.
Видимо не случайно после прекращения пусков «Рорсатов» в 1989 г. количество «Эорсатов» стало увеличиваться. С апреля 1987 г. испытанная впервые «Космосом-1735» 3-суточная орбита с 46-витковой периодичностью стала стандартной и одновременно функционирующие спутники стали располагаться в ней через 120 градусов, что обеспечивало их поочередное прохождение одних и тех же участков наземной трассы через сутки друг после друга. В 1989 г. после полного укомплектования этой плоскости тремя спутниками началось неожиданное заполнение второй плоскости, отстоящей на 172 градуса от первой. Поскольку за время оборота наземная трасса смещается на 23,48 градуса, такое угловое расстояние обеспечивает движение всех спутников вдоль одной и той же трассы, причем спутники из второй плоскости опережают соответствующие спутники из первой ровно на 8 витков.
В конце 1989 г. в обеих орбитальных плоскостях работало по 2 спутника. К концу 1990 г. количество одновременно функционирующих «Эорсатов» возросло до 5. Однако, до теперь уже ожидавшегося состава в 6 спутников система так и не была доведена.
Последний запуск «Эорсата» состоялся в январе 1991 г., и к августу 1991г. в системе оставалось только 3 функционирующих спутника. Хотя ввиду потепления отношений СССР и США задача слежения за американскими авианосными группами могла потерять былой приоритет, такой резкий перелом тенденции может означать, что в данном случае мы имеем дело с одним из первых примеров сокращения военной космической программы из-за разрастания экономического кризиса.
Помимо вышеописанных систем морской разведки, КБ В. Н. Челомея еще с 70-х гг. разрабатывало космическую РЛС на базе своей орбитальной пилотируемой станции «Алмаз». Ее бортовой радиолокатор с синтезированием апертуры предназначался для ведения обзорной съемки вне зависимости от времени суток или погодных условий и, обладая разрешением, измеряемым метрами, мог бы конкурировать со спутниками обзорной фоторазведки, как это сделали десять лет спустя американские ИСЗ «Лакросс».
Первый радиолокационный «Алмаз» был доставлен на Байконур в июле 1981 г., но в декабре министр обороны Д. Ф. Устинов запретил запуск и распорядился прекратить все работы в данной области. Программа возобновилась только после смерти Устинова и Челомея в декабре 1984 г.
Первый летный образец был утерян из-за аварии РН «Протон» 29 ноября 1986 г. [33]. Следующий запуск состоялся 25 июля 1987 г. Резервный аппарат, получивший обозначение «Космос-1870», был выведен на орбиту высотой около 260 км. Небывало высокое для «Протона» наклонение 71,9 градуса давало возможность при боковом обзоре охватить территории до 78 градуса широты, а 1350 кг бортового запаса топлива (несимметричного диметилгидразина и четырехокиси азота) позволили продержаться на такой низкой орбите 2 года, корректируя ее в среднем каждые 10—12 дней. Радиолокатор, работающий на частоте 3 ГГц (??? = 10 см) с мощностью в импульсе 190 кВт, обеспечил получение изображений с разрешением 25—30 метров.
Военных заказчиков это, очевидно, не устроило. По неофициальным данным разрешение аналогичной американской системы «Лакросс» составляет от 1 до 3 метров [34] и этот предел является принципиальным, поскольку «Лакросс» создавался прежде всего для слежения за советской бронетехникой и мобильными пусковыми установками. К тому же на «Космосе-1870» еще не была решена проблема ретрансляции данных в реальном масштабе времени и локатор работал в среднем 10 минут за виток, причем только 20% информации записывалось.
На следующем «Алмазе», запущенном 31 марта 1991 г. и считающемся предэксплуатационным, наземное разрешение должно было повыситься до 15 метров, а ретрансляция информации па Землю осуществляется как непосредственно, так и через два геостационарных спутника [35]. Тем не менее, этот «Алмаз» был с самого начала объявлен как многоцелевой аппарат для дистанционного зондирования Земли, и налаживание коммерческого распространения за рубежом его радиолокационных снимков говорит об отказе от разведывательного применения системы.
Отметим однако, что обнародованные изображения участков морского побережья, полученные «Космосом-1870», демонстрируют возможность по наблюдаемой на них волновой картине морской поверхности выявлять структуру дна и внутренних течений на глубинах до 200 метров. Поэтому нельзя исключить, что подобные системы могут вновь привлечь военный интерес, уже как средство обнаружения подводных лодок.
Создание в СССР и США в конце 50-х гг. межконтинентальных баллистических ракет вынудило каждую сторону разрабатывать также средства обнаружения пусков таких ракет другой стороны, чтобы не быть застигнутой врасплох возможным нападением.
Первые системы так называемого «раннего оповещения» опирались на мощные наземные РЛС, фиксирующие ракеты после их появления из-за местного горизонта. Использование отражения радиоволн от ионосферы позволяет заглядывать и за горизонт, но и в этом случае предельная достижимая мощность излучателя ограничивает дальность обнаружения двумя-тремя тысячами километров и максимальное время оповещения с помощью наземных систем составляет 10—15 минут до прилета. Наблюдение же с околоземной орбиты в принципе позволяет обнаружить ракету практически сразу же после старта по излучению выхлопной струи двигателя, Достигаемое при этом увеличение времени оповещения с 15 до 30 минут (для межконтинентальной дальности) было принципиальным для США, основу ядерного потенциала которых составляли стратегические бомбардировщики. Поэтому в 1958 г. одним из трех направлений программы ВВС США WL-117L наряду со спутниками детальной и обзорной фоторазведки стала разработка системы «Мидас»
[19]для обнаружения пусков советских МБР [36].
Предварительные проработки подобных систем в СССР в начале 60-х гг. показали, что имевшийся технологический уровень был еще недостаточным и масштаб работ был, очевидно, поначалу ограничен. Первый экспериментальный спутник, на котором аппаратура обнаружения еще отсутствовала, был выведен на орбиту в сентябре 1972 г, под именем «Космос-520».
Однако когда в том же 1972 г. США ввели свою спутниковую систему раннего оповещения в штатную эксплуатацию, задача создания аналогичной системы приобрела в глазах советского руководства наивысший приоритет. В 1973 г. было принято постановление ВПК и ЦК КПСС, предписывающее создать спутниковую систему предупреждения о ракетном нападении (ССПРН) и передать Министерству обороны ее первую очередь к 1978 г., а вторую – в начале 80-х гг. [37].
Спутники первого поколения использовали высокоэллиптические орбиты с апогеем около 40 тысяч км и периодом обращения около 12 часов, аналогичные орбитам спутников связи «Молния» и обеспечивающие ежесуточное повторение двухвитковой наземной трассы. В отличие от «Молний», трассы этих спутников были значительно смещены к западу, что позволяло наблюдать из апогея за территорией США, находясь одновременно в зоне радиовидимости с территории СССР.
С 1972 по 1976 г. было запущено четыре экспериментальных спутника. В течение 1977 г. на орбиты было выведено сразу три спутника, что было расценено наблюдателями как создание ограниченной эксплуатационной системы.
Фактически же эти спутники предназначались лишь для отработки обнаружения американских ракет после экспериментов по калибровке и слежению за пусками с территории СССР. Однако после первых же успешных наблюдений американских запусков было приказано немедленно передать систему в опытную эксплуатацию. Государственные приемосдаточные испытания начались в середине 1978 г., и в сентябре спутниковая система предупреждения о ракетном нападении была включена в государственную систему противоракетной обороны [37].
В отличие от американских, первые советские спутники раннего оповещения использовали для наблюдения телекамеры-видиконы, – приспособленные для ближнего инфракрасного и ультрафиолетового диапазонов, а для уменьшения засветки фоновым излучением Земли и отражениями солнечного света от облаков наблюдение осуществлялось не по вертикали, а наклонно [37]. Поэтому апогей орбит спутников располагались не непосредственно над США, а над Атлантикой к Тихим океаном. Это, кстати, позволяет наблюдать за районами базирования американских МБР не на одном, а на обоих суточных витках. Кроме того, во время наблюдения оказывается возможным поддержание прямой радиосвязи либо с Москвой, либо с Дальним Востоком СССР.
Тем не менее, три спутника не обеспечивали круглосуточного наблюдения, и с 1980 г. система стала расширяться. Запуск «Космоса-1223» сформировал конфигурацию из четырех орбитальных плоскостей, отстоящих друг от друга на 80 градусов, а с 1981 г. запуски стали производиться также в промежутки между этими плоскостями. Одновременно в феврале-марте 1981 г. трассы всех рабочих спутников были сдвинуты на 30 градусов к востоку, что, казалось, удаляло их от цели, но тем самым создавало более благоприятные условия для наклонного наблюдения за территорией США (рис. 2.6, 2.7).
Итоговая штатная конфигурация системы включает 9 спутников на орбитах, отстоящих друг от друга на 40 градусов и обеспечивающих движение всех аппаратов вдоль общей наземной трассы с интервалами в 2 часа 40 минут. Из-за малого ресурса или низкой надежности спутников завершить развертывание системы удалось только в 1986 г, для чего в 1984—86 гг. приходилось запускать по 7 спутников в год (см. табл. 2.9). В данном случае прекращение функционирования спутников сразу становится заметным, поскольку для сохранения заданной геометрии обзора требуется регулярно корректировать орбиту, чтобы компенсировать гравитационные возмущения со стороны Солнца и Луны.
С полным укомплектованием системы темп запусков резко упал, а после локального всплеска в 1990 г, когда было запущено 6 спутников, пуски прекратились более чем на год, до января 1992 г. При этом последний спутник 1990 г., «Космос-2105», был выведен на орбиту, отстоящую всего на 15 градусов к востоку от предыдущего «Космоса-2097», выпадая таким образом из общего строя.
Умышленные отклонения от общего профиля полета наблюдались и раньше, когда, например, в 1985 г. «Космос-1661» стабилизировал свою трассу на 35 градусов западнее стандартной. Нечто подобное в конце своего активного существования в 1990 г. временно проделал «Космос-1793». Объяснением таких маневров могла бы быть отработка вертикальной геометрии наблюдения, которая могла стать осуществимой ввиду усовершенствования технологии.
Вертикальное наблюдение в сочетании с размещением спутника на стационарной орбите дает возможность не только регистрировать факт пуска ракет, но и определять азимут их полета– Именно такая методика применяется на американских спутниках раннего оповещения, использующих геостационарную орбиту с 1968 г.
Постановление 1973 г. также предусматривало создание «высокоорбитальной» (читай – геостационарной) спутниковой системы в качестве второго этапа развертывания ССПРН. Западные наблюдатели об этом, разумеется не знали, однако, когда в октябре 1975 г. «Космос-775» был выведен на стационарную орбиту над Атлантическим океаном, он сразу был сочтен предвестником геостационарной системы раннего оповещения СССР, Вскоре это предположение было забыто, поскольку в последующие годы все пуски на геостационарную орбиту явно связывались с созданием систем спутниковой связи (см. раздел 3.3.3)
Однако три спутника: «Космос-1546, – 1629 и -1894», запущенные в 1984, 1985 и 1987 гг., в отличие от остальных геостационарных «Космосов», в сообщениях ТАСС никак не комментировались. Все эти спутники помещались в точку стояния над 24—25 градусом западной долготы, из которой центральная часть территории США наблюдается как раз на краю видимого диска Земли.
Последним из невразумительно объясненных стационарных спутников стал запущенный 14 февраля 1991 г. «Космос-2133», который, как можно заключить из [38], является экспериментальным образцом спутника нового типа
[20].
Эпизодичность подобных запусков свидетельствует о том, что геостационарный эшелон ССПРН еще далек от эксплуатационной готовности и сокращение пусков высокоэллиптических спутников не связано с развертыванием геостационарных, хотя в перспективе этого естественно было бы ожидать, если, конечно, не будет принято решение использовать оба эшелона параллельно.
Точных данных о надежности советской ССПРН не имеется
[21]. По утверждению разработчиков, она исключительно надежна, и частота ложных срабатываний не превышает одного в год, тогда как ни один из побочных (испытательных, космических) пусков за все время эксплуатации пропущен не был [38]. Бывший же «представитель заказчика» заявляет, что ложные сигналы выдаются часто, вследствие чего спутники раннего оповещения используются только для предварительного предупреждения, требующего подтверждения наземными РЛС [39].