Схема полета МКА на дежурной орбите и сближения модуля автономного маневрирования с целью
Обозначения:
1 — Земля;
2 — "Сводимый", то есть атакуемый КА (направление линейной скорости полета VСКА показано стрелкой);
3 — МКА (направление линейной скорости полета (показано стрелкой) в момент отделения одного модуля автономного маневрирования и придания модулю автономного маневрирования импульса ΔVМКА);
4 — дежурная орбита МКА;
5 — ГСО;
6 — переходная орбита полета модуля автономного маневрирования;
7 — МКА после отделения модуля автономного маневрирования;
8 — МКА, базовый блок;
9 — модуль автономного маневрирования.
Обозначения:
10 — головка самонаведения модуля автономного маневрирования;
11 — двигательные установки модуля автономного маневрирования;
12 — энергоустановка МКА;
13 — двигательная установка МКА;
14 — бортовые средства наблюдения МКА за целью.
Кто такой Герберт Александрович Ефремов, сейчас знают очень многие. Герой Труда, Герой Соцтруда, кавалер Ордена Ленина, Ордена Св. Апостола Андрея Первозванного с мечами, и множества других советских и российских наград и госпремий, 87-летний профессор, почетный гендиректор и генконструктор ОАО «ВПК «НПО машиностроения» — и это все о нем, о Ефремове. Недавно он общался с президентом и верховным главнокомандующим ВС РФ В. В. Путиным по видеосвязи (по понятным причинам), где тот сообщил ему о награждении его как раз высшей наградой России. В разговоре Путин сравнил создание системы "Авангард" (планирующего крылатого блока, ПКБ, 15Ю71 для МБР 15А35-71) с покорением космоса. В свое время автор этой статьи также сравнивал создание подобных систем оружия с тем же самым, поэтому приятно сойтись во мнениях с самим главой государства.
Заслуг у Герберта Ефремова, конечно, хватит на десятерых: создание КР и ПКР П-5, П-6, П-35, 3М44 "Прогресс", 3М25 "Метеорит", П-500 "Базальт", П-1000 "Вулкан", П-700 "Гранит", П-800 "Оникс", 3М22 "Циркон", МБР серии "соток" — УР-100, УР-100К, УР-100У, УР-100Н, и УР-100НУТТХ (15А35, которая теперь превращается в "Авангард"). Занимался он и космической техникой — "Алмазами", спутниками "Кондор". Но, оказывается, Герберт Александрович занимался и наверняка имеет отношение и сейчас к работе, тоже имеющей отношение к космосу. Но, как бы это сказать, с подходом с другой стороны.
Свести с орбиты
В 2014 году, в апреле, когда происходили известные события с возвращением Крыма в родную гавань и началом восстания на Донбассе, была подана патентная заявка 2014114880/11 за авторством Ефремова и еще ряда его коллег (Леонова А.Г., Палкина М.В. и др.), патентообладателем по ней являлось ОАО «ВПК «НПО машиностроения». Изобретение называлось "многомодульным космическим аппаратом для очистки геостационарной орбиты (ГСО) и способом очистки геостационарной орбиты". Вроде бы мирное и полезное изобретение. Действительно, ГСО, в отличие от остальных орбит, весьма густо населена, потому что она, по сути, одна. "Пояс Кларка" (как ее часто зовут на Западе, поскольку будущий великий фантаст Артур Кларк предсказал эту орбиту еще в 1945 г.) забит спутниками, число точек, выделяемых каждому государству, тоже ограничено. Спутники с истекшим САС — сроком активного существования, на геостационаре полагается уводить с этих точек на т.н. орбиту захоронения в нескольких сотнях километров выше ГСО. Но не всегда это получается — спутник может сломаться, связь с ним установить не удается и т.п. Сойти с орбиты сам, под воздействием остатков атмосферы, такой спутник не может, это не 400 км, а 36000. Так что вопрос с очисткой именно этой орбиты вполне актуален и актуальность будет только возрастать.
Так что же предлагают и разрабатывают в НПО машиностроения? Ведь такие заявки на патенты в нашем ОПК чаще всего пишутся тогда, когда идея уже в активной работе и результат уже недалек от практической реализации. Обратимся к патенту.
Изобретение относится к космической технике и может быть применено для реализации программ сведения с геостационарной орбиты (ГСО) вышедших из строя антропогенных объектов — космических аппаратов (КА), инспекции КА на ГСО, решения других задач, требующих контактного или неконтактного (информационного) взаимодействия с КА, находящимися на ГСО, а также в ряде случаев и на других орбитах.
Немного истории
Но при этом, что интересно, Ефремов со товарищи ссылаются не на мирный опыт, а на работы "маневрирующих спутников", как их скромно звали в те годы, то есть спутников-перехватчиков. Их много было: "Полет", ИС, ИС-М, ИС-МУ. В принципе, конечно, задача сближения есть задача сближения, с какой бы целью оно ни выполнялось, но, разумеется, дело не только в этом. В первую очередь то, что разрабатывается в НПОМ, — боевая противоспутниковая система для геостационарных, геосинхронных орбит, орбит спутников глобальных навигационных систем (20 тыс. км). В свое время СССР обошел всех круга на два в противоспутниковой гонке, была создана и совершенствовалась и стояла на боевом дежурстве противоспутниковая система на базе спутников-перехватчиков, которая дошла до модификации ИС-МУ, готовилась и ИС-МД именно для геостационара… затем распался Союз. На низких орбитах КА-перехватчики утратили свою актуальность, и новые, испытываемые Россией системы противокосмической обороны, построены обычно на иных принципах.
Дело в том, что спутников на орбите много и становится все больше, а система перехвата на базе ракет космического назначения и выводимых ими спутников-убийц, даже не одноразовых взрывающихся, как ИСы, а оснащенных каким-то многоразовым оружием, просто не сможет организовать масштабную атаку быстро и с нужным размахом. Нужны другие системы, с большей оперативностью и масштабностью применения. Это или противоракеты с дополнительной противоспутниковой функцией (от системы ПРО А-235, противоракета дальнего перехвата "Нудоль", 77Н6 от С-500), или комплексы для ослепления и выведения из строя аппаратуры на КА разведывательной группировки противника ( "Пересвет", прикрывающий уже многие ракетные дивизии РВСН с ПГРК, и "Сокол-Эшелон-2" воздушного базирования). Есть и противоспутниковая ракета авиационного базирования, называемая "Буревестник" (не путать с известной КР с ЯРД, предположительно имеющей индекс 9М730), которая "светилась" под МиГ-31БМ.
На Западе исследователи пишут, что известные многим "спутники-инспекторы", ныне активно испытываемые Россией, на самом деле — многоразовые перехватчики, и выводиться штатно они должны как раз "Буревестником", как минимум часть из испытываемых "инспекторов". Что ж, возможно, это и так. Возможно, "Буревестник" использует одноразовый перехватчик, скажем, кинетический или взрывающийся.
Но в любом случае такие системы способны при желании организовать атаку сразу на десятки и, может, сотни спутников на низких орбитах. Но остается еще и геостационар. Спутников там меньше, но они в завязке широкомасштабной войны (а ни при какой другой КА противника атаковать никто не будет, сама атака на орбитальную группировку — уже "казус белли") не менее важны. Ефремов и его коллеги, очевидно, предлагают свое решение.
Принципы работы
Обратимся к патенту. Там говорится о том, что известны разные способы сближения двух автоматических КА с целью сведения с орбиты одного из них и устройства для этой цели. Первый способ применялся для КА серии "ИС", он заключается в выведении КА "ИС" на орбиту, близкую по своим параметрам (наклонению, долготе восходящего угла, аргументу перигея, высоте, эксцентриситету) к орбите КА-цели в период, непосредственно предшествующий применению. В полете "ИС", совершая маневры по командам с наземных пунктов управления, переходит в область, близкую к расположению цели, обнаруживает ее с помощью бортовой радиолокационной ГСН и автономно осуществляет конечное наведение. Недостатками способа являются большие затраты характеристической скорости для осуществления маневров по выходу в область расположения цели (до 1/3 бортового запаса топлива) и в этой связи невозможность повторного маневра к другой цели. К тому же спутник просто самоликвидируется, но речь сейчас не о способе поражения.
Но есть и менее затратные энергетически устройства и способы сведения с орбиты нескольких КА путем взаимодействия с ними, в том числе на встречных курсах. Например, путем отстрела (пуска) неуправляемых ракет с носителя космического базирования (как планировалось в системе ПРО Brilliant Pebbles, так и оставшейся мертворожденной). Недостатками системы являются отсутствие у ракет ГСН и управления на траектории, что приводит к повышенному их расходу, необходимость нахождения носителя в непосредственной близости от цели, невозможность изменения целеуказания после запуска снарядов. У противоракет и противоспутниковых ракет наземного или морского базирования возможен способ, при котором ракета-носитель разгоняет маневрирующую боевую ступень с ГСН и двигателями, которая и наводится на цель, поражая ее или кинетически, или взрывом боевой части. Ракета выводит боевую ступень, маневрирующий КА, в расчетную точку захвата головкой самонаведения спутника-цели, в том числе на встречных курсах, после чего маневрирующий КА осуществляет маневр для сближения и сведения цели с орбиты (выведения цели из строя).
Недостатком способа являются критичная зависимость результата работы маневрирующего КА от точности выхода ракеты в расчетную область расположения цели, невозможность изменения целеуказания после старта ракеты-носителя с Земли, невозможность применения такого аппарата по нескольким целям.
Целью предлагаемого изобретения является создание устройства космического аппарата для очистки геостационарной орбиты от антропогенных объектов за счет кинетической энергии соударения и способа очистки, характеризующихся возможностями гибкого изменения программы полета (выбора новой цели), сведения с орбиты нескольких космических аппаратов, пониженными затратами характеристической скорости для маневров.
Указанная цель достигается тем, что космический аппарат (КА) для очистки ГСО от антропогенных объектов, содержащий двигательную установку с запасами топлива, энергоустановку и систему управления с комплексом средств наблюдения и определения параметров движения сводимого с орбиты космического аппарата (СКА), выполнен многомодульным: на его борту размещено не менее одного модуля автономного маневрирования с двигательной установкой, системой управления, головкой самонаведения, полезной нагрузкой, с возможностью отделения модуля в заданный момент времени.
Переведу с патентного языка на человеческий: спутник-перехватчик оснащен самонаводящимися ракетами класса "космос-космос" или сам представляет собой блок таких ракет. Кстати, в свое время в СССР испытывали не только 23-мм пушку специальной модификации для уничтожения КА противника, но и разрабатывали подобную ракету "космос-космос" на базе самой малогабаритной в мире (в те времена, да и сейчас тоже, если не брать ЗУР ПЗРК, используемые в этом качестве) УР "воздух-воздух" типа Р-60/60М. Но тему потом по какой-то причине забросили.
Схема работы перехватчика спутников на ГСО выглядеть будет так. Запускаем КА-перехватчик на дежурную орбиту, близкую к ГСО, скажем, под личиной КА мирного назначения. Орбита должна быть встречной атакуемой группировке КА противника. Зачем запускаем атакующую "многомодульную ступень" (МКА в патенте — многомодульный космический аппарат). С пункта управления передаем на борт МКА данные о координатах целей, элементах движения и времени прогнозируемого физического контакта. При прохождении МКА по дежурной орбите более одного витка с помощью аппаратуры МКА автономно находят заданные цели и уточняют параметры их орбиты, рассчитывают параметры маневра для физического контакта с целью или целями, отделяют один (несколько) "модулей автономного маневрирования" (ракет) для совершения маневра, физического контакта (атаки, поражения цели) с КА-целью и "сведения его с орбиты" (ликвидации). Атака может осуществляться как последовательно по нескольким целям, так и, в случае близости физического расположения целей и элементов их движения, одновременно.
Движение по орбите дежурства аппарата-перехватчика (МКА) до наступления полученного по командам с Земли времени совершения маневра (сигнала к атаке) осуществляют в режиме пониженного энергопотребления или временного перевода в нерабочее состояние не менее одной технической системы (т.н. спящий режим МКА). В принципе, аппарат вообще может выдать себя за поломавшийся.
Двигаясь по виткам дежурной орбиты, МКА автономно определяет и поддерживает заданное наклонение и высоту относительно геостационарной орбиты (орбиты расположения цели или целей). Во время нахождения МКА на дежурной орбите наземные станции управления определяют координаты предназначенного для "сведения" КА и передают их МКА, также передаются параметры времени (временного интервала) совершения маневра "сведения" цели с ГСО. При получении вышеуказанной информации с Земли МКА автоматически рассчитывает время выхода из "спящего режима", выбирает модуль, который совершит атаку цели. После выхода из "спящего режима" с использованием бортовых средств наблюдения МКА производит автономное определение цели на ГСО, уточнение параметров его движения, расчет времени, направления и величины импульса тяги для маневра соответствующего модуля на ГСО и физического контакта с целью.
В случае получения с наземных пунктов управления информации об изменении выбора сводимого с ГСО КА МКА производит перерасчет параметров маневра модуля автономного маневрирования. После отделения от многомодульного космического аппарата при необходимости повторного сближения с целью либо сближения с другой целью (заданной командами с базового блока МКА) модуль автономного маневрирования (ракета) самостоятельно рассчитывает и совершает маневр временного ухода с геостационарной орбиты и обратный маневр в область расположения СКА.
После отделения и отлета всех модулей для сближения со сводимыми космическими аппаратами МКА (базовый блок) может остаться на дежурной орбите, осуществить сближение и контакт с выбранной целью на ГСО; совершить маневр для перехода на орбиту захоронения или маневр схода с орбиты Земли.
Разумеется, воплощение этой технологии в жизнь позволит дотянуться и до КА противника на высоких орбитах, что до сего дня было задачей практически нереализуемой, но само по себе было востребованным, раз уж мы масштабно занимаемся противоспутниковыми системами как разрушающего, так и неразрушающего действия. Так что подождем "сигналов", позволяющих утверждать, что нечто подобное уже испытывается.