Засоби космічної розвідки ЗС Німеччини

01.04.2020

Штучні супутники Землі (ШСЗ) дозволяють вести спостереження за поверхнею планети, не порушуючи державних суверенітетів. Завдяки цьому, вони активно використовуються для добування стратегічної інформації в глобальному масштабі. З метою забезпечення військово-політичного керівництва країни цінними відомостями ЗС Німеччини розгорнули і успішно експлуатують комплекс засобів космічної розвідки.

Ведення розвідки з космосу

Спектральний коефіцієнт пропускання атмосфери Землі допускає різні способи спостереження за поверхнею планети з космосу. Поряд з оптичним варіантом у видимому діапазоні довжин хвиль (від 380 до 640 нм) існують можливості спостереження в інфрачервоному діапазоні (780 нм, 3 мкмі 50 мкм) і в діапазоні радіохвиль (від 1 см до 10 м).

Оскільки людина звикла до фотографії, використання оптичних систем має перевагу. Фотографії земної поверхні можна легко оцінити. Одночасно, доводиться боротися з несприятливим впливом дзеркальних ефектів і розміром діаметра лінзи об’єктива. Досягнення максимального дозволу — призводить до його збільшення і, як наслідок, дорожнечею супутників. Крім того, оптика стає неефективною в темряві або при хмарності.

Застосування радіохвиль дозволяє обійти ці недоліки і навіть гарантує відносну незалежність РЛС супутника від земних погодних умов. Сигнали радара в певному діапазоні частот легко проникають через водяну пару і невеликий дощ.

З фізики відомо, що дозвіл тим краще, чим менше довжина хвилі і чим більше апертура (вхідний отвір приймального пристрою). Оскільки радарний метод використовує довжини хвиль більш великі, ніж у оптичних систем — необхідні ще більші апертури. Тобто, для досягнення інформативності, аналогічної оптичної зйомці, потрібно збільшувати розміри антени.

Розроблений метод радіолокаційної синтезованої апертури (Synthetic Aperture Radar, SAR) дозволяє вирішити цю задачу. Йдеться про використання руху супутників для синтезованого збільшення площі антени і досягнення, таким чином, кращої інформативності. При цьому виникають дуже великі обсяги даних, які після вивантаження і обробки перетворюються в придатні для оцінки зображення.

ШСЗ системи «САР-Лупі»

Центральним елементом космічної розвідки бундесверу в даний час є система «САР-Лупі» (SAR-Lupe), заснована на методі радіолокаційної синтезованої апертури.

Проектування «САР-Лупі» почалося у 2001 році. Контракт на розробку і будівництво отримала німецька компанія «OHB System AG» (м. Бремен). Перший супутник космічної розвідки запустили у грудні 2006 року. Протягом наступних 16 місяців на орбіту додатково вивели чотири ШСЗ. У повному обсязі система почала функціонувати з вересня 2008 року. Виведення супутників на орбіту проходио за допомогою російської ракети-носія.

Підготовка ШСЗ «САР-Лупі» для виведення в космос

В даний час комплекс космічної розвідки «САР-Лупі» складається з п’яти ідентичних ШСЗ. Згідно з офіційними даними, супутник має розміри 4х3х2 м і вагу близько 720 кг. Споживана потужність — 250 Вт. Апарати огинають земну поверхню зі швидкістю 7 км / сек по трьом полярним орбітам на висоті близько 500 км. Тривалість одного обороту навколо Землі становить близько 90 хвилин.

Для ведення розвідки використовуються параболічні антени сантиметрового Х-діапазону, жорстко змонтовані на корпусі супутника. В результаті при проведенні записи антену необхідно направляти на ціль, що вимагає повороту ШСЗ за допомогою його системи просторової орієнтації.

Комплекс космічної розвідки «САР-Лупі»

В інтересах оперативного управління супутники додатково оснащені апаратурою зв’язку S-діапазону (Intersatellite Link). Обладнання використовується для вивантаження на Землю зібраних даних. Воно ж дозволяє передавати команди управління і ретранслювати їх від супутника до супутника, при наявності прямої видимості між ними. Така можливість з’являється при прольоті ШСЗ над полюсами, де перетинаються їх орбіти.

Наземний комплекс управління і прийому даних розташований в центрі управління електронно-оптичної (видовий) розвідкою бундесверу (Zeпtrale Abbildende Aufkläruпg, ZentrAbbAufkl). Структура дислокована під Бонном, округ Гельсдорф (Gelsdorf), і входить до складу командування стратегічної розвідки бундесверу.

Емблема ЦУОЕР

З середини 2010 року система космічної розвідки «САР-Лупі» є елементом спільного франко-німецького проекту «Aspekt E-SGA» (Europäisierung der satellitengestützten Aufklärung, укр. — європеїзація супутникової розвідки). Проект передбачає спільне використання розгорнутої на орбіті у 2009 році французької системи оптичної розвідки «Геліос II» (Helios II) і німецького радіолокаційного комплексу «САР-Лупі».

В рамках проекту проведено розгортання національного наземного елемента системи «САР-Лупі» до міжнародного наземного комплексу управління та здійснено його підключення до системи «Геліос II». Спроектований і побудований французький наземний елемент для системи «САР-Лупі».

Супутник космічної розвідки Франції «Геліос II»

Оскільки життєвий цикл супутників «САР-Лупі» становить десять років, гарантований термін служби системи завершився у грудні 2017 року. За оцінками фахівців, з цього моменту може бути встановлено обмеження в продуктивності «САР-Лупі» через припинення подачі палива і можливого виникнення поломок компонентів ШСЗ.

В інтересах недопущення втрати функціональності космічної розвідки 2 червня 2013 року між Федеральним відомством озброєнь, інформаційних технологій і застосування бундесверу (BAAINBw) і компанією «OHB System AG» (далі — «OHB») підписано договір на розробку та будівництво системи-наступника. Остання отримала умовне найменування «Сара» (SARah).

Передбачається, що участь «OHB» в проекті забезпечить плавність переходу до експлуатації «Сара» при тимчасовій паралельній роботі двох систем. Залучення нового комплексу з обмеженнями було намічено на 2019 рік, а його вихід на повну продуктивність — на 2020 рік. Відповідно до розрахунків, експлуатувати «Сара» планується до 2029 г. Загальна вартість проекту оцінюється в 816 млн.євро.

До складу системи увійдуть три ШСЗ і комплекс обладнання наземного сегмента. При цьому, компанія «ОHB» поставляє два з трьох ШСЗ. Ці супутники стануть подальшим розвитком діючих ШСЗ системи «САР-Лупі» з рефлекторними антенами. Додатково «ОHB» відповідає за готовність обладнання наземного сегмента і підключення «САР-Лупі» до системи «Сара».

Третій супутник з активною фазованою антенною решіткою і необхідне наземне обладнання для управління ним розробляє і виробляє корпорація «Airbus Defence and Space». В основу цього супутника закладається технологія, яке вже активно використовується на ШСЗ цивільного призначення «Терра САР-Ікс / Тандем-Ікс» (TerraSAR-X / Tandem-X).

ШСЗ цивільного призначення «Терра САР-Ікс»

Антена супутника складається з численних окремих випромінюючих елементів. Елементи здатні направляти своє випромінювання на ціль, не вимагаючи зміни просторової орієнтації самого ШСЗ. Договір між «ОHB» і «Airbus» про спільну роботу в рамках проекту «Сара» підписано 18 вересня 2013 року. Загальна вартість контракту склала 344 млн.євро.

За оцінками фахівців, незважаючи на скорочення загальної кількості супутників, продуктивність системи в цілому зросте за рахунок більш сучасних технологій і зміни архітектури системи. Очікується збільшення інформативності і загальної площі покриття земної поверхні, а також скорочення часу реакції космічного сегмента.

На початковому етапі розробки як елемент системи «Сара» розглядався геостаціонарній супутник зв’язку, призначений для поліпшення її керованості. Однак, через високу вартість такого супутника дана концепція не отримала розвитку. Альтернативним рішенням стало обладнання додаткової наземної станції в полярній області Землі. Станція повинна забезпечувати зв’язок із супутниками при їх прольоті над Північним полюсом.

За результатами проведених досліджень будівництво такої станції намічено в районі м Кіруна (Kiruna) на півночі Швеції. Однак, оскільки приймально-передавальна антена станції розміститься не строго на полюсі, протягом доби будуть з’являтися кілька прольотів, коли деякі з ШСЗ не зможуть мати прямої видимості з нею. Додатково, підвищуються вимоги до каналу зв’язку між Кіруна і Гельсдорфом, де як і раніше буде розташовуватися основний центр управління системою і пункт обробки даних, що знімаються.

Комплекс космічної розвідки «Сара»

Для забезпечення можливості розміщення та експлуатації полярного наземного елемента системи «Сара» між урядами Німеччини та Швецією досягнуто відповідну угоду. В рамках угоди, Швеція у відповідь отримує доступ до системи «Сара».

Склад наземного сегмента «Сара» включає антени у містах Гельдорф і Кіруна, систему управління польотом, комплекс для обробки даних і оцінки зображень, архів, систему обслуговування. Згідно з публікаціями, обрана архітектура має високу ступінь модульності. Дана властивість дозволить інтегрувати до складу існуючого інформаційно-технологічного комплексу додаткові ШСЗ або підсистеми нової функціональності, а також наступні системи нового покоління.

Таким чином, ЗС Німеччини з 2008 року має на озброєнні систему космічної електронно-оптичної розвідки «САР-Лупі». Її можливості посилюються за рахунок спільного використання з 2010 року французького комплексу оптичної розвідки «Геліос II». В даний час ведеться підготовка до запуску комплексу нового покоління «Сара», що передбачає зростання можливостей бундесверу з ведення глобальної розвідки. Експлуатація «Сара» стартувала з 2019 року і триватиме щонайменше десять років.