Секретные полезные нагрузки российских навигационных спутников Глонасс. Часть #1⁠⁠

Барт Хендриккс, понедельник, 19 декабря 2022 г.
Первоисточник:

Ожидается, что на навигационных спутниках четвертого поколения «Глонасс-К2» будут размещены две новые полезные нагрузки военного назначения. Источник

Помимо своей основной задачи, российские навигационные спутники Глонасс используются для ряда малоизвестных второстепенных целей. Приборы для обнаружения ядерных взрывов используются на спутниках Глонасс с начала этого века, и ожидается, что в 2023 году на спутниках следующего поколения появятся две новые полезные нагрузки: система радиотехнической разведки, которая будет предоставлять данные о наведении для крылатых ракет морского базирования. Несмотря на секретный характер этих полезных нагрузок, значительный объем информации о них можно получить из общедоступных источников.

Возможности спутников постепенно расширялись за счет включения ряда дополнительных военных задач, не связанных с их навигационным предназначением.

Глонасс — это аббревиатура, расшифровывающаяся как «Глобальная спутниковая навигационная система» и являющаяся российским эквивалентом американской глобальной системы позиционирования (GPS). Программа была утверждена в декабре 1976 г. (через три года после официального запуска GPS) и передана Научно-производственному объединению прикладной механики (НПО ПМ), производителю спутников связи, навигации и геодезии, базирующемуся под Красноярском в Сибири (переименованном в Информационные Спутниковые Системы Решетнева или ИСС Решетнева, 2008 г.) Сами спутники получили название «Ураган», хотя в последние годы это название используется редко. Также они имеют свои индексы в российской системе военных обозначений, начинающиеся с 11Ф или 14Ф.

Первый запуск состоялся в октябре 1982 года, когда ракетой «Протон» вместе с двумя массовыми симуляторами был выведен на орбиту спутник первого поколения (11Ф654). К началу 1996 года созвездие достигло своего полного состава из 24 спутников, вращающихся вокруг Земли в трех орбитальных плоскостях на 19 100-километровых орбитах, наклоненных на 64,8 градуса к экватору. В последующие годы группировка неуклонно сокращалась, поскольку экономический кризис в России сделал невозможным своевременную замену вышедших из строя спутников. Спутники второго поколения (Глонасс-М или 14Ф113) с более чем удвоенным расчетным сроком службы (семь лет против трех) были представлены в декабре 2003 г., но только в начале 2012 г. была восстановлена полная группировка из 24 спутников.

Еще одна модификация (Глонасс-К или 14Ф143) с негерметичной платформой и расчетным сроком службы 10 лет впервые была запущена в феврале 2011 года. В последующие годы запускалась комбинация спутников Глонасс-М и Глонасс-К, с последним Глонасс-М запущенным 28 ноября этого года. На разработку спутников четвертого поколения (Глонасс-К2 или 14Ф160) сильно повлияли западные санкции, затруднившие поставку радиодеталей в российскую космическую отрасль. Однако серия «Глонасс-К2» должна дебютировать в начале следующего года и пополнить группировку в ближайшие годы вместе с вновь запущенными спутниками «Глонасс-К». Ожидается, что новая группировка спутников на высокоэллиптических орбитах (Глонасс-В) начнет развертывание после 2025 года.

Четыре поколения спутников Глонасс. Глонасс-К2 назван «модификацией Глонасс-К» и был перенесен с ранее запланированной даты запуска в 2020 году. (Источник: Роскосмос).

Начавшись как чисто военный проект, Глонасс был официально объявлен программой двойного назначения в 1999 году, после чего его сигналы стали доступны и гражданским пользователям. Возможности спутников постепенно расширялись за счет включения ряда дополнительных военных задач, не связанных с их навигационным предназначением.

«Лира»: обнаружение ядерных взрывов

Одной из второстепенных задач ГЛОНАСС является обнаружение ядерных взрывов. Эта задача также выполняется российскими специализированными спутниками раннего предупреждения последнего поколения. Точно так же американские навигационные спутники и спутники раннего предупреждения несут полезные нагрузки для обнаружения взрывов ядерного оружия. Они образуют космический сегмент Системы обнаружения ядерных взрывов (NDS), которая предназначена для обеспечения глобальной возможности обнаруживать, определять местонахождение и сообщать о любых ядерных взрывах в атмосфере Земли и ближнем космосе в режиме, близком к реальному времени.

На спутники США летали три типа полезной нагрузки: полезная нагрузка Global Burst Detection (GBD) на навигационных спутниках GPS/Navstar с использованием оптических, рентгеновских и электромагнитных импульсных датчиков; полезная нагрузка обнаружения радиации (RADEC) на геостационарных спутниках раннего предупреждения Программы поддержки обороны (DSP), состоящая из датчиков гамма-, нейтронного, оптического и рентгеновского излучения; и полезная нагрузка Системы сообщения о космических атмосферных выбросах (SABRS) для двух классифицированных базовых спутников на геостационарной орбите и спутника STPSat 6 с использованием датчиков нейтронов, гамма-излучения и космической окружающей среды. Первый спутник GPS с полезной нагрузкой для обнаружения ядерного оружия был запущен в 1980 году. Согласно несекретным документам о закупках ВВС США, NDS поддерживает требования по обнаружению ядерного оружия в пяти областях миссии: тактическое предупреждение и оценка нападения,

Судя по всему, «Лира» была задумана в конце 1980-х годов в ответ на появление в начале того же десятилетия полезной нагрузки для обнаружения ядерного оружия на спутниках GPS.

Хотя существование космического сегмента NDS не засекречено, оно также не афишировалось широко. То же самое относится и к российской системе, но информация о ней гораздо более скрыта и в основном содержится в научных трудах и онлайн-документации по тендерам и судебным инстанциям. Общее обозначение российской системы, встречающееся в нескольких источниках, — КС СОЯВ («Космический сегмент системы обнаружения ядерного оружия»). Система на основе ГЛОНАСС называется «Лира» (русское написание созвездия Лиры), а система, использующая спутники раннего предупреждения, вероятно, называется «Альтаир» (самая яркая звезда в созвездии Орла). Обе системы состоят из космических датчиков и наземного сегмента для управления датчиками и получения и обработки информации от них. В состав СОЯВ также входят наземные системы обнаружения ядерного оружия, рассредоточенные по территории Российской Федерации.

Судя по всему, «Лира» была задумана в конце 1980-х годов в ответ на появление в начале того же десятилетия полезной нагрузки для обнаружения ядерного оружия на спутниках GPS. До запуска датчиков на основе GPS и DSP в Соединенных Штатах использовались специальные спутники для обнаружения ядерного оружия под названием Vela, но в Советском Союзе не было эквивалентной системы. Проект «Лира» всерьез стартовал 15 января 1990 года, когда НПО ПМ заключило контракт на систему с Научным центром оптико-физических исследований (НЦ ОФИ). Полезная нагрузка обнаружения ядерного оружия первоначально называлась «Заря» («рассвет»), но позже была переименована в БАЛ, что расшифровывается как «Бортовое оборудование «Лира». Из-за финансовых проблем НЦ ОФИ вышел из проекта в середине 1990-х годов и был заменен в качестве генерального подрядчика «Лиры» в мае 1997 года Научно-исследовательским институтом точного приборостроения (НИИ ПП). В 2007 г. он переименован в Научно-производственную корпорацию «Системы точного приборостроения» (НПК СПП) [1]. Работой на протяжении многих лет руководил Юрий Павлович Вагин, возглавляющий 3-й отдел компании. Судя по нескольким совместно опубликованным статьям на эту тему, работа велась в тесном сотрудничестве с институтом Минобороны, известным как 12 ЦНИИ, который занимается исследованиями последствий ядерных взрывов.[2]

Первая полезная нагрузка обнаружения ядерного оружия была запущена на борту «Космос-2382» 1 декабря 2001 г. Это был модифицированный спутник ГЛОНАСС первого поколения (обозначенный 14Ф17) с более длительным расчетным сроком службы, чем у его предшественников (пять лет вместо трех). Его разработка была одобрена в 1989 году, но заняла гораздо больше времени, чем ожидалось, из-за распада Советского Союза. Он вышел на орбиту вместе с двумя стандартными спутниками первого поколения и, как полагают, был единственным в своем роде, когда-либо запущенным, хотя было построено оборудование как минимум еще для двух спутников. Неясно, нес ли он исходную полезную нагрузку БАЛ, разработанную НЦ ОФИ, или модифицированную или новую полезную нагрузку производства НПК СПП [3].

Датчики обнаружения ядерного оружия стали стандартной полезной нагрузкой для спутников Глонасс с появлением в декабре 2003 года серии Глонасс-М. Полезная нагрузка Глонасс-М называется БАЛ-М, а модифицированные версии БАЛ-К и БАЛ-К2 были разработаны для Глонасс-К и К2 [4]. Контракт на БАЛ-К2 был подписан между ИСС Решетнева и НПК СПП 24 февраля 2011 г. В информационном бюллетене, опубликованном НПК СПП в 2016 г., сообщалось, что система «Лира» на базе Глонасс-М заработала только в 2010 г., что свидетельствует о том, что она эксплуатировалась в экспериментальный режим до этого времени.

Спутник Глонасс-М на окончательной сборке. (Источник: ИСС Решетнева)

Полезная нагрузка БАЛ-М была подробно описана в различных статьях. Она может регистрировать ионизирующее излучение (главным образом в виде гамма-лучей), оптическое и электромагнитное импульсное излучение. Оптическая аппаратура ищет ядерные взрывы в видимой и ближней инфракрасной части спектра и определяет время прихода сигнала, его амплитуду и длину, используя специальные методы фильтрации взрыва от гораздо более сильного фонового излучения Земли. Ионизирующее излучение измеряется с помощью трех гамма-сцинтилляторов, установленных в разных частях спутника, чтобы свести к минимуму риск ложного обнаружения. Дополнительная информация о датчике электромагнитных импульсов отсутствует. Инструменты обнаружения регулярно калибруются, например, с помощью лазерного зондирования и наблюдения за молниями.

Координаты события определяются с помощью так называемого дифференциально-дальномерного метода, основанного на том, что положение спутников в пространстве известно с большой точностью, а их бортовые атомные часы синхронизированы с единой шкалой времени. Сравнивая момент обнаружения взрыва разными спутниками, становится возможным определить, где он произошел.

Полезная нагрузка БАЛ-М имеет собственную компьютерную систему, которая подключена к основному компьютеру спутника. Она получает команды для БАЛ через главный компьютер и направляет питание на приборы полезной нагрузки. Она также выполняет предварительную обработку данных и передает информацию обратно на землю через главный компьютер.

Полезная нагрузка БАЛ-М также использовалась для наблюдения за гамма-всплесками, космическим и галактическим излучением, взаимодействиями между Солнцем и ионосферой, молниями, вулканической активностью и так называемыми «техногенными катастрофами». Результаты этих наблюдений были опубликованы в различных научных статьях.

Точное местонахождение приборов БАЛ-М на Глонасс-М неизвестно. Однако стоит отметить, что объект, прикрепленный к нижней части спутника, был намеренно размыт на некоторых видеоматериалах Глонасс-М, что указывает на то, что он считается секретной полезной нагрузкой.

Размытая полезная нагрузка, прикрепленная к Глонасс-М №. 53, запущен как Космос-2516 в мае 2016 года. Источник

Этот же объект (в нижней правой части спутника) размыт и на этом изображении спутника Глонасс-М, запущенного в сентябре 2010 года. Источник

В нескольких видеороликах он появляется как черный объект прямоугольной формы, но невозможно сказать, принадлежит ли он полезной нагрузке БАЛ-М или нет. Тот факт, что он виден на снимках разных спутников Глонасс-М, говорит о том, что это штатная полезная нагрузка.

Черная полезная нагрузка видна в левом нижнем углу этого изображения Глонасс-М №. 60 проходит наземные испытания в 2015 году. Спутник был запущен под позывным «Космос-2545» в марте 2020 года. Источник

О модернизированных полезных нагрузках для Глонасс-К и К2 известно немногое. Они имеют более широкий набор приборов, включая детектор «ультракоротковолнового электромагнитного излучения» (скорее всего электромагнитного импульсного излучения) и высокочувствительный оптический прибор, который также может определять координаты гроз и наблюдать за входом метеоритов в атмосферу Земли. В закупочной документации на полезные нагрузки БАЛ-К и БАЛ-К2 упоминаются приборы БРОИ, БРИИ, БРГА и УФВИ, которые, вероятно, охватывают разные участки электромагнитного спектра (оптический, инфракрасный, гамма- и ультрафиолетовый). В состав одного из приборов входят фотодиоды, чувствительные к видимому и ближнему ультрафиолетовому излучению (А-281А и А-281Б) производства НПП «Пульсар». Другой прибор под названием СВАН описывается как спектральный анализатор [7].

Спутник "Глонасс-К" во время окончательной сборки на ИСС имени Решетнева. (Источник: ИСС Решетнева)

Имеются разрозненные сведения о наземной части «Лиры», которая была модернизирована под наименованием «Лира-М» по контракту, заключенному Минобороны с НПК СПП 8 ноября 2011 г. «Лира-М», в свою очередь, была частью более широкой работы по модернизации Наземного сегмента Глонасс и утверждена под названием «Капелла» примерно в 2008–2009 годах. Планировалось, что «Лира-М» будет иметь собственный центр управления, который будет взаимодействовать с главным центром управления Глонасс (ЦУС-УМ), расположенным в Краснознаменске примерно в 50 км к юго-западу от Москвы. Его функции, по-видимому, ограничиваются отправкой команд на полезные нагрузки БАЛ и получением от них телеметрии, а ЦУС-УМ действует как интерфейс между ними.[8]

Теперь Россия может обладать средствами космического базирования для обнаружения ядерного оружия, которые могут намного превосходить требования, установленные для нее много лет назад.

Данные принимаются и обрабатываются наземными терминалами под названием НАПОИ («Наземная аппаратура приема и обработки информации»). Существуют как стационарные версии (НАПОИ-С), так и мобильные версии, последние бывают двух типов (НАПОИ-М1 и М2). К концу 2016 года предполагалось оснастить агрегатами НАПОИ-М2 до 40 машин. Другие сокращения, встречающиеся в тендерной документации, — ПАП-СТ и ПАП-М (для стационарного и мобильного пользовательского оборудования), которые, по-видимому, передают навигационные данные ГЛОНАСС в компьютерную систему НАПОИ. Также планировались бортовые приемники (ВАПОИ), но неизвестно, были ли они развернуты. К 2016 году системы НАПОИ действовали в Центральном, Западном, Восточном и Южном военных округах России [9].

Различные закупочные и судебные документы позволяют связать один из терминалов НАПОИ-С с командным пунктом российских РВСН, обозначенным как В209-ВРП. Он был разработан компанией «Стратегические командные пункты» (СПУ-ЦКБ) по контракту, заключенному Министерством обороны в 2013 году в рамках проекта «Грот-М». Это явный признак того, что «Лира» предназначена не только для мониторинга ядерного договора, но и для поддержки нанесения ответного удара в случае, если Россия подвергнется ядерной атаке [10]. Еще одна потенциальная задача «Лиры», упомянутая в одной из статей, — подтверждение детонации российского ядерного оружия на чужой территории [11].

«Лира» может наблюдать ядерные взрывы мощностью от одной килотонны до пяти мегатонн во всем пространстве от земли до высоты 20 000 километров. Она может определять координаты ядерного взрыва с точностью до 300 метров, но, по-видимому, это возможно только в том случае, если не менее четырех спутников Глонасс увидят событие одновременно. Конечные пользователи могут быть проинформированы о взрыве с задержкой всего в 30 секунд, при условии, что спутники ГЛОНАСС, наблюдающие за событием, находятся в пределах досягаемости терминалов НАПОИ [12].

В одной статье, опубликованной в 2013 году, говорилось, что спутники ГЛОНАСС, находящиеся за пределами досягаемости этих терминалов, теоретически могут передавать информацию на другие спутники ГЛОНАСС через лазерные или радиоканалы связи в диапазоне 20–40 ГГц, добавляя, что эта возможность вряд ли станет доступной в ближайшее время. Однако спутники «Глонасс-М» имеют межспутниковую систему радиосвязи (называемую БАМИ), и, согласно истории Глонасс, опубликованной в 2012 году, одной из ее целей является передача информации о ядерных взрывах. На некоторых спутниках Глонасс-М также были испытаны системы межспутниковой лазерной связи, которые, как ожидается, станут стандартной функцией спутников Глонасс-К2.

В статье также указывалось, что «Лира» должна состоять из группировки в 18 спутников, чтобы обеспечить надежное покрытие ядерных взрывов, при этом минимум должно быть 12 спутников. В нем отметили уязвимость «Лиры» к иностранным противоспутниковым атакам, заявив, что лучший способ противодействия этой угрозе — иметь значительное количество резервных спутников на земле и в космосе для быстрого пополнения группировки в случае необходимости. Бортовые системы противоспутниковой защиты были бы непомерно дорогими и тяжелыми [13].

В статье содержится призыв к более тесной интеграции «Лиры» с национальной сетью раннего предупреждения о ракетном нападении, которая могла бы предоставить «Лире» информацию о прогнозируемых координатах ядерного взрыва, ожидаемой мощности оружия и количестве запущенных ракет. Приборы обнаружения ядерного оружия теперь также установлены на российских спутниках раннего предупреждения о ракетах новейшего поколения, хотя неясно, могут ли их телескопы раннего предупреждения передавать данные непосредственно на эту полезную нагрузку. Спутники относятся к так называемой Единой Космической Системе (ЕКС) или «Купол», которая должна состоять из спутников на высокоэллиптических орбитах «Молния» (название «Тундра») и геостационарных орбитах. Пока на орбите находятся только спутники «Тундра», шесть из которых были запущены с 2015 года.

О полезной нагрузке ЕКС известно очень мало. Согласно ранее упомянутой статье 2013 года, она должна включать в себя детектор гамма-излучения и два оптических детектора, работающих на несколько разных длинах волн (0,35–0,45 и 1,5–2 мкм, последний — в ближнем инфракрасном диапазоне). Спутник будет использовать более эффективные каналы связи и будет более совершенным, чем система на основе Глонасс, позволяя одному спутнику обнаруживать ядерный взрыв с высокой степенью достоверности. В другой статье также упоминается прибор, работающий в ближнем ультрафиолете.[14] В одном из приборов используются фотодетекторы А-181А и А-181Б, что предполагает, по крайней мере, некоторое сходство с полезной нагрузкой БАЛ-К2 Глонасс-К2.[15]

Если предположить, что все эксплуатируемые в настоящее время спутники «Глонасс» и «Тундра» (всего около 30 спутников) оснащены полезными нагрузками для обнаружения ядерного оружия, Россия теперь обладает космическим потенциалом обнаружения ядерного оружия, который может намного превышать требования, установленные для нее много лет назад.

Конец первой части

Барт Хендрикс — давний наблюдатель за российской космической программой.