Экспресс-3

Экспресс-3 — это серия российских телекоммуникационных космических аппаратов (спутников связи) геостационарной орбиты, разработанных и производимых АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнёва» (ИСС) для обеспечения фиксированной и подвижной спутниковой связи, телерадиовещания, а также доступа в интернет на территории России и стран СНГ. Спутники серии «Экспресс-3» являются преемниками аппаратов «Экспресс-А» и «Экспресс-АМ» и представляют собой третье поколение российских геостационарных спутников связи, созданных на базе унифицированной платформы «Экспресс-2000».

История создания

Предпосылки

К началу 2000-х годов российский спутниковый парк связи, состоявший из аппаратов серий «Экспресс-А» (1998—2000) и «Экспресс-АМ» (2003—2005), начал устаревать как морально, так и физически. Требовалось создание нового поколения спутников с увеличенным сроком активного существования (до 15 лет), более высокой энерговооружённостью и возможностью установки транспондеров (ретрансляторов) различных частотных диапазонов (C, Ku, L). В 2004 году Федеральное космическое агентство (Роскосмос) и ФГУП «Космическая связь» (ГПКС) инициировали программу создания спутников серии «Экспресс-3».

Разработка и производство

Головным разработчиком и изготовителем выступило ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнёва» (г. Железногорск, Красноярский край). Спутники базируются на новой унифицированной платформе «Экспресс-2000», которая обеспечивает повышенную мощность (до 6—10 кВт) и точность удержания на орбите. Полезная нагрузка (ретрансляционное оборудование) поставлялась как российскими предприятиями (например, НПП «Радиосвязь»), так и зарубежными партнёрами, в частности французской компанией Thales Alenia Space (в части усилителей мощности и антенных систем).

Запуски

Первые два спутника серии — «Экспресс-АМ44» (орбитальная позиция 11° з. д.) и «Экспресс-МД1» (орбитальная позиция 80° в. д.) — были запущены в 2009 году. Однако «Экспресс-МД1» (лёгкая версия на платформе «МСС-767») вышел из строя в 2013 году из-за отказа системы электропитания. В последующие годы на орбиту были выведены:

• «Экспресс-АМ5» (2013, 140° в. д.);
• «Экспресс-АМ6» (2014, 53° в. д.);
• «Экспресс-АМ7» (2014, 40° в. д.);
• «Экспресс-АМ8» (2015, 14° з. д.);
• «Экспресс-АМУ1» (2015, 36° в. д.);
• «Экспресс-АМУ2» (2016, 103° в. д.);
• «Экспресс-АМУ3» (2017, 96,5° в. д.);
• «Экспресс-АМУ4» (2017, 11° з. д.).

Всего к 2024 году на орбиту было выведено 10 спутников серии «Экспресс-3» (включая «Экспресс-АМ44» и «Экспресс-МД1»). Часть аппаратов, например «Экспресс-АМУ1», была создана по заказу Министерства обороны РФ для обеспечения специальной связи.

Конструкция и характеристики

Платформа «Экспресс-2000»

Спутники серии «Экспресс-3» построены на базе унифицированной спутниковой платформы «Экспресс-2000» (за исключением «Экспресс-МД1», использовавшего платформу «МСС-767»). Основные характеристики платформы:

• Сухая масса: 1100—1500 кг (в зависимости от комплектации);
• Стартовая масса: 2000—2500 кг;
• Мощность солнечных батарей: 6—10 кВт (на конец срока активного существования);
• Срок активного существования: 15 лет;
• Точность удержания по долготе: ±0,05°;
• Количество стволов (транспондеров): от 40 до 80 (в разных диапазонах).

Полезная нагрузка

Спутники оснащаются ретрансляторами в диапазонах:

• C-диапазон (4/6 ГГц) — для фиксированной спутниковой связи (телефония, передача данных, телевидение);
• Ku-диапазон (11/14 ГГц) — для цифрового телевидения, интернета, VSAT-сетей;
• L-диапазон (1,5/1,6 ГГц) — для подвижной спутниковой связи (морские, авиационные, сухопутные абоненты);
• Ka-диапазон (20/30 ГГц) — для широкополосного доступа в интернет (на некоторых аппаратах, например «Экспресс-АМ5»).

Антенны — многолучевые (до 8—12 лучей), что позволяет обслуживать обширные территории с высокой пропускной способностью.

Система управления

Бортовая цифровая вычислительная система (БЦВС) на базе радиационно-стойких процессоров обеспечивает ориентацию, стабилизацию, коррекцию орбиты и управление полезной нагрузкой. Спутники оснащены электрореактивными двигателями (ионными или плазменными) для коррекции орбиты, что значительно снижает расход топлива по сравнению с химическими двигателями.

Орбитальная группировка и зоны обслуживания

Геостационарная орбита

Все спутники «Экспресс-3» размещены на геостационарной орбите (высота 35 786 км над экватором) в точках стояния от 11° западной долготы до 140° восточной долготы. Это обеспечивает непрерывное покрытие всей территории России, стран СНГ, а также части Европы, Азии, Африки и Ближнего Востока.

Основные точки стояния

• 11° з. д. — «Экспресс-АМ44» (заменён на «Экспресс-АМУ4»);
• 14° з. д. — «Экспресс-АМ8»;
• 36° в. д. — «Экспресс-АМУ1»;
• 40° в. д. — «Экспресс-АМ7»;
• 53° в. д. — «Экспресс-АМ6»;
• 80° в. д. — «Экспресс-МД1» (выведен из эксплуатации);
• 96,5° в. д. — «Экспресс-АМУ3»;
• 103° в. д. — «Экспресс-АМУ2»;
• 140° в. д. — «Экспресс-АМ5».

Применение

Телерадиовещание

Спутники «Экспресс-3» являются основой для цифрового телевидения России (пакеты «Триколор ТВ», «НТВ-Плюс», «МТС ТВ» и др.). Они обеспечивают доставку сигнала в форматах DVB-S2 и DVB-S2X, в том числе в стандартах высокой чёткости (HD) и сверхвысокой чёткости (Ultra HD).

Фиксированная связь

Используются для организации магистральных каналов связи между городами, для подключения удалённых объектов (нефтегазовые месторождения, научные станции, военные базы) и для предоставления услуг телефонии и передачи данных.

Подвижная связь

Спутники, оснащённые L-диапазоном (например, «Экспресс-АМ5»), обслуживают системы подвижной спутниковой связи, такие как «Гонец» и «Inmarsat» (через российские шлюзы). Они обеспечивают связь для морских судов, самолётов, автомобилей и экспедиций.

Широкополосный доступ в интернет

Спутники с Ka-диапазоном (например, «Экспресс-АМ5») предоставляют услуги широкополосного доступа в интернет для частных и корпоративных абонентов, в том числе в рамках федеральных проектов по устранению цифрового неравенства.

Государственные и специальные нужды

Часть спутников серии (например, «Экспресс-АМУ1») используется для обеспечения связи органов государственной власти, МЧС, Минобороны и других силовых структур. Они также задействованы в системе «ГЛОНАСС» для передачи служебной информации.

Эксплуатация и модернизация

Сроки службы

Спутники «Экспресс-3» рассчитаны на 15 лет активной работы. К 2024 году большинство аппаратов, запущенных в 2013—2017 годах, находятся в середине своего срока службы. «Экспресс-АМ44» (2009) и «Экспресс-МД1» (2009) уже выработали ресурс, причём «Экспресс-МД1» был выведен из эксплуатации в 2013 году.

Замена и развитие

С 2020-х годов началась замена спутников «Экспресс-3» на аппараты следующего поколения — «Экспресс-АМУ5» и «Экспресс-АМУ6» (на базе платформы «Экспресс-2000+»), а также на новую серию «Экспресс-РВ» (на высокоэллиптических орбитах). Однако «Экспресс-3» остаются основой российской спутниковой группировки связи до 2030 года.

Критика и проблемы

Технические сбои

В 2013 году спутник «Экспресс-МД1» вышел из строя из-за отказа системы электропитания, что привело к частичной потере покрытия в зоне 80° в. д. В 2018 году на «Экспресс-АМ5» был зафиксирован сбой в работе одного из транспондеров, что потребовало перераспределения нагрузки.

Импортозависимость

Полезная нагрузка (усилители, антенны) для части спутников «Экспресс-3» поставлялась из-за рубежа (Thales Alenia Space). После введения санкций в 2014 и 2022 годах возникли сложности с закупкой комплектующих, что замедлило производство новых аппаратов. В ответ ИСС имени Решетнёва активизировало программы импортозамещения, в частности, по созданию отечественных усилителей мощности и бортовых вычислителей.

Экономическая эффективность

Стоимость одного спутника «Экспресс-3» (включая запуск) составляет от 5 до 10 млрд рублей (в ценах 2010-х годов). Критики отмечают, что для коммерческого рынка спутниковой связи эти аппараты уступают по удельной пропускной способности зарубежным аналогам (например, спутникам серии «Eutelsat» или «Intelsat»). Однако для обеспечения государственных нужд и покрытия труднодоступных регионов России «Экспресс-3» остаются незаменимыми.

Источники

• Официальный сайт АО «ИСС» имени академика М. Ф. Решетнёва — раздел «Спутники связи» (iss-reshetnev.ru).
• Федеральное государственное унитарное предприятие «Космическая связь» (ГПКС) — данные о спутниках «Экспресс» (gpks.ru).
• «Российские спутники связи: история и перспективы» — журнал «Космонавтика и ракетостроение», 2018.
• «Спутниковая связь в России: от „Экспресс-А“ до „Экспресс-3“» — статья в «Вестнике Сибирского государственного университета телекоммуникаций и информатики», 2020.
• Технические характеристики платформы «Экспресс-2000» — доклад на Международном конгрессе по спутниковой связи (ICSC-2015).