Глонасс-М

Глонасс-М — это серия российских навигационных космических аппаратов (КА) второго поколения, предназначенных для работы в составе глобальной навигационной спутниковой системы ГЛОНАСС (Глобальная навигационная спутниковая система). Спутники «Глонасс-М» пришли на смену аппаратам первой серии «Глонасс» (также известным как «Ураган») и стали основой орбитальной группировки системы в 2000-х — начале 2010-х годов. Основное отличие от предшественников — увеличенный срок активного существования, улучшенные характеристики точности и расширенный набор передаваемых навигационных сигналов.

История разработки и запусков

Разработка спутников «Глонасс-М» началась в середине 1990-х годов в ответ на необходимость модернизации системы ГЛОНАСС, которая к тому времени столкнулась с проблемами из-за выработки ресурса старых аппаратов и сокращения финансирования. Головным разработчиком выступило АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнёва» (ИСС, г. Железногорск). Первый спутник серии, «Космос-2382», был запущен 1 декабря 2001 года с космодрома Байконур на ракете-носителе «Протон-К» с разгонным блоком «ДМ». Однако официально серийные запуски начались в 2003 году.

Всего с 2001 по 2013 год было изготовлено и запущено 52 спутника «Глонасс-М» (включая один аппарат, потерянный при аварии ракеты-носителя в 2010 году). Запуски осуществлялись как одиночными аппаратами, так и блоками по три спутника на одной ракете-носителе «Протон-М» или «Протон-К». Последний спутник этой серии, «Космос-2501», был выведен на орбиту 2 декабря 2014 года. Начиная с 2015 года, на смену «Глонасс-М» приходят более совершенные спутники третьего поколения «Глонасс-К» и «Глонасс-К2».

Конструкция и технические характеристики

Платформа и энергоснабжение

Спутники «Глонасс-М» выполнены на базе герметичной платформы, аналогичной предшественникам, но с улучшенной конструкцией. Основные элементы:

• Корпус: герметичный цилиндрический контейнер, в котором поддерживается постоянное давление и температура для размещения служебной аппаратуры.
• Солнечные батареи: две панели на основе арсенида галлия (GaAs), обеспечивающие мощность около 1,6 кВт на начальном этапе эксплуатации.
• Система ориентации: трёхосная стабилизация с использованием гиродинов и двигателей малой тяги на гидразине.
• Срок активного существования: изначально заявленный 7 лет, фактически для многих аппаратов превысил 10–12 лет.

Бортовая аппаратура

Основная полезная нагрузка — это навигационный комплекс, включающий:

• Цезиевые атомные часы (стандарты частоты) с относительной нестабильностью порядка 1×10⁻¹³ за сутки, что обеспечивает высокую точность синхронизации.
• Генератор навигационных сигналов, формирующий сигналы в двух диапазонах: L1 (1602 МГц) и L2 (1246 МГц). В отличие от аппаратов первого поколения, «Глонасс-М» передают дополнительный сигнал в диапазоне L2 с открытой структурой (код L2OF), что повышает точность и помехоустойчивость.
• Антенная система: фазированная антенная решётка для излучения навигационных сигналов в направлении Земли.
• Система межспутниковой связи (ретрансляция) для обмена данными между аппаратами и наземным комплексом управления.

Орбита и группировка

Спутники «Глонасс-М» размещаются на круговых орбитах высотой около 19 100 км с наклонением 64,8° и периодом обращения 11 часов 15 минут. Для обеспечения глобального покрытия требуется 24 работающих спутника в трёх орбитальных плоскостях (по 8 аппаратов в каждой). В пиковые периоды (2010–2013 гг.) группировка ГЛОНАСС насчитывала до 26–28 спутников, из которых 24 были в штатной эксплуатации, а остальные — в резерве.

Навигационные сигналы и точность

Спутники «Глонасс-М» передают два типа сигналов:

• Стандартной точности (СТ): открытый сигнал с кодовым разделением, доступный всем гражданским потребителям. В диапазоне L1 это сигнал L1OF, в L2 — L2OF.
• Высокой точности (ВТ): сигнал с более сложной структурой, предназначенный для военных и специальных пользователей (закрытый).

Точность определения координат по сигналам «Глонасс-М» в гражданском режиме составляет:

• по горизонтали: 5–10 метров (в условиях открытого неба);
• по вертикали: 10–15 метров.

Для сравнения, аппараты первого поколения обеспечивали точность порядка 20–30 метров. Улучшение связано с более стабильными атомными часами, лучшей коррекцией орбит и расширенным набором сигналов.

Эксплуатация и текущее состояние

К 2023 году большинство спутников «Глонасс-М» выработали свой ресурс. По состоянию на начало 2025 года в орбитальной группировке ГЛОНАСС остаётся менее 10 работающих аппаратов этой серии, причём часть из них используется в качестве резервных. Основу группировки составляют спутники «Глонасс-К» (с 2015 года) и «Глонасс-К2» (с 2023 года). Тем не менее, «Глонасс-М» продолжают функционировать, обеспечивая непрерывность навигационного поля в переходный период.

За время эксплуатации серия «Глонасс-М» подтвердила высокую надёжность: ни один из запущенных аппаратов не вышел из строя досрочно из-за конструктивных дефектов. Единственная потеря произошла в 2010 году, когда ракета-носитель «Протон-М» с тремя спутниками «Глонасс-М» упала из-за ошибки в разгонном блоке «ДМ-03».

Значение и наследие

Спутники «Глонасс-М» стали ключевым элементом возрождения системы ГЛОНАСС в 2000-х годах. Именно благодаря этой серии к 2010 году система восстановила глобальное покрытие и начала предоставлять услуги навигации на всей территории Земли. «Глонасс-М» также заложили основу для внедрения гражданских сигналов в диапазоне L2, что повысило конкурентоспособность системы по сравнению с GPS (США) и Galileo (ЕС).

В отличие от аппаратов первого поколения, которые имели срок службы 3–5 лет, «Глонасс-М» продемонстрировали возможность 10–12-летней эксплуатации, что снизило затраты на поддержание группировки. Опыт, полученный при разработке и эксплуатации «Глонасс-М», был использован при создании спутников «Глонасс-К» и «Глонасс-К2», которые отличаются негерметичной платформой, увеличенным сроком службы (до 10–12 лет) и дополнительными сигналами в диапазоне L3.

Интересные факты

• Спутники «Глонасс-М» имеют массу около 1415 кг, что примерно на 100 кг больше, чем у предшественников.
• Для повышения точности навигации на борту каждого аппарата установлены три цезиевых стандарта частоты, работающих одновременно для взаимного контроля.
• В 2010–2011 годах, после завершения развёртывания группировки, система ГЛОНАСС впервые с 1995 года обеспечила непрерывное покрытие всей поверхности Земли.
• Сигналы «Глонасс-М» могут приниматься большинством современных гражданских навигационных приёмников, поддерживающих стандарт ГЛОНАСС (например, в смартфонах, автомобильных навигаторах).

Источники

• АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнёва. «Глонасс-М» — техническое описание.
• Федеральное космическое агентство (Роскосмос). «ГЛОНАСС. Состояние и перспективы развития».
• Глобальная навигационная спутниковая система ГЛОНАСС. Интерфакс-АВН, 2020.
• «Космические аппараты навигации». Под редакцией В. А. Бармина. М.: Машиностроение, 2014.
• Данные орбитальной группировки ГЛОНАСС (ЦНИИмаш, 2024).