Луч-1

Луч-1 — серия советских и российских экспериментальных геостационарных спутников-ретрансляторов, предназначенных для обеспечения связи с космическими аппаратами на низких околоземных орбитах, а также для передачи телевизионных и телефонных сигналов. Разработка велась в рамках программы создания спутниковой системы ретрансляции «Луч», которая должна была обеспечить глобальное покрытие для управления пилотируемыми и автоматическими космическими станциями. Первый спутник серии был запущен в 1985 году.

История создания

Предпосылки

К началу 1980-х годов советская космическая программа столкнулась с проблемой ограниченной зоны радиовидимости наземных станций слежения. Для управления долговременными орбитальными станциями (такими как «Салют-7» и будущий «Мир») требовалась непрерывная связь, которую не могли обеспечить наземные пункты из-за кривизны Земли. Решением стало создание спутниковой системы ретрансляции на геостационарной орбите, аналогичной американской системе TDRSS (Tracking and Data Relay Satellite System). Разработка была поручена НПО прикладной механики имени М. Ф. Решетнёва (ныне АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнёва).

Разработка и запуски

Первый спутник серии, «Луч-1», был изготовлен на базе платформы КАУР-4 (космический аппарат унифицированный рядный) и оснащён двумя параболическими антеннами диаметром около 5 метров для приёма и передачи сигналов. Запуск состоялся 25 октября 1985 года с космодрома Байконур с помощью ракеты-носителя «Протон-К». Спутник был выведен на геостационарную орбиту в точку стояния 95° в. д. (над Индийским океаном). Второй аппарат, «Луч-2», был запущен в 1986 году и размещён в точке 160° з. д. (над Тихим океаном), что позволило создать систему с двумя спутниками, обеспечивающую связь на большей части орбит низколетящих аппаратов.

Эксплуатация

Спутники «Луч-1» и «Луч-2» активно использовались для связи с орбитальной станцией «Мир», а также с автоматическими станциями «Венера» и «Фобос». Они обеспечивали ретрансляцию телевизионных изображений, телеметрии и команд управления. Однако срок активного существования аппаратов оказался меньше расчётного (около 3-4 лет вместо 5). К началу 1990-х годов спутники выработали свой ресурс и были выведены из эксплуатации. В 1994 году был запущен третий аппарат серии — «Луч-3» (также известный как «Луч-3А»), который работал до 1998 года.

Конструкция и технические характеристики

Платформа

Спутники «Луч-1» строились на базе платформы КАУР-4, разработанной в НПО ПМ. Платформа представляла собой герметичный приборный отсек цилиндрической формы с панелями солнечных батарей, расположенными по бокам. Ориентация спутника в пространстве обеспечивалась с помощью двигателей малой тяги и маховиков. Стабилизация осуществлялась по трём осям.

Антенное хозяйство

Основным элементом спутника были две крупные параболические антенны:

• Антенна S-диапазона (диаметр 5 метров) — для приёма и передачи сигналов с космических аппаратов.
• Антенна C-диапазона (диаметр 2 метра) — для связи с наземными станциями.

Антенны были выполнены из металлической сетки с высокой точностью поверхности, что позволяло работать в микроволновом диапазоне. Механизм развёртывания антенн срабатывал после выведения спутника на орбиту.

Система энергоснабжения

Электропитание обеспечивалось двумя крыльями солнечных батарей общей мощностью около 1,5 кВт. В качестве резервного источника использовались никель-кадмиевые аккумуляторные батареи. Срок активного существования ограничивался деградацией солнечных элементов и расходом топлива для коррекции орбиты.

Бортовая аппаратура

На спутнике устанавливались:

• Приёмопередатчики для работы в S- и C-диапазонах.
• Система управления полётом (бортовой компьютер).
• Система терморегулирования (жидкостная и пассивная).
• Двигательная установка для коррекции орбиты (гидразиновые двигатели малой тяги).

Применение

Связь с пилотируемыми станциями

Основной задачей «Луч-1» было обеспечение непрерывной связи с орбитальной станцией «Мир». Благодаря спутникам-ретрансляторам, экипаж мог поддерживать голосовую связь с ЦУПом в любое время, а также передавать телевизионные изображения в реальном времени. До появления «Луч» связь была возможна только в зонах радиовидимости наземных станций, что составляло около 15-20% времени полёта.

Ретрансляция данных с автоматических станций

Спутники использовались для приёма телеметрической информации с автоматических межпланетных станций (например, «Венера-15» и «Венера-16»), а также с научных спутников серии «Прогноз». Это позволяло получать данные в реальном времени, не дожидаясь пролёта аппарата над территорией СССР.

Телевизионное вещание

В качестве дополнительной функции «Луч-1» мог использоваться для ретрансляции телевизионных программ на удалённые регионы СССР, однако эта возможность применялась ограниченно из-за приоритетного использования для космической связи.

Значение и наследие

Вклад в космическую программу

Создание системы «Луч» стало важным шагом в развитии советской спутниковой связи. Спутники-ретрансляторы позволили значительно расширить возможности управления космическими аппаратами и повысить эффективность пилотируемых полётов. Опыт, полученный при эксплуатации «Луч-1» и «Луч-2», был использован при разработке более совершенных спутников серии «Луч-5» (запуски с 2011 года).

Сравнение с зарубежными аналогами

Система «Луч» была аналогом американской TDRSS, но уступала ей по пропускной способности и сроку службы. Тем не менее, она обеспечивала необходимый минимум для выполнения задач советской космической программы. В отличие от TDRSS, советская система не была полностью развёрнута (планировалось три спутника, но запущено было только два).

Современное состояние

В настоящее время спутники «Луч-1» и «Луч-2» не функционируют. Их место заняли более современные аппараты «Луч-5А», «Луч-5Б» и «Луч-5В», а также спутники «Луч» (серия «Олимп-К»), которые обеспечивают связь с российским сегментом Международной космической станции (МКС) и другими космическими аппаратами.

Интересные факты

• Спутники «Луч-1» и «Луч-2» были первыми в мире геостационарными ретрансляторами, специально предназначенными для связи с пилотируемыми космическими кораблями.
• Из-за проблем с точностью выведения на орбиту, первый «Луч-1» был выведен в точку стояния с отклонением, что потребовало дополнительных манёвров коррекции.
• После вывода из эксплуатации спутники были переведены на орбиты захоронения (на 200-300 км выше геостационарной) для предотвращения столкновений с действующими аппаратами.

Источники

• «Космонавтика СССР» / под ред. В. П. Глушко. — М.: Машиностроение, 1987.
• «Спутниковые системы связи» / А. М. Бонч-Бруевич, В. В. Гусев. — М.: Радио и связь, 1992.
• Материалы НПО прикладной механики имени М. Ф. Решетнёва (архивные данные).
• «История отечественной космической связи» / В. А. Смирнов. — М.: Знание, 2005.