Молния-1

Молния-1 — это серия советских и российских спутников связи двойного назначения, выводившихся на высокоэллиптические орбиты типа «Молния». Разработка велась в ОКБ-1 (впоследствии НПО прикладной механики имени М. Ф. Решетнёва) с конца 1950-х годов. Первый запуск состоялся 4 июня 1964 года, однако из-за аварии ракеты-носителя аппарат был утерян. Успешный запуск и начало эксплуатации спутника «Молния-1» состоялись 23 апреля 1965 года. Спутники серии «Молния-1» стали первыми в мире искусственными спутниками Земли, обеспечившими непрерывную круглосуточную связь на территории СССР, включая удалённые районы Сибири, Дальнего Востока и Арктики.

История создания

Предпосылки

В конце 1950-х годов в СССР остро стояла проблема организации надёжной связи с отдалёнными регионами страны. Традиционные линии связи (кабельные, радиорелейные) были дороги, сложны в прокладке и не могли охватить всю территорию. Геостационарная орбита, используемая для спутниковой связи, имеет существенный недостаток: спутник на ней «висит» над одной точкой экватора, что делает невозможным его использование для связи с приполярными районами (выше 70–80° северной широты). Для решения этой задачи советские инженеры предложили использовать высокоэллиптическую орбиту с большим наклонением, получившую название «орбита типа «Молния»».

Разработка

Работы по созданию спутника связи начались в 1960 году в ОКБ-1 под руководством С. П. Королёва. Ведущим конструктором по теме был назначен М. Ф. Решетнёв. Спутник проектировался как универсальная платформа для ретрансляции телевизионных программ, телефонных переговоров и передачи данных. В 1961 году было принято решение о создании трёх модификаций: «Молния-1» (экспериментальная), «Молния-2» (усовершенствованная) и «Молния-3» (военная). Первый запуск «Молнии-1» в 1964 году оказался неудачным из-за разрушения ракеты-носителя «Молния» на 287-й секунде полёта. Успешный запуск состоялся 23 апреля 1965 года.

Эксплуатация

Спутники «Молния-1» активно эксплуатировались с 1965 по 2000-е годы. Всего было запущено более 90 аппаратов этой серии (включая модификации «Молния-1Т», «Молния-1С» и «Молния-1К»). Система «Молния-1» стала основой для создания первой в мире сети спутниковой связи «Орбита», которая начала работать в 1967 году. К 1970 году сеть «Орбита» охватывала более 20 земных станций на территории СССР.

Орбита и принцип работы

Орбита типа «Молния»

Спутники «Молния-1» выводились на высокоэллиптическую орбиту со следующими параметрами:

• Апогей (наиболее удалённая точка от Земли) — около 40 000 км над Северным полушарием.
• Перигей (ближайшая точка) — около 500–600 км над Южным полушарием.
• Наклонение — 63,4°.
• Период обращения — около 12 часов.

Выбор наклонения 63,4° не случаен: при таком значении аргумент перигея не смещается под действием возмущений от несферичности Земли. Это позволяет спутнику «зависать» над Северным полушарием на длительное время (до 8–10 часов в сутки), обеспечивая связь с наземными станциями, расположенными в высоких широтах.

Принцип работы

Для обеспечения круглосуточной связи использовалась группировка из трёх-четырёх спутников, разнесённых по орбите на 120° или 90° соответственно. Когда один спутник уходил за горизонт, другой входил в зону видимости. Спутник принимал сигнал от наземной станции, усиливал его и ретранслировал на другую станцию. Для этого на борту устанавливались ретрансляторы, работающие в диапазоне частот 1–4 ГГц.

Устройство и характеристики

Конструкция

Спутник «Молния-1» имел герметичный корпус цилиндрической формы, изготовленный из алюминиевых сплавов. Внутри размещались:

• Система электропитания — солнечные батареи (размах крыльев до 6 м) и химические аккумуляторные батареи.
• Система терморегулирования — пассивная (теплоизоляция, экраны) и активная (газовые контуры).
• Двигательная установка — для коррекции орбиты и ориентации.
• Ретрансляционное оборудование — приёмопередатчики, антенны (в том числе параболические антенны с диаметром до 1,5 м).
• Система ориентации — обеспечивала точное наведение антенн на Землю.

Основные характеристики (для модификации «Молния-1Т»)

Модификации

«Молния-1» (базовая)

Экспериментальная модификация, запускавшаяся в 1965–1967 годах. Использовалась для отработки технологии и проведения первых сеансов связи.

«Молния-1Т»

Улучшенная версия с увеличенным сроком службы и более мощными ретрансляторами. Запускалась с 1968 года.

«Молния-1С»

Модификация с усиленной защитой от радиации и повышенной надёжностью. Использовалась в составе системы «Орбита».

«Молния-1К»

Последняя модификация, запускавшаяся в 1990-х годах. Отличалась модернизированной системой управления и увеличенной ёмкостью аккумуляторов.

Применение

Гражданское

• Телевидение — ретрансляция программ Центрального телевидения (ЦТ) на всю территорию СССР. Сеть «Орбита» позволила жителям отдалённых регионов смотреть телепередачи в реальном времени.
• Телефонная связь — организация междугородних и международных телефонных линий.
• Передача данных — для нужд метеорологии, геологии, транспорта.

Военное

Спутники «Молния-1» использовались для обеспечения связи между командными пунктами, воинскими частями и кораблями Военно-морского флота СССР. Ретрансляторы работали в защищённых режимах, устойчивых к помехам.

Интересные факты

• Спутники «Молния-1» стали первыми в мире космическими аппаратами, обеспечившими непрерывную связь с движущимися объектами (самолётами, кораблями) в полярных широтах.
• Орбита типа «Молния» до сих пор используется для спутников связи, навигации и разведки (например, российские спутники «Меридиан» и американские спутники системы «Navstar»).
• В 1967 году с помощью спутника «Молния-1» была организована первая прямая телевизионная трансляция из Москвы во Владивосток.
• Срок службы первых спутников составлял всего 1–2 года, но к концу серии он был увеличен до 5–7 лет.

Критика и недостатки

• Сложность эксплуатации — требовалась постоянная смена спутников в группировке, что усложняло управление.
• Ограниченная пропускная способность — по современным меркам, спутники «Молния-1» имели небольшую ёмкость (до 200 телефонных каналов).
• Уязвимость к радиации — при прохождении радиационных поясов Земли (в районе перигея) оборудование могло выходить из строя.
• Высокая стоимость — запуск и обслуживание спутников требовали значительных ресурсов.

Наследие

Серия «Молния-1» заложила основы советской и российской спутниковой связи. На её базе были созданы более совершенные спутники «Молния-2», «Молния-3», а затем «Меридиан» и «Экспресс». Опыт, полученный при проектировании и эксплуатации «Молнии-1», был использован при создании системы спутниковой связи «Гонец» и навигационной системы ГЛОНАСС. К началу 2020-х годов спутники «Молния-1» были полностью выведены из эксплуатации, заменены более современными аппаратами на геостационарной и высокоэллиптической орбитах.

Источники

• Афанасьев И. Б., Воронцов А. В. «Спутники связи и вещания. История и перспективы». — М.: Машиностроение, 2005.
• Решетнёв М. Ф. «Космические аппараты связи». — Красноярск: НПО ПМ, 1990.
• Черток Б. Е. «Ракеты и люди. Книга 3. Горячие дни холодной войны». — М.: Машиностроение, 1999.
• «Система спутниковой связи „Орбита“». — Журнал «Электросвязь», № 5, 1968.
• Данные с сайта «Космическая энциклопедия» (astronaut.ru).