95. Характеристика космической разведки.Doc

В мирное время наиболее близкий доступ к любым объектам на поверхности земли и воды обеспечивает космическая развед­ка. Параметры траектория движения КА (высота орбиты, угол ее наклонения относительно экватора Земли) со средствами развед­ки на борту определяются направлением и скоростью вывода ра­кеты-носителя. Для вывода КА на околоземную орбиту ему нуж­но при запуске сообщить первую космическую скорость у повер­хности Земли не менее 7,91 км/с. При этой скорости орбита КА круговая. Минимальная высота ограничена тормозящим действи­ем остатков атмосферы и составляет 130-150 км. Чем выше ско­рость, тем больше высота орбиты. При второй космической скоро­сти более 11,186 км/с КА может выйти из сферы действия тяготе­ния Земли.

В зависимости от скорости и направления выведения КА рас­полагаются на низких круговых, высоких эллиптических, геоста­ционарных орбитах (см. рис. 14.4).

Рис. 14.4. Виды орбит К А

Низкие круговые орбиты -— наиболее распространенные орбиты разведывательных КА, так как они позволяют им приблизиться к объекту на минимально допустимое расстояние. От этого расстояния зависит время нахождения («жизни») КА. С уменьшением высоты орбиты увеличивается торможение КА остатка­ми атмосферы и сокращается время его существования на орбите. Противоречие между временем пребывания на орбите низколетящего КА и стремлением приблизить средства добывания ин­формации к ее источникам решается путем создания маневрирующих спутников. Например, разведывательный КА фотографичес­кой разведки США Кеуholе-11А может маневрировать на орбите по заданной программе или команде с Земли: он снижается до высоты 130-160 км, производит детальную фотосъемку в видимом ИК-диапазонах с разрешением до 10 см, после чего поднимается на большую высоту (до 1000 км), ведя с нее обзорное наблю­дение. Передача информации на наземный пункт приема произво­дится по радиоканалу непосредственно или через спутник-ретран­слятор.

Однако низкоорбитальные КА, пролетая с большой скоростью над поверхностью Земли, позволяют наблюдать объект или осуществлять перехват его радиосигналов в течение очень короткою времени (единиц минут). Период вращения КА вокруг Земли Тка в минутах в зависимости от высоты орбиты h можно оценить по формуле:

Тка ≈ Т₀(1 + h/R₃)^3/2,

где R_з = 6372 км — радиус Земли; Т₀ = 84,4 мин. — период обращения гипотетического КА по круговой орбите с радиусом, равным радиусу Земли ( h= 0).

В табл. 14.2 приведены некоторые значения Тка , рассчитанные по этой формуле.

Таблица 14.2

h, км	100	200	300	400	500	1000	5000	10000	35870	50000	10000
Tка,	86,4	88,4	9,04	92,5	94,5	105	201,2	349	1440	2231	5784
МИН.									(24 ч)

Из этой таблицы видно, что на малых высотах период враще­ния КА равен приблизительно 1,5 часа. Однако из этого не следует, что КА будет находиться над одним и тем же районом через каж­дые 1,5 часа. Из-за вращения Земли вокруг оси на каждом очеред­ном витке К А будет пролетать над новым районом Земли и только через сутки ситуация повторится.

Возможности просмотра различных районов Земли зависят от угла наклона плоскости орбиты КА относительно плоскости эк­ватора Земли. Если КА расположен на круговой полярной орбите, то его средства могут периодически просматривать всю повер­хность Земли. Например, одновременная работа 2 спутников (с вы­сотой орбит 1000-1400 км и наклонениями, близкими к 90°) поз­воляет просматривать район земного шара с интервалом в 6 ч. К А на солнечно-синхронной орбите (с наклонением приблизительно 97°) пролетает над объектом в одно и то же время суток, например темное. С повышением высоты орбиты, как следует из таблицы, пе­риод вращения КА увеличивается и при h около 36 тыс. км он равен периоду вращения Земли.

Когда плоскости орбиты КА на высоте около 36 тыс. км и эк­ватора Земли совпадают (1 - 0°), то КА расположен на геосин­хронной орбите и постоянно «висит» над одним и тем же райо­ном Земли. Будучи расположенными в плоскости экватора Земли, средства добывания КА не «видят» из-за кривизны Земли ее се­верные (более 70 градусов широты) районы. Это обстоятельство и большая удаленность КА от поверхности Земли существенно огра­ничивают возможности геостационарных спутников наблюдением мелких источников света (например, факелов ракет при пуске) и пе­рехватом достаточно мощных радиосигналов.

Промежуточное положение занимают КА на высоких эллиптических орбитах (см. рис. 14.4). Системы космической связи на эллиптических орбитах позволяют осуществлять радио- и телеви­зионное вещание на всей территории России. Типовая орбита соот­ветствует эллипсу с перигеем (наименьшим расстоянием до поверхности Земли— 400-460 км) и апогеем (наибольшим расстояни­ем —до 60000 км).

Для добывания информации на КА устанавливаются различные средства добывания (фото-, телевизионного и радиолокациониого наблюдения, радио- и радиотехнической разведки). Аппаратура современных разведывательных низкоорбитальных КА обладает высокими возможностями. Наибольшее разрешение обеспечивают КА фоторазведки. Установка на КА аппаратуры об­зорной разведки позволяет производить съемку поверхности Земли в полосе шириной до 180 км при линейном разрешении на местнос­ти 2,5-3,5 м. Опознаются объекты размером 12,5-35 м. Детальная фоторазведка обеспечивает полосу съемки шириной 12-20 км, раз­решение на местности 0,3-0,6 м (для маневрирующих — до 100 м) и опознавание объектов размером 1,5-6 м.

Космическая разведка США имеет на вооружении разнообраз­ные разведывательные системы: специализированные (фото-, опти­ко-электронные, радио- и радиотехнические, радиолокационные) и комплексной разведки, например, фотографирование и перехват радиотехнических сигналов. По мере прогресса в миниатюриза­ции средств добывания доля комплексных систем возрастает. При наблюдении за наземными объектами из космоса разрешение аэ­рофотоаппаратов, установленных на КА, ограничивается не толь­ко разрешением объективов и фотопленки или иных светочувстви­тельных элементов, но и турбулентностью атмосферы, Атмосфера представляет собой неоднородную среду распространения света, различные области которой имеют динамически изменяющуюся плотность воздуха и, следовательно, разные оптические свойства, в том числе и коэффициент преломления. Изменение оптических свойств атмосферы во время экспозиции приводит к размыванию границ деталей изображения. В результате этого разрешение фо­тоаппаратов КА из-за турбулентности атмосферы составляет око­ло 8 см. Компенсация искажений среды в принципе возможна с по­мощью адаптивной оптики, способной изменять кривизну поверх­ности линзы или зеркала в соответствии с изменением оптических свойств среды распространения.

Таким образом, космическая разведка обеспечивает наиболее близкий и безопасный для органа добывания доступ к защищае­мым объектам и в силу этого обладает достаточно высокими по­казателями по разрешению и достоверности получаемой информа­ции.

В то же время космическая разведка имеет ряд особеннос­тей, которые облегчают задачу защиты информации на объекте. Кратковременность нахождения низкоорбитального КА над защи­щаемыми объектами, возможность точного расчета характеристик орбит и моментов времени пролета спутников над защищаемыми объектами позволяют применять простые, но эффективные меры по защите информации. Эти меры противодействуют, прежде все­го, выполнению временного условия разведывательного контак­та — возможности наблюдения за объектом в момент пролета КА над ним.

Средства добывания размещаются также на летательных аппа­ратах (самолетах-разведчиках, беспилотных летательных аппара­тах) и кораблях, летающих и плавающих вдоль воздушной и мор­ской границ.

С целью увеличения дальности видимости с самолетов-развед­чиков соответствующей конструкцией добиваются подъема их на максимально возможную высоту. Характеристики самолетов-раз­ведчиков США приведены в табл. 14.3 [2].

Таблица 14.3

Тип	Скорость, км/ч	Дальность полета, км	Потолок, м	Аппаратура
FР-4С, Е	2240	4300	18500	АФА, ИК, ТА, РЛС
U-2С	850	до 7000	26000	АФА, РРТР, ИК, РЛС
SR-71	3300	7000	24000	То же
TR-1	690	5000	27500	То же

Примечание. АФА — авиационная фотоаппаратура, РРТР — средства ра­дио- и радиотехнической разведки, РЛС — радиолокацион­ные станции бокового обзора, ИК — средства наблюдения в ИК-диапазоне, ТА — аппаратура телевизионного наблю­дения.

Дальность наблюдения с самолета наземных объектов зависит от способа добывания и колеблется от 2-3 h для фото- и ИК-аппаратуры, где h — высота полета самолета, до 100-120 h для Р и РТР. при этом достигается разрешение на местности от единиц см (для фотосъемки) до метров — для радиолокационных станций боково­го обзора.

Разрешение и точность определения координат наземных объ­ектов с самолетов выше аналогичных характеристик аппаратуры КА в пропорции, соответствующей соотношению высот полетов.

Возможности добывания информации с кораблей, находящих­ся в нейтральной зоне возле морских границ, ограничиваются в основном перехватом радиосигналов, наблюдением берегов и их подводного рельефа.

Улучшение характеристик космических и воздушной радиолокационных систем радиоэлектронной разведки происходит за счет использования широкополосных и сверхширокополосных из­лучаемых сигналов и широкополосных синтезированных апер­тур. Возможности радиолокационного наблюдения с помощью та­ких сигналов приблизили разрешение на местности по наклонной дальности и азимуту к предельно достижимым значениям, равным 0,5 и 0,25 длины волны соответственно. Проявляются две тенден­ции в развитии средств радиолокационного наблюдения:

• использование мм-диапазона с целью повышения разрешающей способности радиолокационных станций;

• смещение рабочего диапазона частот в метровый диапазон для обеспечения более эффективного обнаружения замаскированного объекта.

За счет широкополосных сигналов и больших апертур разре­шение на местности перспективных радиолокационных станции устанавливаемых на беспилотных летательных аппаратах, соста­вит 0,3-0,5 м, а размещаемых на космических аппаратах — до 1 м при зоне обзора более 100 км.