Китайский ретранслятор: конец эпохи

6 июля 2021 г. в 23:53 пекинского времени (15:53 UTC) со стартового комплекса №2 Центра космических запусков Сичан был произведен пуск РН «Чанчжэн-3C» (CZ-3C/GII №Y18) со спутником-ретранслятором «Тяньлянь-1» №05. Аппарат был успешно выведен на геопереходную орбиту суперсинхронного типа.

В каталоге Стратегического командования аппарат получил номер 49011 и правильное международное обозначение 2021-063A.

«Тяньлянь-1» №05 (天链一号05星, Tianlian 1 05) – пятый и последний КА в серии китайских спутников-ретрансляторов первого поколения, обеспечивающих обмен командно-телеметрической информацией и ретрансляцию целевой информации со средне- и низкоорбитальных спутников и с пилотируемых объектов, а также информационно-командное обеспечение космических запусков. Его разработчиком является Генеральный департамент спутников связи и навигации Китайской исследовательской академии космической техники CAST.

Разработка космической системы ретрансляции «Тяньлянь-1» началась в 2003 г. Первый аппарат со стартовой массой 2475 кг, включая 306 кг полезной нагрузки, изготовленный в Китайской исследовательской академии космической техники CAST, был запущен 25 апреля 2008 г. и имел статус экспериментального, но уже в сентябре обеспечил полет «Шэньчжоу-7» с выходом в открытый космос. Второй и третий аппараты были изготовлены и запущены в штатном варианте. Три аппарата последовательно разместили в позициях 77.0°, 176.8° и 16.8°в.д., что обеспечило начиная с 2012 г. близкое к 100% по времени покрытие орбит высотой от 200 до 2000 км. В частности, в пилотируемой программе доля времени доступной связи с орбитальными лабораториями поднялась с 20% до 98%. За следующие девять лет были внедрены средства ретрансляции в реальном масштабе времени с ракет-носителей почти всех типов и с многих КА, позволяющие отслеживать выведение на орбиту и начало работы.

 

Дата старта	Наименование	Носитель	Параметры начальной орбиты				Начальная точка стояния
			i	Hp, км	Ha, км	P, мин
25.04.2008	Тяньлянь-1 №01	CZ-3C №Y1	18.07°	226	41806	749.1	77.0°в.д.
11.07.2011	Тяньлянь-1 №02	CZ-3C №Y8	18.04°	197	42177	756.0	176.8°в.д.
25.07.2012	Тяньлянь-1 №03	CZ-3C №Y9	18.11°	214	42495	762.9	16.8°в.д.
22.11.2016	Тяньлянь-1 №04	CZ-3C/GII №Y13	17.44°	209	41759	747.7	77.0°в.д.
31.03.2019	Тяньлянь-2 №01	CZ-3B/GII №Y44	27.09°	189	35809	629.2	80.0°в.д.
06.07.2021	Тяньлянь-1 №05	CZ-3C/GII №Y18

 

Основой для создания КА «Тяньлянь-1» стала платформа DFH-3A – развитие платформы DFH-3, которая впервые была использована для создания связного спутника «Дунфанхун-3» в 1994 году.

Если уж зашла речь о DFH-3, то ее разработку запустили в 1986 году, сразу после выхода на геостационар первых китайских телекоммуникационных спутников. Для своего времени это была достаточно продвинутая платформа с трехосной системой ориентации, послужившая основой для связных спутников с 24 транспондерами C-диапазона. На базе DFH-3 и ее вариантов DFH-3A и DFH-3B были созданы четыре гражданских связных спутника и четыре военных, пять ретрансляторов, целый ряд аппаратов китайских навигационных систем и даже две лунные станции «Чанъэ», а всего – 41 КА. С запуском «Тяньляня-1» №05 ее история также завершается – Китай полностью перешел на более тяжелую платформу DFH-4.

Бортовая целевая аппаратура спутников-ретрансляторов «Тяньлянь-1», созданная в Сианьском отделении CAST, обеспечивала формирование каналов:

• в диапазоне S для обмена командно-телеметрической информацией с обслуживаемым спутником;
• в диапазоне S для приема небольших объемов информации с обслуживаемого спутника (однопользовательский канал SSA — S-band Single Access);
• в диапазоне Ka (в том числе высокоскоростных) для передачи больших объемов информации с обслуживаемого спутника;
• в диапазоне Ka (в том числе высокоскоростных) между спутником-ретранслятором и Землей;
• в диапазонах S и Ka для обмена командно-телеметрической информацией и определения параметров орбиты самого спутника-ретранслятора.

Аппараты использовали совмещенную параболическую антенну диапазонов Ka и S диаметром 3.05 м с двухстепенным приводом наведения на обслуживаемый спутник для высокоскоростной передачи данных и обмена командно-телеметрической информацией с ним. Остальные каналы обеспечивались отдельными антеннами.

Модернизированный четвертый спутник (см. «Новости космонавтики» №1, 2017) стартовал после четырехлетнего перерыва, а пятый – еще почти через пять лет. Их общая задача – поддерживать систему ретрансляции в рабочем состоянии и не допустить снижения ее охвата и прочих характеристик.

Хотя при запуске КА №04 было заявлено намерение заменить старейший в системе и работающий уже за ресурсом аппарат №01, в реальности этого не произошло. На протяжении 2017-2020 гг. четвертый и первый обитали в соседних позициях на геостационаре, а в ноябре-декабре 2020 г., в преддверии запуска Базового блока «Тяньхэ», КА №04 совершил переход на восток и присоединился к спутнику №02. Место на западе рядом с КА №03 пока вакантно; вероятно, именно туда и будет направлен «Тяньлянь-1» №05.

Из графика, иллюстрирующего позиции спутников за время после первого старта, видно, что выполнение штатных задач по обмену командно-телеметрической информации и ретрансляции данных они совмещают с «насиживанием» точек, выделенных Китаю для орбитальных систем передачи данных. Если в центре два КА долго и спокойно жили в двух соседних точках, то и на западном, и на восточном фланге регистрировались многократные перемещения спутников между тремя заявленными позициями.

Еще более занятны следующие два графика. Оказывается, стратегия управления наклонением орбиты не сводится к простому «ждем снижения начального наклонения до нуля, а потом стабилизируемся возле нуля» – два спутника некоторое время целенаправленно держали его в интервале 2.7-3.0°. Выявляется также таинственная любовь некоторых спутников «Тяньлянь» к слегка некруговым орбитам: нулевому эксцентриситету они предпочитают значения в интервале 0.030-0.035. Ранее мы предположили, что небольшое, порядка 300 км, суточное перемещение вверх-вниз позволяет им заниматься локализацией наземных источников радиоизлучения путем прослушивания их с немного отличающихся ракурсов.

Подготовка КА «Тяньлянь-1» №05 на полигоне наложилась на празднование 100-летия Коммунистической партии Китая, что обусловило особый накал партийно-политической работы. 1 июля экспедиция специалистов по спутнику-ретранслятору вместе с четырьмя другими братскими командами провела торжественный подъем флага, а затем просмотрела торжественное заседание и прослушала речь Генерального секретаря ЦК КПК Си Цзиньпина.

Систему космической ретрансляции второго поколения Китай начал создавать в 2010 г. Главным конструктором проекта был назначен Ван Цзяшэн (王家胜), главным конструктором спутника – Чжао Хун (赵宏), а его административным руководителем – Чжан Пэн (张鹏).

Первый спутник «Тяньлянь-2» №01 был запущен 31 марта и прибыл в заданную точку стояния 80°в.д. 9 апреля 2019 г. Аппарат был создан на тяжелой платформе DFH-4, позволяющей установить более массивную полезную нагрузку и увеличить расчетный срок службы аппарата с 7 до 12 лет. Он сохранил совместимость со спутниками первого поколения по частотам, но ширина доступной полосы частот и количество каналов были увеличены. Новый спутник получил новую антенную систему, включая главную антенну с пропускной способностью на уровне 1.2 Гбит/с, более чем в два раза выше, чем у «Тяньлянь-1». Была внедрена функция многопользовательского планирования, вдвое увеличилось число одновременно обслуживаемых КА, расстояния между которыми могли достигать десятков тысяч километров.

Кроме того, появилась возможность обслуживания «нетрадиционных» пользователей – беспилотных самолетов-разведчиков и гиперзвуковых аппаратов за пределами зоны прямой видимости, а также самолетов гражданской авиации и экспедиционных морских судов.

Запуск и первые несколько месяцев полета Китайской космической станции «Тяньгун» и кораблей «Тяньчжоу» и «Шэньчжоу» обеспечивали «Тяньлянь-2» №01, а также спутники первого поколения №03 и №04. Беседа Си Цзиньпина с экипажем станции 23 июня 2021 г. передавалась через «Тяньлянь-2».

В настоящее время в производстве находятся «Тяньлянь-2» №02 и №03. Логично думать, что после запуска их в 2021-2022 гг. три спутника второго поколения займут по одной точке стояния на западе, в центре и на востоке, и сначала будут работать параллельно с существующей группировкой КА первого поколения, а со временем полностью заменят их.

Это был 378-й пуск ракет семейства «Великий поход» и 120-й в истории носителей типа CZ-3A для запусков на геопереходные орбиты. Ракета CZ-3C использовалась в первый раз после двухлетнего перерыва. На ней было реализовано 59 доработок, в том числе 18 в части двигателей двух боковых ускорителей и первой ступени.

Автор: Liss