GLONASS отнема време на изчакване
Поради идентифицирани проблеми с часовника на борда, актуализацията на спътниковото съзвездие се отлага, графикът за изстрелване се коригира
"Известия" научи за резултатите от летателните изпитания на най-новия български навигационен спътник Глонасс-К1, изведен в орбита в началото на 2011 г. От 2016 г. Роскосмос планира да започне замяната на сегашната групировка от навигационни спътници, състояща се от устройства Glonass-M, с устройства от следващо поколение Glonass-K. Сега тези условия се преразглеждат: бяха необходими допълнителни години за решаване на проблемите с атомните часовници, ключов възел на навигационния спътник. Това е тъжен привет от 90-те години на миналия век, когато местната електронна индустрия се срина. Проекти като GLONASS помагат за съживяването на индустрии, които са били бездействащи от 15 години. Но годините на запустение се усещат точно в онези моменти, когато трябва да направите крачка към следващото поколение. Тук историята на Глонасс-К е повече от показателна.
Какво се случи в орбита
Сателитите Глонасс-К са обречени съвсем скоро да се превърнат в технологичното лице на България. Системата GLONASS наскоро получи признание в световен мащаб, превръщайки се в пълноправен конкурент на американския GPS. Не е толкова важно, че GLONASS ви позволява да определите координатите с по-голяма грешка от GPS. Разликата за повечето потребители все още е незабележима, а GLONASS е нов за този пазар. Системата не е завършила наземния контролен комплекс, не е разгърнала мрежа от станции за събиране на измервания и много други. Ако всичко е завършено, точността ще се доближи до GPS. И това, което е направено сега, разбира се, трябва да се счита за голямо постижение. Българската индустрия обаче няма абсолютно никакво време да празнува този успех, защото конкурентите са на изчерпване.
— По време на полетТестовете на първия летателен модел на Глонасс-К разкриха проблеми с бордовия часовник, каза Николай Тестоедов, генерален директор и генерален конструктор на МКС „Решетев“. „В този апарат имаме две цезиеви и две рубидиеви устройства. Имаше въпроси и към двамата.
В RIRV на Известия казаха, че вече са направили всичко по силите си.
— В Глонасс-К бяха регистрирани повреди на квантовите рубидиеви честотни стандарти, — казва Аркадий Тюляков, генерален конструктор на системи и средства за униформено военно и двойно предназначение RIRV. - Предвид некорелираните повреди, те не са конструктивни и най-вероятно са свързани с повреда на компоненти.
Къде да намеря части
Ниското качество на компонентите проваля GLONASS не за първи път. В средата на 2000-те серийните устройства се провалиха поради дефектни печатни платки, сега обещаващите страдат поради нискокачествени части. Ситуацията с таблото успя бързо да се разреши чрез закупуване на ново в чужбина. Не можете да направите това с атомен часовник, защото това е устройство с уникални параметри, направено за космически кораб, свързано с неговите системи. Ето защо е необходимо да се търси решение на проблема в рамките на възможностите на родната индустрия.
ГЛОНАСС-М използва цезиеви честотни стандарти. Но за да ги получи, беше необходимо да се възстанови производството на компоненти. По-специално, през 2006 г. във Фрязино, близо до Москва, в предприятието "Исток" беше реанимирано производството на атомни тръби, създадени в съветската епоха. Като цяло работата даде резултат - Глонасс-М с тези цезиеви часовници летят и осигуряват определената точност на измерване. Но при тестовете на Glonass-K те не показаха правилните параметри.
- Отцезиевите часовници показаха влошаване на параметрите“, обяснява Сергей Щербаков, заместник генерален директор на „Исток“. - Откази по тях практически няма. Влошаването на параметрите означава, че продуктът най-вероятно няма да издържи толкова дълго, колкото трябва. Нашето предизвикателство е да подобрим точността и надеждността. Планирахме да увеличим тези параметри чрез прилагане на метода за лазерна селекция. Но проблемът е, че сега в България няма лазери, които да направят параметрите по-високи от сегашните. Това е разбираемо: в твърдотелната електроника те са изостанали повече, отколкото в други области.
Щербаков казва, че оборудването за производство на атомни тръби през 90-те години е консервирано и е престояло 10 години.
„Такъв престой не е без последствия. През годината вече беше постигнат значителен напредък в тези области и ако 10 години седите и не правите нищо, извинете ме. С времето със сигурност ще достигнем необходимото ниво. Междувременно всичко зависи от въпросите на оборудването, технологиите и производствената култура.
Колко време отнема
Ключовият въпрос за разработчиците на GLONASS е колко дълго ще компенсираме технологичната разлика и къде ще бъдат конкурентите, когато решим този проблем.
Според Александър Кузнецов, ръководител на компанията New Energy Technologies (NET, получи грант от Сколково за създаване на атомни часовници с малък размер за наземно използване), характеристиките на съществуващите летателни модели могат да бъдат значително подобрени за 3-5 години.
„Ефектът може да се постигне след три години, ако започнете работа точно сега“, казва Кузнецов. - През този период е възможно да се извърши сериозна модернизация на бордовия образец, като се получи ново устройство, по-надеждно и с подобрени характеристики. За 5-7 години можете да достигнете ново качество,към които се стремят европейците, се работи за създаване на преднина. И не ни върви. Всичко върви към това, че ще изостанем технологично с нашата ГЛОНАСС от същата европейска навигационна система Галилео.
Кузнецов каза, че NET, под егидата на проекта Сколково, посветен на атомни часовници с малки размери, успя да събере група учени, които се занимават с темата за квантовите честотни стандарти в много страни, включително Германия и Съединените щати.
„От името на този екип миналата година ние предложихме на Роскосмос да създаде бордов стандарт от ново поколение за сателити GLONASS“, каза той. — Роскосмос бързо реагира, беше свикана специална среща с участието на представители на предприятията от индустрията. Тази тема се обсъжда от миналото лято. Не чухме принципни възражения, но не последваха никакви действия.
Научният директор на лабораторията NET Владимир Величански подчертава, че технологичната пропаст ще расте, ако сега не се занимаваме с обещаващи технологии.
— Модернизацията на съществуващите стандарти е една от задачите, за която ние предлагаме на Istok да помогне. Но в същото време сега трябва да започнем програма, насочена към създаване на обещаващи стандарти, които работят върху охладени атоми - те дават печалба в стабилността с два порядъка наведнъж. Ако това не бъде направено, разликата само ще се увеличи. Между другото, именно в България е направен първият в света магнитооптичен капан на базата на охладени атоми на рубидий.
Какво правят конкурентите
Европейската система Галилео, често споменавана от експерти, е в процес на разгръщане. Първият етап от формирането му трябва да приключи през следващата година, когато в орбита ще бъдат 18 сателита.Този брой трябва да е достатъчен, за да покрие уверено зоната на ЕС, въпреки че в бъдеще планират да увеличат групата до 30 устройства. За известно време Galileo ще се превърне в технологичен лидер сред навигационните системи - ще включва най-новите спътници, създадени, като се вземе предвид натрупаният опит с GPS и GLONASS (много GPS устройства летят в продължение на 20 години, успявайки да остареят през този период от време, така че Galileo има преднина тук).
Български специалисти от нижегородската компания "Время Ч" са участвали в създаването на водородни честотни стандарти за "Галилео", отбелязват от Роскосмос.
Техническият директор на "Время Ч" Борис Сахаров обясни, че редица служители на компанията са участвали в изследователската работа по водородните стандарти за "Галилео", извършвана в Швейцария, но като частни лица, поради което е некоректно да се говори за участие на компанията в проекта.
„Мисля, че вече оставихме Галилео напред“, казва Сахаров. - Техният полетен експеримент е завършен: четири апарата, оборудвани с водородни стандарти, летят сега. Разработчиците докладваха за положителни резултати на научни конференции. В резултат на това точността на Galileo ще бъде по-висока от тази на GLONASS.
"Время Ч" вече създава водородни часовници за космически кораби - първите бяха инсталирани в космическата обсерватория "Радиоастрон", изстреляна през 2011 г.
Виктор Хартов, генерален директор на НПО на име Лавочкин, където е построен Радиоастрон, увери Известия, че водородният стандарт работи без коментар за днес.
„Ние също така участваме в разработването на нов стандарт за водородна честота за устройства Glonass-K“, казва Сахаров. - Тази работа започна през 2007 г., бяха създадени технологични образци и успешно тествани във всички отношения. Тепоказа отлично представяне, резултатът е положителен. Напредъкът по отношение на характеристиките в сравнение с цезиевите инструменти, работещи на сателити, е около 10 пъти. Тоест, стабилността е 5 по 10 минус 15-та степен. Вече повече от година тези устройства работят в RIRV в тестов режим, засега без коментари.
Според Сахаров по-рано става дума за инсталиране на водороден часовник в Глонасс-К, което ще започне през 2013 г. Но поради проблеми със стандартите за цезий и рубидий, графикът за изстрелване се измести значително и сега пускането на апарата за водороден часовник е отложено за неопределено време.
Например до 2015 г. И така, ние сме готови да предоставим на цялата група водородни стандарти. Тъй като от гледна точка на целевите индикатори, записани във FTP (точността на определяне на координатите на ГЛОНАСС на ниво 50 см до 2020 г. - Известия), стандартът на цезий е доста слаб. Той вече е на върха си.
Какво се прави днес
Според Тестоедов, след установяване на проблеми с бордовия часовник, в Роскосмос е сформирана междуведомствена комисия, която да проучи проблема и да намери решение. Нещо повече, тя включваше почти същите специалисти, които през 2006 г. участваха в комисията за възстановяване на производството на атомни часовници.
„След резултатите от полетните изпитания бяха извършени всички необходими проверки на комисията, взети са мерки, всички източници на рубидий бяха финализирани“, казва ръководителят на МКС Решетнев. — Сега чакаме нова партида източници на цезий от Фрязино. Доставката се очаква през следващите седмици. През май ще получим бордово синхронизиращо устройство от RIRV и това ще ни позволи след провеждане на цикъл от съвместни изпитания на модифицираното оборудване и апаратура да осигурим пускането му в края на тази година, както е планирано.
Тестоедов признава, че финалътслага край на теста на сателит в космоса. Едва след това ще бъде възможно да се декларира решение на проблема.
„Вярвам, че шест месеца или година след изстрелването ще можем да съберем данни, за да продължим работата по серията Glonass-K“, казва той.
Разбира се, никой не може да даде гаранции за успешни тестове и в този случай Роскосмос вече работи по „план Б“. Състои се в едновременно провеждане на мерки за подобряване на точността на GLONASS по няколко начина. И ако едното не работи, другото ще го направи.
„Има няколко начина за подобряване на работата на системата ГЛОНАСС“, казва представител на Роскосмос. - Усъвършенстване на наземния контролен комплекс, създаване на възможности за по-често маркиране на информация. Например, ако създадете възможност за зареждане на информация на борда на навигационен сателит два пъти на ден чрез геостационарни спътници, тогава един и същ часовник може да бъде коригиран два пъти на ден, като по този начин изравнява тяхната неточност. Работи се за създаване на междусателитни комуникационни връзки, което ще позволи постоянното корелиране на времето. Всяка от тези дейности ще ни позволи да постигнем целевите показатели на FTP GLONASS, не е необходимо да изпълняваме всички. Нещо може да не се получи, но нещо определено ще даде резултат.
Текстът на текущия GLONASS FTP гласи, че последният спътник GLONASS-M трябва да бъде изстрелян през 2015 г. От 2016 г., според графика, одобрен от правителството, трябва да бъде изстрелян само Глонасс-К.
„Сега виждаме 2018 г. като начална дата за разгръщане на серийни устройства Glonass-K от втория етап“, казва Тестоедов. „Преди това ще изстреляме летателни модели, които заедно с Глонасс-М ще поддържат стабилността на орбиталното съзвездие.
Според представител на Роскосмос тези планове вече се преразглеждат,и не само поради продължителното тестване на първите летателни образци. Друга важна причина е стабилността на съществуващата групировка. Дори като се вземе предвид неуспешното изстрелване на три Glonass-M от Байконур миналото лято (ракетата падна и избухна в първата минута на полета), орбиталното съзвездие вече е завършено и работата на основните спътници не е задоволителна. Това означава, че вече планираните стартирания могат да бъдат отложени за по-късна дата. Въпреки че днес пет устройства GLONASS вече са преминали гаранционния период на активно съществуване от 7 години и продължават да работят. Роскосмос смята този факт не за недостатък на системата, а за показател за високата надеждност на създаваните устройства.