Виталий Заколодяжный Полемика
В "НЕЗАВИСИМОМ военном обозрении" опубликована статья Альтафа Каримова и Владимира Ильина "В России задумались над беспилотниками" о необходимости создания предложенной ОКБ Сухого беспилотной авиационной системы гражданского назначения БАС-62. Авторы перечисляют круг задач, который на гражданском и военном поприще смогла бы решать эта система. Возможность реализации большинства этих задач не вызывает сомнений. Однако не все. Одну из явно ошибочных рассмотрим более подробно.
Так, авторы пишут: "Применение беспилотной авиационной системы БАС-62 позволит быстро и с минимальными затратами обеспечить дальнейшее развитие систем связи (в том числе и мобильных), теле- и радиовещания, а также навигационных систем. Последнее направление представляется особо важным".
Альтаф Каримов и Владимир Ильин утверждают: "Использование вместо навигационных спутников беспилотных самолетов с большой высотой и продолжительностью полета позволит создать навигационную систему, по эффективности не уступающую NAVSTAR, при значительно меньших затратах на ее развертывание и эксплуатацию... Подобная система может хорошо дополнить и российскую систему ГЛОНАСС, создав резервное навигационное информационное поле".
Авторы указывают, что американская компания "Нортроп-Грумман" уже создала уникальный по своим характеристикам беспилотный летательный аппарат RQ-4A "Глобал Хоук" ("Глобальный ястреб"). Заметим, что его рабочий потолок - 20 км, продолжительность патрулирования - 24 часа, стоимость (как и известного разведывательного самолета U-2) - 51 млн. долл.
Укажем также, что развитие наземных радионавигационных систем (РНС) определялось поиском оптимального сочетания таких параметров РНС, как дальность и точность. Дело в том, что погрешность измерения навигационного параметра (дальности или разности дальностей) тем меньше, чем короче длина волны. Но чем она короче, тем больше она поглощается подстилающей поверхностью и тем ближе траектория радиоволны к траектории оптического луча. В поисках компромисса разработчики РНС варьировали длину волны, характер и энергетические характеристики радиосигнала, способы измерений и геометрические принципы метода определения места.
Наземные РНС позволяют определять место потребителя при любых условиях видимости в любой момент, независимо от времени года и суток. Однако им присущ ряд недостатков, таких как:
сложность и громоздкость, а стало быть, и уязвимость наземной аппаратуры;
сравнительно небольшая точность измерения навигационного параметра, изменяющаяся внутри рабочей зоны, а также в зависимости от времени суток;
различная точность определения места в разных точках рабочей зоны, зависящая от взаимного расположения опорных станций и возможности размещения их нужным образом;
возрастающие требования к точности позиционирования могут удовлетворяться только в локальных районах.
Вышеуказанное противоречие удалось преодолеть тогда, когда прогресс ракетной и космической техники позволил вывести на орбиту вокруг Земли космические аппараты (КА) с установленной на них радионавигационной аппаратурой, дающей высокую точность измерений. 24 таких КА, выведенных на согласованные орбиты высотой 20 тыс. км, позволяют из любой точки Земли непрерывно "видеть" не менее четырех из них. Иными словами, в любой точке Земли и в любой момент времени можно определять место по четырем "космическим опорным станциям" с высокой точностью.
К концу XX в. была создана спутниковая навигационная система (СНС) "Navstar" (GPS). Она с высокой точностью обеспечивает равноточное непрерывное определение широты, долготы и высоты местонахождения потребителя, а также времени в любой точке земного шара, в любой момент времени, независимо от погодных условий. Средняя квадратичная погрешность определения места составляет 16-25 м. Ее отечественный аналог - СНС ГЛОНАСС.
Следует иметь в виду, что эти системы в настоящее время вышли за рамки чисто навигационных и широко применяются в геодезии и картографии, геологии и метеорологии, в строительстве и сельском хозяйстве, в защите окружающей среды и научных изысканиях и т.д.
Для оценки утверждений авторов вышеназванной статьи кратко рассмотрим лишь несколько вопросов.
1. Радиус зоны, в пределах которой можно принимать УКВ-радиосигналы, зависит от высоты излучающей антенны. При высоте ее расположения, равной 20 км, радиус зоны приема для наземного потребителя составляет 550 км, а при высоте 20 000 км - 8000 км.
Чтобы определить три неизвестные координаты, нужно иметь по крайней мере столько же излучающих радиопередатчиков, местоположение которых известно. В СНС приходится определять еще одну неизвестную - расхождение между опорным генератором приемника и КА. Поэтому в зоне обслуживания всегда должно быть не менее 4 КА. Чтобы это условие выполнялось в любой точке Земли, достаточно вывести 24 КА на согласованные орбиты высотой 20 000 км. Если же высота будет 20 км, то понадобится более 7000 летательных аппаратов. Учитывая, что продолжительность полета БПЛА типа "Глобал Хоук" (и его аналога в системе БАС-62) равна суткам, для создания непрерывного глобального покрытия понадобилось бы минимум 4000 аппаратов (при условии, что вместо одного БПЛА через сутки бесперебойно взлетает другой).
Срок активного существования ныне летающих американских КА GPS составляет не менее 7 лет. (На смену им приходят КА с 10-летним сроком активного существования.) Стоимость одного КА GPS Block IIR равна на 28 млн. долл.
Подсчитаем: за 7 лет затраты на 24 КА составят (24x28) до 700 млн. долл. Если срок практически непрерывной эксплуатации БПЛА достигает тоже 7 лет, то затраты на 4000 БПЛА (4000х51) будут в 300 раз больше и составят около 200 млрд. долл.! (Кстати, американцы планируют на замену самолетов U-2 закупать по 2-3 БПЛА "Глобал Хоук".)
Для обеспечения безопасности ряда потребителей, например, гражданской авиации, сигнал об отказе в СНС должен поступать к потребителю с задержкой не более чем 10 сек. Для такого контроля за целостностью СНС достаточно иметь несколько контрольных станций. В GPS их восемь, равномерно размещенных вдоль экватора. В системе, основанной на БПЛА, их понадобилось бы более 500!
Поэтому, даже не касаясь стоимости средств запуска СНС и средств непрерывного наземного обслуживания БПЛА, указанных цифр достаточно даже для непосвященных, чтобы не вести разговор об экономической эффективности глобальной навигационной системы, основанной на БПЛА.
2. Возможно, поэтому авторы говорят о региональной навигационной системе, основанной на БПЛА. В этом случае над регионом диаметром до 1100 км должны непрерывно находиться не менее 4 БПЛА, непрерывно сохраняющих такое взаимное расположение, которое позволяло бы определять место потребителя с возможно меньшей погрешностью. В рационально построенной орбитальной группировке КА СНС такое условие выполняется автоматически, без команд с Земли. В БПЛА-системе сохранение этого условия потребовало бы больших и сложных усилий наземного командно-измерительного комплекса.
Недостижимая ранее точность обеспечивается в СНС не только высокой точностью измерения навигационного параметра (дальности, разности дальностей или фазы несущей частоты), но и возможностью прогнозирования координат КА с высокой точностью. Последнее возможно потому, что КА на орбите движется по строго детерминированным законам небесной механики. После запуска элементы его орбиты тщательно определяются и уточняются. В отличие от него управляемый бортовой аппаратурой БПЛА летает по заданной ему индивидуальной траектории, элементы которой нестабильны из-за погрешностей контура управления и внешних воздействий. Точность прогноза его движения несопоставима с КА. (Заметим, что многие БПЛА в контуре управления имеют инерциальную платформу, корректируемую приемником GPS. Без этого ни о какой суточной длительности полета по заданному маршруту не может идти речь. Кстати, "Глобал Хоук" имеет два приемника GPS.) Поэтому ни о какой приемлемой точности определения места потребителя в БПЛА-системе также не приходится даже мечтать.
3. Поддержание стабильного состояния группировки БПЛА в течение нескольких суток, когда ежедневно нужно заменять все БПЛА, в значительной мере зависит от условий погоды и также требует непрерывных управляющих усилий наземного комплекса средств. Отсюда устойчивость БПЛА-системы весьма проблематична. Не говоря уже о том, что боевая устойчивость БПЛА на высоте 20 км несопоставима с боевой устойчивостью КА на высоте 20 000 км.
4. На точность определения местоположения потребителя влияет расположение КА относительно определяющегося объекта (т.н. геометрический фактор). СНС позволяет определять три пространственные координаты. Но так как высота полета БПЛА - на три порядка ниже, чем КА, то в БПЛА-системе можно будет определять лишь две координаты - широту и долготу. Третья координата из-за геометрического фактора будет иметь настолько большую погрешность, что говорить о возможности ее использования не приходится. Поэтому БПЛА-система не сможет обеспечить координирование летательных аппаратов и, тем более, высокоточного оружия (ВТО), действующего над поверхностью Земли.
5. При использовании БПЛА пришлось бы заменить парк существующей аппаратуры потребителей, изменив ее математическое обеспечение, поскольку альманах БПЛА-системы и особенности их движения будут существенно отличаться от параметров движения НКА.
Ограничимся этим и подведем итоги:
- о создании глобальной навигационной системы на основе БПЛА (ГНБЛАС) говорить всерьез не приходится по экономическим причинам, так как она была бы на два порядка (т.е. в сотни раз) дороже СНС;
- региональная БПЛА-навигационная система (РНБЛАС) не позволит применить ее для управления ЛА и ВТО, так как невозможно определить их высоту полета;
- РБЛАС не сможет полноценно удовлетворить требования к точности определения даже двух координат наземных потребителей;
- РБЛАС присущи недостатки наземных РНС, и она ни в чем их не превосходят;
- НБЛАС не обладает боевой устойчивостью, а в мирных условиях ее устойчивость существенно зависит от условий погоды.
Судя по всему, авторы неплохо осведомлены о возможностях и состоянии отечественной СНС. Вряд ли высказанное нами представляет для них новость. Тогда непонятно, чем же объяснить их необоснованные обещания о радужных перспективах НБЛАС? Легкомыслием? Опасность такого легкомыслия в том, что оно создает видимость возможности хотя бы частичного выхода из действительно тяжелого нынешнего состояния отечественной СНС ГЛОНАСС, запуская БПЛА вместо НИСЗ. Другого пути, кроме выполнения утвержденной программы восстановления орбитальной группировки ГЛОНАСС до ее штатной численности, к сожалению, нет. Попытки отвлечь силы и средства в другом направлении могут нанести только вред.
Еще раз подчеркнем, что БПЛА, безусловно, очень нужны, но не для замены спутниковых навигационных систем.
