Применение аэростатов в интересах обеспечения военной связи

НАУКА И ВОЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ № 2/2006, стр. 54-57

Применение аэростатов в интересах обеспечения военной связи

УДК 623.6

Подполковник С.И.МЕХ,

начальник группы

Научно-исследовательского института

Вооруженных Сил Республики Беларусь

Полковник Ю.А.СЕМАШКО,

заместитель начальника

по учебной и научной работе

военного факультета

Белорусского государственного университета

информатики и радиоэлектроники

Динамичный характер ведения современных военных действий, стремление противника уничтожить жизненно важные объекты инфрастуктуры государства, к которым, в первую очередь, относятся система управления Вооруженными Силами и ее основной элемент - система связи, вызывают необходимость поиска путей совершенствования качества их функционирования. Повышения устойчивости, мобильности, пропускной способности системы связи можно достичь за счет создания разветвленных сетей связи, в том числе с использованием телекоммуникационных систем (ТС), развернутых на самолетах, беспилотных летательных аппаратах, аэростатах.

В настоящее время в ряде государств, в том числе в Российской Федерации, особое внимание уделяется проработке концепций использования аэростатов в качестве несущих платформ телекоммуникационных систем для гражданских и военных нужд [1, 2, 3].

Данная идея не является новой. В бывшем СССР и за рубежом работы по передаче радиосигналов с привязных аэростатов, поднятых на высоту 2-3 км, велись еще в 1930-х гг. Во время Великой Отечественной войны эти системы были значительно улучшены и обеспечивали достаточно надежную связь. Так, именно на привязном аэростате в блокадном Ленинграде был установлен передатчик, транслировавший первое исполнение 7-й симфонии Шостаковича.

В конце 50-х годов Киевским общественным бюро по воздухоплаванию была разработана аэростатная ретрансляционная станция, представлявшая собой привязной аэростат с жесткой оболочкой объемом 220 тыс. куб. м и расчетной рабочей высотой до 9 км [3].

Во время ведения боевых действий в Афганистане использование аэростатов в условиях горной местности позволяло Советской Армии увеличивать дальность радиосвязи в 4 - 5 раз. Именно таким образом обеспечивалась связь с командными пунктами, находившимися вне прямой видимости. Уже несколько десятилетий военно-морские силы используют воздухоплавательные технологии, поднимая на аэростатах трос-антенну, что обеспечивает связь с погруженными подводными лодками [2].

Телекоммуникационные системы, развернутые на аэростатах, имеют ряд достоинств, которые выгодно отличают их от других носителей. Основными из них являются:

- аэростаты удовлетворяют требованиям геостационарности (возможность продолжительного нахождения над одной точкой земной поверхности), стратосферные телекоммуникационные платформы на базе аэростатов можно размещать в любом месте, обеспечивая удовлетворение нужд мобильных сетей связи, сети Интернет, телевизионного и радиовещания как с точки зрения качества гарантируемых предоставляемых услуг, так и с точки зрения их экономической эффективности;

- качество передаваемого сигнала через ТС, размещенную на аэростате, приближается по характеристикам к спутниковому, что позволяет с помощью этих систем решать комплексные задачи телекоммуникационного и информационного обеспечения в условиях, где невозможно или нецелесообразно прокладывать кабель;

- аэростаты обеспечивают высотное положение передатчиков и ретрансляторов и способны заменить десятки и сотни типовых мачт. Стоимость аэростатной телекоммуникационной платформы на порядок ниже суммарных затрат на антенно-мачтовые устройства (радиус охватываемой одним аэростатным комплексом территории в зависимости от оборудования и высоты подъема может составлять от 50 до 1000 км);

- зоны покрытия аэростатными ТС позволяют создавать целостные информационные магистрали (глобальные беспроводные сети) и решать проблему «последней мили» (отрезок инфраструктуры от основной магистрали до конечного потребителя - длиной от нескольких сот метров до 20 - 30 километров);

- в отличие от ТС, развернутых на искусственных спутниках земли, обеспечивается возможность оперативного дистанционного управления ТС, их ремонта и переоснащения.

Однако наряду с несомненными достоинствами аэростатных ТС существуют и недостатки в эксплуатации, основными из которых являются:

- необходимость сохранения аэростатной ТС в устойчивом состоянии, что важно для стабильной передачи сигнала, влечет за собой потребность в разработке специальных систем, способных поддерживать равновесие даже при ураганном ветре;

- существующие аэростаты, имеющие сигарообразную форму, вынуждены выполнять маневры с большим радиусом разворота для установки станции над нужной территорией, что создает трудности в осуществлении передачи в процессе движения;

- необходимость введения запрета на полеты воздушных судов в районах расположения средневысотных и маловысотных аэростатов;

- низкая живучесть аэростатов при использовании их в условиях боевых действий, что требует обеспечения их противовоздушной защиты, охраны и обороны наземных элементов.

Обзор источников [1, 2, 3, 4] показывает, что сегодня можно выделить три основных категории аэростатов, которые используются для обеспечения телекоммуникационных потребностей. К ним относятся: стратосферные аэростаты (высота подъема 20 - 25 км), средневысотные (1 - 10 км) и маловысотные (до 1 км) (малообъемные) аэростаты.

Среди основных проектов стратосферных аэростатов, разрабатываемых в мире, можно выделить: Sky Station компании Sky Station International (США), HASPA (High-Altitude Superpressure Powered Aerostat) (США), Stratellite компаний Sanswire Technologies и Telesphere Communications (США); систему ISD (Германия), StratSat британской компании Advanced Technology Group, Stratospheric Wireless Access Network (Япония) и «Беркут» воздухоплавательного центра «Авгуръ» (РФ). Характеристики данных аэростатов приведены в таблице 1 [1].

Стратосферные аэростаты представляют собой стабильно находящиеся на заданной высоте беспилотные платформы, обеспечивающие подъем до 2 тонн полезной нагрузки, управляемые с наземного диспетчерского центра. Положение аэростата контролируется при помощи наземных станций слежения, для коррекции маршрута полета и маневрирования используются новейшие системы контроля полета, например GPS (Global Positioning System). Непосредственно на оболочке аэростата располагаются панели с солнечными батареями, что позволяет накапливать солнечную энергию и использовать ее для удержания аппарата в течение многих месяцев в заданной точке. Для связи между аэростатами и передачи данных могут использоваться спутники связи (для связи с орбитальным спутником широкополосный передатчик Sky Station [1] будет использовать частоты 47,2 - 47,5 ГГц и 47,9 - 48,2 ГГц для связи с землей).

Сеть таких аэростатов позволит обеспечивать высококачественный телекоммуникационный сервис, исключив само понятие «мертвой зоны». Прогнозируется, что площадь обслуживания каждого аппарата составит от 20 000 км2 (дирижабль ISD) до 600 000 км2 (Stratellite) [1], что, по предварительным оценкам, сопоставимо с потенциалом огромного количества антенных мачт наземного базирования (например, один аэростат Stratellite или StratSat способен заменить до 14 000 мачт [3]).

В составе телекоммуникационного оборудования на аэростате могут использоваться станции сотовой, 3G/4G мобильной связи, мультимедийных услуг MMDS, пейджинговой, фиксированной беспроводной телефонии, высокочастотного телевизионного вещания и др. Помимо предоставления доступа в Интернет, такие глобальные беспроводные системы позволят выводить на рынок телекоммуникаций такой специфический продукт, как «антенный массив», который будет поддерживаться ресурсом аэростатных платформ. Эти ТС будут обладать большой пропускной способностью информации. Так, одна ТС, размещенная на ISD, позволит одновременно поддерживать до 100 000 телефонных переговоров, а в будущем на ней можно будет размещать также и высокопроизводительные серверы для обработки данных [2]. По оценкам разработчиков [1], аэростатная ТС, например Stratellite, будет способна обеспечивать скорость передачи данных от 25 до 155 Мбит/с - в зависимости от установленного оборудования и высоты подъема платформы.

Срок постоянной вахты аэростата составляет от 6 месяцев до 5 лет.

Особое внимание необходимо обратить на российские аэростатные ТС «Беркут». Эта разработка может быть использована как в гражданских, так и в военных целях [1]. С помощью серии подобных аэростатных ТС можно обеспечить полный охват всей территории России и ряда сопредельных областей. Стратосферный дирижабль будет поддерживать информационный канал с орбитальным спутником, передавая сигнал на привязные аэростаты типа «БАРС», которые будут применяться для решения проблемы «последней мили». Для дирижабля «Беркут» разработан специальный мобильный пневмоэллинг, позволяющий дирижаблям стартовать и швартоваться в регионах с неразвитой инфраструктурой или удаленных от экономических центров. Как считают военные эксперты, обширные пространства России и трудноконтролируемые протяженные границы делают аэростаты оптимальной техникой по критерию «эффективность - стоимость» [1].

Применение аэростатов в интересах обеспечения военной связи

Основными достоинствами ТС, размещенных на стратосферных аэростатах, являются:

- способность сохранять устойчивое состояние при неблагоприятных погодных условиях;

- большая площадь обслуживания (для покрытия территории Республики Беларусь требуется (в зависимости от модели) от 2 до 6 аэростатов);

- высокая грузоподъемность (вес полезной нагрузки колеблется от 1000 до 2000 кг в зависимости от модели);

- способность находиться в воздухе длительное время (от 6 месяцев до 5 лет);

- возможность установки солнечных батарей для обеспечения энергоснабжения находящейся на борту телекоммуникационной аппаратуры;

- автономное нахождение в воздухе.

К недостаткам можно отнести необходимость развертывания и содержания специальных довольно сложных систем старта и швартовки, слежения и управления, включающих наземные и спутниковые станции, что значительно увеличивает стоимость обслуживания ТС.

В связи с этим стратосферные аэростаты могут применяться совместно различными министерствами и ведомствами в качестве многоцелевой платформы. Министерство обороны Республики Беларусь в данном случае может участвовать в совместном проекте по эксплуатации аэростатов или арендовать в своих интересах ресурс телекоммуникационного оборудования аэростата для ретрансляции трафика, организации сети радиодоступа мобильных абонентов, обработки данных, развертывания вычислительных сетей и др.

Применение аэростатов в интересах обеспечения военной связи

Эксперты высоко оценивают перспективы ТС, развернутых на средневысотных аэростатах. Основными разработчиками и производителями средневысотных аэростатов являются ARC (США), «Пума» и «Ягуар» [4] (РФ). ARC способен поднимать груз до 700 кг на высоту от 3 до 10,5 км с охватом территории диаметром от 55 до 250 км (или 1,5 млн. потребителей) в зависимости от имеющегося на аэростате оборудования. Характеристики аэростатов «Пума» и «Ягуар» приведены в таблице 2 [4].

Эти аэростаты могут нести на борту различную аппаратуру связи, будучи, таким образом, сравнительно недорогой альтернативой спутниковым носителям. Полезный груз размещается на ферме, подвешенной под оболочкой, в защитном мягком герметичном обтекателе. Обтекатель аэростата вмещает цифровые передатчики различных видов связи (телефонной, пейджинговой, телевизионной и др.), обеспечивая ее на частотах любого типа на территории до 100 000 квадратных километров.

Кабель-трос удерживает аэростат во время подъема, спуска и стоянки на рабочей высоте, обеспечивая электроснабжение бортовых систем и полезного груза, а также отвод молнии и статического электричества (аэростат «Пума»). Наземный комплекс обслуживания гарантирует нормальное функционирование аэростата на рабочей высоте, его подъем и спуск, наземное обслуживание на всех этапах работы, а также обслуживание полезного груза.

Комплекс наземного обслуживания включает в себя аэростатное удерживающее устройство, оснащенное лебедкой, средства газо- и воздухораспределения и профилактического обслуживания, систему энергоснабжения, наземный пункт управления.

Основными достоинствами ТС, размещенных на средневысотных аэростатах, являются:

- достаточно большая площадь покрытия при небольшой высоте подъема;

- высокая мобильность (скорость подъема и спуска); -простота эксплуатации (подъема, спуска, управления);

- способность находиться в воздухе в течение одного месяца;

- высокая грузоподъемность;

- не требует установки специальной аппаратуры для сопряжения с наземными терминалами.

Aeros в качестве носителя телекоммуникационного оборудования ARC.

В качестве недостатков можно отметить:

- наличие кабеля-троса;

- необходимость обеспечения электроснабжения при помощи наземной станции по кабелю-тросу.

Средневысотные аэростаты могут найти самое широкое применение при организации связи в интересах управления Вооруженными Силами в мирное и военное время на стратегическом и оперативном уровне.

В первую очередь целесообразно рассмотреть вопрос о применении их в качестве воздушных опорных узлов связи при развертывании опорной сети системы связи объединения. Благодаря способности аэростата обслуживать значительную территорию без «мертвых зон» при многостанционном доступе при построении опорной сети связи не потребуется частое изменение ее структуры, что сократит количество сил и средств, привлекаемых для ее развертывания. Воздушные опорные узлы связи будут применяться тогда, когда наземные станции не смогут обеспечить требуемый уровень живучести опорной сети связи или их применение окажется нерациональным. Это может произойти в случае действий войск объединения на разных направлениях, при глубоком вклинении противника, при обеспечении связи с окруженными войсками, при ведении маневренных действий, при проведении контрударов. Опорная сеть связи в этом случае может строиться не во всей полосе обороны объединения, а очагово, по направлениям действий войск. Наличие воздушных опорных узлов связи сделает опорную сеть связи «объемной», что, несомненно, повысит ее устойчивость.

Другим направлением использования средневысотных аэростатов является обеспечение радиодоступа подвижных абонентов к ресурсу опорной сети связи в зоне обслуживания. Установка на аэростате станции радиодоступа позволит сократить количество аналогичных наземных станций, обеспечить подвижных абонентов всем спектром телекоммуникационных услуг от телефонной связи до передачи данных и видеоизображения.

Большое значение придается разработке маловысотных (малообъемных) привязных аэростатов [1,5], среди которых выделяются комплексы «БАРС» и «Рысь», разработанные Воздухоплавательным центром «Авгуръ» и ИППИ РАН (РФ), состоящих из наземного причального устройства, привязного аэростата и базовой радиомодемной станции, с которой установленная на платформе передающая станция связана кабель-тросом [5]. В качестве носителя ТС был взят малообъемный аэростат, который значительно проще в изготовлении и эксплуатации, чем западные воздухоплавательные системы такого же класса. Автоматизированную работу лебедки обеспечивает компьютер, благодаря чему за несколько минут можно плавно поднимать и опускать аппарат, контролируя работоспособность кабель-троса (кевларовый трос, комбинированный с оптоволоконным и электрическим кабелями).

Комплексы позволяют использовать в единой системе как имеющиеся антенны, так и возможности маловысотной платформы. Полезная нагрузка включает оборудование для доступа в Интернет, передачи цифрового телевидения, обеспечения сотовой, пейджинговой, транкинговой связи, обеспечения проведения видеоконференций, электронной торговли (в том числе и для государственных нужд) и др.

Радиооборудование подключается «витой парой» к маршрутизатору (серверу) локальной сети. Максимальная грузоподъемПрименение аэростатов в интересах обеспечения военной связиность аэростатных установок - 100 - 120 кг, что позволяет реа-лизовывать телекоммуникационные проекты (например, базовая станция стандарта CDMA весит 54 кг). С помощью платформ будут создаваться телекоммуникационные и ретрансляционные сети для обеспечения высококачественной беспроводной связи, что также позволит решить целый ряд специальных задач. Для наполнения оболочки и первого подъема аэростата требуется 4-6 человек. Регулярные операции, в том числе инспекция и повторное наполнение, требуют участия 1-2 человек.

Характеристики аэростатов «БАРС» и «Рысь»приведены в таблице 3 [5].

При создании сети связи с помощью малообъемных аэростатов-носителей обеспечиваются:

- гибкость архитектуры сети и возможность ее оперативной модификации (высокая мобильность);

- высокая скорость передачи информации, а также соединение АТС между собой беспроводными каналами связи со скоростью до 10 Мбит/с (а с учетом новейших технологий - значительно больше);

- быстрота проектирования и реализации, что важно при жестких требованиях ко времени построения сети;

- покрытие территории без «мертвых зон»;

- простота управления оборудованием.

Основным недостатком малообъемных аэростатов является малая грузоподъемность.

Малообъемные дирижабли могут найти широкое применение в тактическом звене управления в качестве ретрансляторов и станций радиодоступа для обеспечения связи при действиях соединений (воинских частей) на широком фронте, очаговом ведении обороны, при маневренных действиях, при передвижении войск. Применение малообъемных дирижаблей должно увязываться с использованием средневысотных аэростатов для создания единого информационного пространства в полосе действий войск.

Вопрос о возможности применения аэростатов в интересах обеспечения связи при решении задач управления Вооруженными Силами в мирное и военное время требует дальнейшего детального изучения и проведения оперативно-тактического и технико-экономического обоснования с привлечением специалистов из различных областей знаний.

ЛИТЕРАТУРА

1. Бендин С.В. Аэростатные телекоммуникационные платформы// Радиоэлектроника и телекоммуникации. - 2003. -2(26) и 4(28).

2. Бендин С.В. Беспроводные сети на высотных дирижаблях для войны и мира (20.03.03) /[Электронный ресурс]. -Режим доступа: http://cnews.ru/newcom/index.shtml?2003/03/20/142206.

3. Низкоорбитальные дирижабли придут на замену спутникам связи /[Электронный ресурс]. - Режим доступа: http:// inventors.ru/index.asp ?mode= 988.

4. Привязные аэростаты «Пума» и «Ягуар» / [Электронный ресурс]. - Режим доступа: [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://rosaerosystems.pbo.ru/russian/product/puma.html.

5. Малообъемные аэростаты «БАРС» и «Рысь» /[Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://rosaerosystems.pbo.ru/ russian/product/au_17.html.


Для комментирования необходимо зарегистрироваться на сайте

  • <a href="http://www.instaforex.com/ru/?x=NKX" data-mce-href="http://www.instaforex.com/ru/?x=NKX">InstaForex</a>
  • share4you сервис для новичков и профессионалов
  • Animation
  • На развитие сайта

    нам необходимо оплачивать отдельные сервера для хранения такого объема информации