История ракетно-ядерной гонки США и СССР

Любую спутниковую систему приходится постоянно поддерживать, регулировать и пополнять с Земли новыми аппаратами взамен вышедших из строя. Очень сложной технической проблемой является повышение ресурса ИСЗ. Первые ИСЗ имели ресурс менее года, а сейчас ресурс пытаются поднять до 15 лет и более – до срока их технического устаревания. В то же время развитие микроэлектроники идёт по линии создания всё более тонких и точных структур, которые чувствительны к внешним воздействиям. На орбитах ИСЗ подвергаются воздействию и космических лучей из глубин Вселенной, и частиц и излучений мощного «солнечного ветра», и частиц радиационных поясов Ван-Аллена, которые создаются магнитным полем Земли и взаимодействуют и с внешними излучениями, и с магнитными полями у поверхности Земли, вызванными атмосферным электричеством (в частности, грозовыми разрядами).

Радиационные пояса обнаружили по показаниям магнитных и радиационных датчиков на первых ИСЗ. Американец Ван-Аллен открыл только внутренний пояс, а открывателями внешнего радиационного пояса являются советские ученые Вернов и Чудаков. Внутренний пояс находится на высоте от 3 до 12 тыс. км над поверхностью Земли, а внешний – на высоте от 18 до 57 тысяч км. Внутренний пояс состоит главным образом из протонов, а внешний – из электронов. Хотя разделение на внутренний и внешний пояса достаточно условно, поскольку все околоземное пространство заполнено заряженными частицами, которые движутся в магнитном поле Земли. (https://alexfl.ru/vechnoe/vechnoe_van_allen.html). Но в радиационных поясах концентрация этих частиц существенно выше, чем в окружающем пространстве. Частицы в этих поясах и высокоэнергетические частицы космических лучей способны нарушать работу современной электроники. Магнитные бури, происходящие на Солнце, вносят свою «лепту» в этот разрушительный процесс путём резких изменений потоков частиц и колебаниях радиационных поясов. Они могут даже вызывать временное появление дополнительного радиационного пояса вокруг Земли. Естественно, чем длительнее работает ИСЗ, тем больше вероятность отказа из-за внешних радиационных излучений. Увеличение защиты спутников путём утолщения оболочек КА и его блоков – экстенсивная мера, утяжеляющая ИСЗ, которая может увеличить ресурс, но снижает возможности спутника. Применение высоко защищённых компонентов (специальных СБИС) снижает производительность электроники (она у этих компонентов ниже). В общем, повышение стойкости ЭРЭ на ИСЗ и повышение общего ресурса ИСЗ – это серьёзные взаимосвязанные технические и технологические проблемы, которые решаются постепенно и «не сразу». Ниже в таблице даны основные характеристики систем навигационных спутников, которые уже действуют или находятся в процессе создания (функционируют частично)

Основные характеристики систем навигационных спутников

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%BF%D1%83%D1%82%D0%BD%D0%B8%D0%BA%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D1%8F_%D1%81%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B5%D0%BC%D0%B0_%D0%BD%D0%B0%D0%B2%D0%B8%D0%B3%D0%B0%D1%86%D0%B8%D0%B8 – ссылка на источник

В 2006 году Индия также приняла решение о создании собственной навигационной системы IRNSS.

Политика МО США заключается в совмещении обеспечения PNT, PTTI (Precise Time and Time Interval – точное время и синхронизация), CRF WGs (Celestial Reference Frame Working Groups – деятельность рабочих групп в области Небесной системы отсчёта) и Navwar (Navigation War – навигационная война) в рамках МО.

Базовой шкалой времени для военных и гражданских пользователей является Всемирное координированное время UTC (Coordinated Universal Time) – официальное время США. Консультативную и техническую поддержку в области передачи и определения UTC осуществляют NIST (National Institute of Standards and Technology) – Национальный институт стандартов и технологий и USNO (United States Naval Observatory) – Военно-морская обсерватория США). В целом USNO фокусируется на удовлетворении требований МО и связанных с ним систем невоенного назначения, в то время как NIST предоставляет услуги для частного сектора. Основные и резервные часы USNO находятся в штаб-квартире USNO в Вашингтоне. Альтернативные ведущие часы совмещены с GPS-станцией управления на базе ВВС Шривер (Schriever) в Колорадо-Спрингс. Система ведущих часов USNO состоит из ансамбля более чем 100 точных атомных часов, которые полностью привязаны к национальным и международным стандартам UTC синхронизации. USNO использует контрольные станции GPS для непрерывного контроля сигналов GPS и обеспечивает ведущую станцию управления GPS на базе ВВС Шривер точными данными о времени (См. Бюллетень USNO http://usno.navy.mil/USNO/time).

Для передачи времени используются:

• Служба времени Internet – ITS (Internet Time Service), позволяющая получить время через цифровые Internet-соединения с использованием протокола NTP.

• Радиостанции WWVB.

• Двусторонняя спутниковая система передачи времени TWSTT (Two-Way Satellite Time Transfer).