Навигационный космический аппарат «Ураган»

Навигационный космический аппарат «Ураган»  предназначен для  излучения специального двухкомпонентного навигационного сигнала в виде фазоманипулированной псевдослучайной последовательности. Любой человек или транспортное средство, оснащенные специальным прибором для приема и обработки этих сигналов, могут с высокой точностью в любой точке Земли и околоземного пространства определить собственные координаты и скорость движения, а также осуществить привязку к точному времени, независимо от метеусловий, времени года и суток.
НКА «Ураган » составляет основу орбитальной группировки спутниковой радионавигационной системе системе второго поколения ГЛОНАСС. Глобальная навигационная спутниковая система ГЛОНАСС, относящаяся к системам двойного назначения, эксплуатируется с 1993 г. Услуги гражданским потребителям предоставляются с 1996 г.

Полный состав орбитальной группировки ГЛОНАСС, который планируется восстановить к 2007 г.,  включает  24 НКА «Ураган», равномерно размещенных в трех орбитальных плоскостях. Основной геометрической характеристикой штатной орбитальной группировки, от которой зависит точность навигации наземных потребителей в ГЛОНАСС, являются геометрические свойства созвездия НКА, которое «видит» наземный потребитель. Минимально необходимое для наземного потребителя оптимальное созвездие содержит четыре НКА: один НКА вблизи зенита, три НКА вблизи горизонта равномерно разнесены по направлению.

Координаты подвижного объекта в системе определяются с помощью стандартного навигационного GPS/»Глонасс»-приемника, встроенного в терминал пользователя. Такой приемник позволяет определять не только координаты (широту и долготу), но и скорость движения объекта, точное время.   Для определения координат потребителя необходимо знать координаты спутников (не менее 4) и дальность от потребителя до каждого видимого спутника, которая определяется в навигационном приёмнике с точностью около 1 м.
Современные GPS-устройства обычно оснащены 6-8 приемниками, что позволяет отслеживать практически все навигационные спутники, находящиеся в зоне радиовидимости объекта. Если каналов меньше, чем «наблюдаемых» спутников, автоматически выбирается наиболее оптимальное сочетание НКА. Скорость обновления навигационных данных — 1 с. Время обнаружения зависит от числа одновременно наблюдаемых спутников и режима определения местоположения.

ГЛОНАСС со штатной группировкой НКА можно обеспечить оперативную автономную глобальную навигацию подвижных объектов (сухопутных, морских, воздушных) с максимальными погрешностями определения трех координат объекта:

• в годы максимальной солнечной активности — 60 м для горизонтальных координат и 100 м для вертикальной координаты;
• в годы минимальной солнечной активности — 30 м для горизонтальных координат и 50 м для вертикальной координаты.

Погрешности (0,95) навигационных определений в аналогичной американской спутниковой радионавигационной системы  НАВСТАР  составляют не более 100 м для горизонтальных координат и не более 156 м для вертикальной координаты.

НКА «Ураган»  конструктивно состоит из цилиндрического гермоконтейнера с приборным блоком, рамы антенно-фидерных устройств, приборов системы ориентации, панелей солнечных батарей с приводами, блока двигательной установки и жалюзи системы терморегулирования с приводами. На спутнике также установлены оптические уголковые отражатели, предназначенные для калибровки радиосигналов измерительной системы с помощью измерений дальности до спутника в оптическом диапазоне, а также для уточнения геодинамических параметров модели движения спутника. Конструктивно уголковые отражатели формируются в виде блока, постоянно отслеживающего направление на центр Земли. Площадь уголковых отражателей — 0,25 м2.

В состав бортовой аппаратуры входят:

• навигационный комплекс;

• комплекс управления;

• система ориентации и стабилизации;

• система коррекции;

• система терморегулирования;

• система электроснабжения.

Погрешность ориентации на центр Земли не хуже 3град., а отклонение нормали к поверхности солнечной батареи от направления на Солнце — не более 5град. Для минимизации возмущений на движение центра масс спутника разгрузка двигателей маховиков производится с помощью магнитопровода. В качестве исполнительного органа при осуществлении успокоения и стабилизации спутника во время выдачи импульса коррекции используется двигательная установка.
Режим успокоения, в результате которого происходит гашение угловых скоростей, включается в зоне радиовидимости.

Система коррекции обеспечивает приведение спутника в заданное положение в плоскости орбиты и его удержание в данных пределах по аргументу широты. Система включает двигательную установку и блок управления ей. Двигательная установка состоит из 24 двигателей ориентации с тягой 10 г и двух двигателей коррекции с тягой 500 г.

С декабря 2001 г. при восполнении орбитальной группировки применяться НКА второй модификации, которые по сравнению с НКА «Ураган» первой модификации обладают следующими основными преимуществами:

• более стабильный бортовой АСЧ, имеющий среднеквадратическое относительное отклонение среднесуточных значений частоты не хуже 1×10-13;
• меньше уровень немодулированных возмущений орбиты НКА, что позволит повысить точность определения и прогноза ЭИ;
• двухкомпонентный навигационный радиосигнал (узкополосный и широкополосный) в обоих диапазонах частот 1600 МГц и 1250 МГц;
  
• срок активного существования увеличен до 7 лет.

Выведение НКА «Ураган» на орбиту осуществляется с космодрома Байконур с помощью ракеты-носителя «Протон», разгонного блока Д (11С861-01) и СЗБ 11Ф639.М0000-0-01. Одним носителем одновременно выводятся три НКА.

Перевод каждого спутника в заданную точку орбитальной плоскости производится с помощью собственной двигательной установки.
С 2004 года начнутся летные испытания малогабаритного спутника ГЛОНАС-К со сроком активного существования не менее 10 лет. В течение двух лет планируется выполнить четыре запуска с использованием как ракет-носителей «Протон», так и «Союз-2». «Протон» сможет выводить на орбиту по 6 спутников ГЛОНАС-К, а «Союз-2» — по два таких аппарата