Связные спутники США

Спутники связи — искусственные спутники Земли, обеспечивающие ретрансляцию радиосигнала между пользователями на поверхности Земли, не имеющими прямой видимости, или между космическими аппаратами. Все современные спутники связи являются активными. Их ретрансляторы оборудованы электронной аппаратурой для приема, обработки, усиления и ретрансляции сигнала. Такой вид связи широко используется во всех областях деятельности, в том числе военной.

В плане военного применения системы спутниковой связи служат для организации управления Вооруженными силами на всех уровнях. Космические аппараты связи размещаются, как правило, на орбитах в одной из трех зон. Так, геостационарные спутники находятся над Землей на высоте 35 786 км над экватором, с периодом обращения, равным периоду вращения Земли, вследствие чего они сохраняют свое положение относительно земной поверхности.

Есть спутники на высокоэллиптических орбитах. Такие орбиты представляют собой сильно вытянутые эллипсы с апогеем до десятков тысяч километров и перигеем в несколько сотен километров.

Средневысотные аппараты находятся на орбитах от 2 до 36 тыс. км.

Низкоорбитальные спутники летают на орбитах высотой от 160 км до 2000 км.

Министерство обороны США уделяет развитию космического сегмента систем связи особое внимание из-за глобальных интересов США. Основу группировки связных спутников составляют космические аппараты на геостационарных орбитах. Они имеют большие габариты, массу, мощное приемо-передающее оборудование, обеспечивают охват всей поверхности земного шара и, соответственно, непрерывную устойчивую связь.

Но в последние годы акцент переносится на связь с использованием низкоорбитальных спутников. Дело в том, что аппараты на геостационарной орбите дают менее скоростную связь, да еще и с большой задержкой сигнала из-за значительных расстояний между спутником и абонентами (более 35 тыс. км). А военным в современных условиях нужна высокая скорость передачи данных с минимальной задержкой. Нужна скоростная связь прежде всего для управления в режиме реального времени подвижной техникой и войсками на поле боя.

Однако низкоорбитальных спутников для глобального охвата нужно в сотни раз больше, чем стационарных. С другой стороны, низкоорбитальная группировка благодаря большому количеству аппаратов обладает высокой живучестью в случае применения средств поражения. С учетом всех обстоятельств, можно предположить, что геостационарные спутники продолжат свою службу, а низкоорбитальные будут применяться всё больше.

Рассмотрим основные группировки американских связных спутников.

Геостационарные спутники

AEHF (Advanced Extremely High Frequency) — это группировка спутников связи, которая обеспечивает защищенную и устойчивую к помехам связь американского командования с развернутыми воинскими частями и подразделениями. Она представляет собой усовершенствованную сверхвысокочастотную систему. AEHF обеспечивает Пентагону связь, в том числе при ведении наземных, воздушных и морских боевых действий, специальных операций, стратегических ядерных операций, для противоракетной обороны театра военных действий, а также проведения космических операций и разведки.

Система состоит из шести спутников. Масса каждого около 6,2 тонны, срок активного существования аппаратов 14 лет. Спутники дорогие. К примеру, AEHF-6, созданный корпорацией Lockheed Martin, стоит около $1,5 млрд.

Эти аппараты используют большое количество узконаправленных лучей, обращенных к Земле, для передачи сообщений пользователям и от них. Перекрестные связи между ними позволяют передавать сообщения напрямую, а не через наземные станции.

Данные, передаваемые на спутники AEHF навигационными и разведывательными космическими аппаратами, поступают на специализированный приемник и перерабатываются в меньшие объемы, сжимаются, а уже потом передаются абоненту.

Спутники обеспечивают помехоустойчивую связь с низкой вероятностью перехвата. Это обеспечивается тем, что в установленном на них целевом оборудовании используется технология со скачкообразной перестройкой частоты. Кроме того, спутники имеют антенны с фазированными решетками, которые могут менять свои диаграммы направленности для блокирования потенциальных источников помех.

На спутниках AEHF применены твердотельные передатчики вместо ламп бегущей волны, используемых в большинстве мощных военных СВЧ/КВЧ-генераторов. Дело в том, что лампы бегущей волны имеют фиксированную выходную мощность, а новые устройства позволяют изменять передаваемую мощность как для снижения вероятности перехвата, так и для уменьшения энергопотребления.

Все шесть космических аппаратов должны заменить существующую орбитальную группировку из пяти спутников системы Milstar. Они играют роль широкополосной системы спутниковой связи DSCS. Каждый аппарат AEHF в пять раз превосходит по своему потенциалу спутники Milstar.

Milstar (Military Strategic and Tactical Relay) — группировка военных спутников связи, которые эксплуатируются Космическими силами США и обеспечивают надежную и помехоустойчивую связь в интересах министерства обороны. Спутники осуществляют военно-стратегическую и тактическую ретрансляцию информации по всему миру.

В спутнике Milstar массой 4,5 т применена уникальная платформа, состоящая из трех соединенных между собой корпусов, которые складываются при запуске и развертываются на орбите. На платформе размещается целевое оборудование трех типов.

Полезная нагрузка LDR обеспечивает около 200 пользовательских каналов и передает кодированные телетайпные и голосовые сообщения со скоростью передачи данных от 75 бит до 2400 бит в секунду.

Полезная нагрузка MDR обеспечивает надежную помехоустойчивую связь благодаря уникальным бортовым возможностям обработки сигналов и данных. Она передает военным в полевых условиях голосовую и видеоинформацию, а также данные в режиме реального времени со скоростью до 1,5 Мбит/с. Полезная нагрузка использует 32-канальный восходящий канал связи в диапазоне коротковолновых частот (КВЧ) и нисходящий канал связи в диапазоне сверхвысоких частот (СВЧ). Полезная нагрузка MDR динамически сортирует входящие данные и направляет их по соответствующим нисходящим каналам связи для создания сетей и предоставления пропускной способности по требованию. При необходимости она передает данные на другой спутник по аппаратуре Crosslink.

Подсистема покрытия антенн MDR состоит из восьми узконаправленных антенн. Две узконаправленные антенны имеют функцию подавления (нуллер-антенны) и шесть антенн распределенного покрытия пользователей (DUCA), каждая из которых поддерживает двустороннюю связь.

В отличие от коммерческих спутников связи, лучи которых могут покрывать целые континенты, лучи спутников Milstar очень узкие, что снижает возможность их обнаружения противником. Нуллер-антенны защищают от помех внутри своих зон покрытия, изменяя диаграмму направленности при обнаружении сигнала помехи. DUCA обеспечивают высокий коэффициент усиления и маленькие боковые лепестки для распределенных пользователей.

Полезная нагрузка Crosslink обеспечивает быструю и сверхзащищенную связь, позволяя спутникам передавать сигналы друг другу по всему миру, используя при этом всего одну наземную станцию на своей безопасной территории. Crosslink обеспечивает передачу данных в V-диапазоне (60 ГГц) между спутниками Milstar для MDR и LDR. Это включает модуляцию и демодуляцию данных, преобразование с повышением частоты, усиление для передачи и преобразование с понижением частоты.

WGS (Wideband Global Satcom) — это широкополосная система связи, формирование которой начато в 2007 году. Она играет критически важную роль в современной военной связи — обеспечивает надежную глобальную высокоскоростную передачу данных для США и некоторых ее союзников. В систему входят десять высокопроизводительных спутников, покрывающих большую часть земного шара и предоставляющих поддержку различным операциям, от управления беспилотными летательными аппаратами до пересылки важных данных и видео в реальном времени.

Сегодня эта самая мощная военная система связи в арсенале министерства обороны США, обеспечивающая три четверти потребностей в тактической широкополосной связи.

Каждый спутник WGS использует для передачи сигналов на Землю и обратно частоту 4,875 ГГц. Она позволяет отправлять и получать данные различного типа, в том числе аудио-, видео-, картографические материалы и другую важную информацию. При этом пропускная способность варьируется от 2,1 до 3,6 Гбит/с. Конкретные характеристики зависят от наземных терминалов, скорости передачи данных и настроек. Масса спутников при запуске составляет около 6 тонн, срок активного существования 14 лет.

Система WGS, которая пришла на смену DSCS III, в несколько раз превосходит ее по производительности. Так, каждый спутник новой группировки имеет пропускную способность, превышающую пропускную способность всей сети DSCS III. Кроме того, наличие антенн с фазированными решетками и цифровая обработка сигналов существенно улучшают гибкость и возможность масштабирования каналов военной связи.

TDRSS (Tracking and Data Relay Satellite System) — спутниковая система сопровождения объектов и передачи данных. Система состоит из группировки спутников связи TDRS и наземных станций, эксплуатируемых НАСА.

Изначально спутники системы TDRSS предназначались для замены части наземных станций космической связи. Дело в том, что НАСА стремилось уменьшить свою зависимость от наземных пунктов управления и увеличить число космических аппаратов, постоянно находящихся на связи. Другой целью было увеличение количества передаваемой информации. К середине первого десятилетия XXI века большая часть пропускной способности TDRS использовалась для нужд Пентагона.

TDRS (Tracking and Data Relay Satellite) — спутник сопровождения объектов и передачи данных. Эти космические аппараты входят в систему двойного назначения TDRSS, используемую американскими военными, НАСА, другими правительственными организациями для организации связи и обмена информацией между низколетящими объектами — различными спутниками, Международной космической станцией (МКС), самолtтами, беспилотными летательными аппаратами и наземными станциями. Передавая критически важные данные, команды и телеметрию, спутники обеспечивают бесперебойную и непрерывную связь, позволяя передавать информацию в реальном времени.

Спутники TDRS оснащены несколькими транспондерами и антеннами, обеспечивающими бесперебойную ретрансляцию данных. Они используют частоты S-диапазона и Ku-диапазона для восходящей и нисходящей связи, что обеспечивает быструю передачу важной информации между космическими аппаратами и наземными станциями.

Для повышения качества работы в спутниках используются несколько лучей, направляющих радиосигнал в заданные точки, повышая эффективность передачи информации и минимизируя помехи. Самые последние поколения спутников обеспечивают скорость приема 6 Мбит7с в S-диапазоне и 800 Мбит/с в Ku- и Ka-диапазонах.

В TDRSS работают шесть аппаратов на геосинхронной орбите, причем три из них доступны для оперативной поддержки в любой момент времени. Другие TDRS находятся в резерве на случай отказа работающего спутника, а также могут использоваться для конкретных целевых мероприятий.

MUOS (Mobile User Objective System) — это система военной узкополосной спутниковой связи, пришедшая на замену системе спутниковой связи UFO (Ultra High Frequency Follow-On) system. MUOS предназначена для обмена данными между командными центрами, вплоть до отдельных пехотинцев. Имеет пропускную способность и скорость, в десять раз большую, чем в использовавшейся ранее системе связи UFO.

Космический сегмент MUOS состоит из четырех активных спутников и одного запасного на орбите, все они построены и поддерживаются компанией Lockheed Martin. Эти спутники соединены через четыре наземные ретрансляционные станции MUOS по всему миру и обеспечивают связь для более чем 67 тыс. военных пользовательских терминалов MUOS по всему миру. Спутники имеют массу немного менее 7 тонн. Меньшая антенна спутника, диаметром 5,4 метра, используется для работы с устаревшими сетями связи (292-318 МГц), а 14-метровая антенна обеспечивает в десять раз большую пропускную способность.

Эта новая узкополосная тактическая спутниковая система связи значительно улучшает наземную связь в движении для американских войск. MUOS предоставляет военным больше коммуникационных возможностей, чем дают системы предыдущего поколения. Это относится и к обеспечению одновременной видео- и голосовой связи — обмен данными, то есть то, что можно иметь в наше время с помощью смартфона.

Сегодня узкополосная связь УВЧ используется всеми боевыми командованиями в авиации, на кораблях, подводных лодках, наземных транспортных средствах, в спецоперациях и войсках на местах.

Космические войска США планируют заказать два новых спутника MUOS у Lockheed Martin или Boeing для улучшения существующей системы, состоящей из пяти спутников на геостационарной орбите. Это обновление позволит обеспечить её работу до 2030-х годов.

Спутники на высокоэллиптической орбите

SDS (Satellite Data System) — система военных спутников передачи данных. Применялись космические аппараты трех поколений. Из них SDS-3 — с 1998 года по настоящее время. Спутники летают по орбитам с высотой 300 км в перигее и около 39 тыс. км в апогее. Они обеспечивают связь с полярными станциями, которые не могут связаться со спутниками на геосинхронной орбите. Благодаря высокому апогею полярные области видны долгое время, и для достижения постоянной связи потребовалось всего два спутника.

Основной целью спутников SDS является передача изображений с низколетящих разведывательных спутников, в частности, космических аппаратов детальной оптической разведки Keyhole и радиолокационных разведывательных спутников Lakrosse|Onyx, на наземные станции на территории США.

Каждый спутник SDS-1 массой 630 кг имел 12 каналов, доступных для связи на сверхвысоких частотах. Они имели цилиндрическую форму и длину 7,6 м. Мощность для полезной нагрузки составляла около 1 кВт. На SDS-2 массой около 2,4 т было три отдельные антенны связи, включая одну для нисходящей линии связи Ka-диапазона. Две антенны были диаметром 4,5 м, а третья — 2 м. Мощность для полезной нагрузки 1,24 кВт.

Спутники на низких орбитах

Iridium Satellites — группировка спутниковой телефонной связи для передачи голосовых сообщений и данных по всему миру с портативных спутниковых телефонов, устройств спутниковой связи и встроенных приемо-передатчиков. Зона охвата Iridium — вся поверхность Земли, и это позволяет государственным учреждениям, частным компаниям и отдельным людям оставаться на связи, где бы они ни находились.

Сейчас в системе функционируют 66 спутников, размещенных на шести приполярных орбитах высотой 780 км, то есть все они проходят через полюса Земли. Еще 9 аппаратов находятся в резерве на орбитах.

Масса спутника 689 кг, каждый спутник формирует 48 лучей, диаметр луча на поверхности Земли около 50 км. Срок службы спутника до 9 лет. Использующаяся для этой сети аппаратура межспутниковых связей позволяет передавать сигнал с одного спутника на другой без ретрансляции этого сигнала на Землю. Таким образом, теоретически Iridium может работать при наличии всего одной наземной станции, принимающей все абонентские звонки. Реально работают две такие станции. Вся полоса частот межспутниковой линии разделена на 8 каналов. Пропускная способность в каждом направлении составляет 25 Мбит/с.

Применяемая высокоскоростная система Iridium OpenPort предоставляет доступ в Интернет со скоростью до 128 кбит/с. Терминалы Iridium OpenPort пригодны для эксплуатации как на морских судах, так и на суше. Группировку Iridium используют страны НАТО.

Спутники Starlink. Об этих низкоорбитальных спутниках связи 27 февраля 2025 года в журнале «Армейский стандарт» была публикация «Имя Дьявола — Хаос», в которой они описаны довольно подробно. Но здесь стоит сказать, что скоростной Интернет на базе низкоорбитальных аппаратов, созданных компанией Илона Маска, с достаточно малой задержкой прохождения сигнала очень интересует военных.

С оборудованием для межспутниковой лазерной связи космические аппараты связи не должны передавать сигнал ближайшему соседу, а тот — другому соседу и так далее, до наземной станции Starlink, подключенной к Интернету. Такой спутник посылает информацию прямо на тот космический аппарат, который ближе к адресату или к наземной станции. Кроме того, эта система гораздо менее уязвима к разного рода враждебным воздействиям за счет большого количества спутников. А при необходимости группировку легко быстро пополнить.

Что касается современного применения спутников Starlink, то для Украины возможности этой системы являются практически единственным средством, которое позволяет эффективно управлять ведением боевых действий. Другие способы связи, без использования спутников, бесполезны, потому что на линии боевого соприкосновения войск обычные коммуникации уничтожаются или подавляются. И для обеспечения достаточного потока передачи данных не обойтись без системы, которую создал Маск. Без них украинцам придется использовать только рации и проводные линии связи, а это приведет к разрушению сплошного информационного поля, радикально ухудшит управление войсками.

Известно, что ВСУ используют интерактивные планшеты командира, которые отображают разведданные, а также — где находятся солдаты и какие события происходят на поле боя. Без Starlink они лишатся возможности быстро и удобно координировать действия своих подчиненных, беспилотников, любых других сил и средств. Действительно, Starlink обеспечивает передачу изображений и потоковое видео в реальном времени. Бойцы, находящиеся в укреплениях, буквально сканируют пространство, где находится или может находиться противник, незамедлительно корректируя действия артиллерии, авиации и расчетов беспилотников.

В конце января 2025 года Илон Маск объявил о том, что спутниковый интернет Starlink стал доступен на обычных смартфонах. Речь идет о функции Starlink Direct to Cell, которая позволяет обмениваться текстовыми сообщениями, совершать голосовые вызовы и просматривать веб-страницы без подключения к специальным пользовательским терминалам или к наземным сотовым вышкам. При этом не требуются какие-либо изменения в оборудовании или перепрограммирование. Специальные приложения устанавливать также не нужно. Это, как утверждается, обеспечивает бесперебойный доступ к услугам связи в любой точке мира, в том числе на воде, а также в отдаленных регионах, где отсутствует покрытие традиционной сотовой сети. Космические аппараты Starlink с поддержкой Direct to Cell несут на борту усовершенствованный модем eNodeB, который действует как вышка сотовой связи в космосе.

Спутниковая система Kuiper предназначена для обеспечения широкополосного доступа в Интернет в большинстве стран мира. Проект осуществляет компания Amazon миллиардера Джеффа Безоса. А руководит этим проектом Раджив Бадьял, экс-вице-президент компании Илона Маска SpaceX по спутникам. В 2018 году Маск уволил его, посчитав, что тот слишком медленно продвигает Starlink, и Бадьял перешел в Amazon.

Amazon планирует сначала вывести 3236 спутников связи на низкую  орбиту вокруг Земли. Они должны  работать в 98 орбитальных плоскостях  в трех орбитальных оболочках — на высотах 590, 610 и 630 км. Компания рассчитывает начать предоставлять услуги клиентам в конце 2025 года. Намечено обеспечить связь с задержкой менее 30 миллисекунд и скоростью до 1 Гбит/с. Затем возможно увеличение количества аппаратов до 7774.

Компания Amazon 28 апреля 2025 года запустила первые 27 спутников. Ракета-носитель Atlas-V вывела аппараты на высоту около 450 километров, откуда они на своих двигателях достигли назначенной орбиты в 630 километров. Так началась реализация проекта стоимостью $10 млрд, который должен стать конкурентом системе Starlink от SpaceX Илона Маска. Спутники будут работать вместе с сетью из 12 наземных станций.

Спутники оснащены космическими лазерами для межспутниковой связи, которые передают данные между ними со скоростью 100 гигабит в секунду. Это позволяет расширить зону действия каждого аппарата и уменьшить количество наземных станций.

Лазерная связь между спутниками на дальности до 1000 км позволит абонентам на Земле обмениваться информацией с малыми задержками. В перспективе это обеспечит доступ в Интернет с борта самолетов, круизных лайнеров и из отдаленных мест Земли. Amazon уже построила центр обработки спутниковых данных в Космическом центре Кеннеди. Компания также разработала наземные терминалы для приема сигналов со спутников. Их особенность — фазированная антенная решетка собственной разработки, которая намного меньше и дешевле традиционных антенн.

Предполагается, что пока главное отличие спутников Amazon от Starlink будет в том, что они не станут передавать данные из космоса прямо на смартфоны, а будут работать через наземные сотовые вышки.

Спутники Kuiper не похожи на Starlink, которые выглядят как плоские панели, которые складываются стопками под обтекателем ракеты Falcon 9. Amazon выбрал трапецеидальную форму, где солнечные панели складываются перед запуском. Каждый космический аппарат имеет массу 540–570 кг, то есть примерно как и у модели Starlink V2 Mini.

По лицензии половина группировки, 1618 спутников, должна быть на орбитах к июлю 2026 года, а все остальные — к июлю 2029-го. Сейчас завод Amazon в Кирклэнде в штате Вашингтон может выпускать до пяти спутников в день.

И вот парадокс. 16 июля 2025 года ракета Falcon 9 вывела на орбиту 24 спутника Kuiper. То есть Илон Маск продал услугу запуска на своей ракете нарождающемуся конкуренту. Как в старом анекдоте. Боец некой армии догоняет убегающего противника. Отдышавшись, спрашивает, почему тот убегал, но не стрелял. Противник отвечает: «У меня патроны кончились». «Так я тебе продам», — говорит боец. На самом деле Маск, видимо, не считает Безоса конкурентом…

***

Как видим, в Соединенных Штатах особое внимание уделяют созданию и эксплуатации различных группировок спутников связи. И всё потому что информации, полученной другими спутниками или иными средствами, как будто и не было, если ее не передать получателю. То есть усилия всех умножаются на ноль, если нет спутников связи или они плохие.