При всей детальности космической фотосъемки оптические изображения выявляют только внешний вид и расположение наблюдаемых объектов. Прослушивание же излучений в радиодиапазоне дает возможность более точно определить назначение военных объектов, их характеристики и режим функционирования. Так, регистрация излучения радиолокационных станций позволяет определить их дальность действия, чувствительность, охватываемый объем, что облегчает создание средств противодействия. Интенсивность радиообмена между штабами и подразделениями вооруженных сил качественно характеризует режим их функционирования, и ее резкое изменение может свидетельствовать о готовящейся перегруппировке сил еще до того, как соответствующие изменения обнаружатся на оптических изображениях.

Отождествление спутников, предназначенных для пассивного прослушивания радиосигналов, значительно сложнее и неопределеннее, чем в случае оптической разведки. Тем не менее, формулируя общие требования к космической системе радиотехнической разведки, можно определить, какие из наблюдаемых спутниковых систем удовлетворяют им наилучшим образом.

Во-первых, задача радиопрослушивания требует глобального охвата, поэтому спутники должны запускаться на орбиты с высоким наклонением. Во-вторых, система должна обеспечивать неоднократное прослушивание каждого района в течение суток, чтобы затруднить меры радиомаскировки. В-третьих, спутники должны летать возможно ниже, чтобы фиксировать слабые сигналы, но достаточно высоко для того, чтобы длительность их орбитального существования превышала ресурс бортовой аппаратуры. (Система коррекции орбиты представляется излишней, т к. спутники радиотехнической разведки принимают сигналы сразу со всей зоны видимости и поэтому не нуждаются в такой точности наведения, как фоторазведчики).

Первая советская космическая система, связываемая с осуществлением радиотехнической разведки, начала развертываться в 1967 г. и в завершенном виде состояла из 4 спутников, обращающихся по околокруговым орбитам средней высотой около 525 км и наклонением 74 градуса, отстоящим друг от друга примерно на 45 градусов по долготе восходящего узла [22]. На такие же орбиты выводились американские спутники радиотехнической разведки, запускавшиеся с 1962 по 1971 г, причем с 1966 г. последние использовали даже то же наклонение – 75 градусов.

Спутники, масса которых могла достигать 1 тонны, запускались с Плесецка носителями С-1 («Космос»), причем замены производились до того, как сопротивление атмосферы сводило предыдущие спутники с рабочей орбиты. С 1970 по 1977 г. ежегодно осуществлялось в среднем по 4 запуска, что соответствует характерному времени активного функционирования около года (см. табл. 2.5) С 1978 г. частота пусков резко упала, и в 1982 г. они полностью прекратились, уступив место новой системе.

Спутники второго поколения начали запускаться уже с 1970 г. и поначалу были приняты за аварийные «Метеоры», поскольку, как и метеоспутники первого поколения, выводились носителями «Восток» на круговые орбиты высотой около 650 км и наклонением 81,2 градуса.

Регулярное появление 1—2 «неудачных «Метеоров» в последующие годы быстро опровергло предположение об авариях. Кроме того, с 1971 г. все «Метеоры» стали запускаться на орбиты высотой около 900 км. Продолжение пусков «Космосов» на прежнюю орбиту некоторое время приписывалось развертыванию специальной военной метеорологической системы, подобной американской системе DMSP, созданной ВВС после того, как гражданские метеоспутники США стали выводиться на более высокие орбиты.

В 1975г. наконец определился интервал между плоскостями орбит в создаваемой системе – 60° вместо 90 у «Метеора». После того, как в 1978 г. все 6 плоскостей были впервые заполнены, система радиотехнической разведки на базе носителей С-1 стала свертываться, и «метеороподобная» группа была окончательно признана вторым поколением спутников радиотехнической разведки [23].

Возможность двухимпульсного выведения на круговые орбиты грузов, неподъемных для С-1, представилась с появлением носителя «Циклон» (F-2). С 1978 г. он тоже стал использоваться для запусков на орбиту высотой 650 км, но с наклонением не 81,2, а 82,6 градуса.

Два из трех таких спутников, запущенных на этапе летных испытаний «Циклона», были объявлены как экспериментальные океанографические. Начиная же с «Космоса-1300», в августе 1981 г. началось формирование группировки, параллельной системе радиоразведки второго поколения.

Наиболее вероятно, что отработка «Циклона» позволила вернуть спутники второго поколения на носители «родной» фирмы, отказавшись от вынужденного использования «Востоков». Различие штатных траекторий выведения и итоговых наклонений орбит не позволяло провести прямую замену спутников в уже созданной группировке. Отчасти поэтому переход от «Востоков» к «Циклонам» растянулся на 2 года, и в процессе его новые спутники выводились на орбиты, отстоящие то на 45, то на 90 градусов друг от друга, прежде чем в 1983 г. стала устанавливаться стандартная конфигурация из 6 орбитальных плоскостей, разнесенных на 60 градусов.

Значительное повышение точности выведения при переходе от «Востока» к «Циклону» позволило понять, что расчетная орбита спутников радиотехнической разведки является кратной, и их трассы должны повторяться через каждые 44 витка, по прошествии 3 суток (для наклонения 82,6 градуса такая кратность достигается при средней высоте орбиты 647 километров).

Система из 6 орбитальных плоскостей с наклонением 82,6 градуса была полностью укомплектована спутниками в 1985 г и с тех пор непрерывно поддерживается в рабочем состоянии. Прием телеметрических сигналов свидетельствует, что в каждой плоскости может одновременно функционировать более одного спутника, следовательно, новые запуски производятся не только для замены вышедших из строя, но и заблаговременно. В последние годы частота запусков резко сократилась, что говорит либо о возросшей продолжительности существования спутников данного типа, либо о создании достаточного их орбитального резерва в предыдущие годы. Если в 1985—88 гг. запускалось в среднем 5 спутников в год, то в 1989 ни одного, а в 1990—91 по одному (см. табл. 2.5).

Последняя на сегодняшний день система, связываемая с ведением глобальной радиотехнической разведки, состоит из спутников, выводимых на круговые орбиты высотой около 850 км и наклонением 71 градуса.

Хотя наклонение орбит этих спутников ниже, чем у предыдущего семейства, охват от полюса до полюса сохраняется благодаря большей высоте полета, а период обращения, составляющий чуть менее 102 минут, обеспечивает почти точное воспроизведение ежесуточной трассы через 14 витков.

Эти обстоятельства позволили уже после первого запуска в сентябре 1984 г. заключить, что данные аппараты представляют собой новое поколение спутников радиотехнической разведки [24]. Перед попыткой запуска аналогичного спутника 27 июля 1991 г. он был впервые официально объявлен как «спутник военно-технического назначения, имеющий целью контроль за выполнением договорных обязательств по проблемам разоружения» [25].

Штатным носителем для спутников этого типа является РН «Зенит», но первые два, «Космос-1603» и «Космос-1656», были запущены в 1984 и 1985 гг. ракетами «Протон» (D-1-e), что, по всей видимости, было связано с запозданием разработки «Зенита», первый испытательный пуск которого состоялся только в апреле 1985 г.

На используемую орбиту высотой 850 км с наклонением 71 градус «Зенит» способен вывести до 10 тонн, что делает аппараты «типа «Космоса-1603» самыми крупными из находящихся сейчас в эксплуатации советских разведывательных спутников[13].

Уже первые запуски этой серии показали, что спутники выводятся в орбитальные плоскости, отстоящие друг от друга на 45 градусов, и позволили заключить, что полная система должна состоять из 4 аппаратов. До сих пор, однако, одновременно функционировало не более трех. Попытки завершить развертывание системы в 1990 и 1991 гг. были сорваны авариями ракет-носителей, приведшими к гибели двух спутников 4 октября 1990 и 30 августа 1991 г. В начале 1992 г. произошла третья подряд авария «Зенита» с аналогичным спутником [25а].

В отличие от систем пассивного радиопрослушивания, регистрирующих собственные излучения объектов, активные системы сами генерируют облучающий пучок электромагнитных волн, и, принимая отраженные волны, способны фиксировать объекты, соблюдающие радиомолчание. Поскольку отраженный сигнал содержит информацию как о расстоянии до объекта (запаздывание) так и о его относительной скорости (доплеровский сдвиг частоты), обработка радиолокационного сигнала позволяет восстановить изображение местности, хотя и не в видимом, а в радиодиапазоне. Таким образом, с точки зрения заказчика отображающие локаторы ближе к системам оптической разведки.

При этом важно, что радиолокационные системы позволяют получать изображения независимо от условий освещенности и наличия облачности, являющейся главной помехой для оптической съемки.

Однако для получения изображений той же детальности, что и оптическая система, радиолокатор должен был бы иметь антенну, во столько раз превосходящую по размеру объектив оптической системы, во сколько длина используемых радиоволн больше длины волны видимого света. При использовании дециметрового диапазона разница составляет 5 порядков и эквивалентом 10-сантиметровой линзы была бы 10-километровая антенна. Создания реальной антенны таких размеров можно избежать благодаря тому, что используемые при локации электромагнитные волны когерентны. Это позволяет синтезировать во времени искусственную апертуру из последовательных положений одной движущейся по орбите физической антенны и при технически мыслимых размерах антенн приблизить отображающие радары по разрешающей способности к оптическим системам.

Другой критической для космической радиолокации проблемой является энергоснабжение, поскольку потребляемая мощность излучателя пропорциональна четвертой степени рабочей дальности и для питания орбитального радара требуются чрезвычайно большие солнечные батареи, вызывающие значительное аэродинамическое торможение. Потребляемая мощность может быть снижена за счет уменьшения высоты рабочей орбиты, но при этом атмосферное торможение возрастает из-за увеличения плотности среды.

В СССР компромисс был найден на пути использования ядерных энергоустановок. Запуски радиолокационных спутников с ядерными реакторами начались в декабре 1967 г. Они выводились с Байконура ракетами F-1 на круговые орбиты высотой 250—260 км с наклонением 65 градусов. Такая высота обеспечивала достаточную чувствительность локатора, но малое время орбитального существования, поэтому во избежание быстрого падения реактора на Землю спутники по завершении активного существования переводились на орбиту захоронения высотой около 1000 км, где отработавший реактор должен просуществовать от 300 до 600 лет[14].

Отработка космических ядерных энергоустановок, очевидно, сопровождалась значительными техническими проблемами, вынуждавшими в целях безопасности уводить реакторы на высокую орбиту всего через несколько дней после запуска (см. табл. 2.6).

Начиная с 1974 г. спутники стали летать попарно, что могло быть истолковано, как переход к ограниченной эксплуатации. Пары радиолокационных спутников выводились на компланарные орбиты и угловое расстояние между ними в плоскости подбиралось так, чтобы просматриваемые обоими на каждом витке полосы прилегали друг к другу. Кроме того, оба спутника двигались вдоль общей наземной трассы, проходя над одними и теми же точками через два или три дня друг после друга. Высоты орбит в течение всего периода активного существования поддерживались бортовыми двигателями в пределах, обеспечивающих точное воспроизведение наземной трассы через каждые 111 витков по прошествии 7 суток [26].

В 1974 г. директор Военно-морской разведки США объявил, что данная система предназначена для слежения за перемещениями ВМС США и их союзников [27]. Не говоря о разведывательных данных, с технической точки зрения такое утверждение могло быть обосновано оценкой разрешающей способности орбитального локатора, которая могла быть произведена по характеристикам его облучающих импульсов. Согласно [28], такие спутники, получившие сокращенное обозначение RORSAT (от Radar Ocean Reconnaissance Satellite – спутник радиолокационной океанской разведки), способны фиксировать корабли класса эсминцев при отсутствии волнения, и класса авианосцев в бурном море.

Кроме того, стальные, хорошо отражающие радиоволны суда на ровной океанской поверхности естественно представляются первым объектом наблюдения при создании систем радиолокационного слежения. ВМС США в конце 60-х гг. сами начинали проработки радиолокационной системы «Clipper Bow» для наблюдения за советским флотом, но из-за высокой стоимости проекта предпочли систему пассивных радиоинтерферометрических измерений «White Сlоud». Для СССР задача слежения за флотами соперника представлялась гораздо более важной, чем для США и НАТО и не удивительно, что в Советском Союзе для морской радиотехнической разведки были использованы оба подхода[15].

Пассивные спутники, предназначавшиеся для определения местоположения западных боевых кораблей по их собственному радиоизлучению, начали запускаться в декабре 1974 г. Как и «Рорсаты», эти новые спутники, окрещенные на Западе «EORSAT» (от Electronic Ocean Reconnaissance Satellite – спутник электронной океанской разведки), запускались с Байконура носителями F-1-m на орбиты с наклонением 65 градусов. Использование пассивной методики позволило поднять их рабочие орбиты до высоты 430 на 445 километров, значительно снизив тем самым сопротивление атмосферы и расширив полосу обзора. Подобно «Рорсатам», высоты апогея и перигея поддерживались в очень узких пределах, отклоняясь от номинальных значений не более чем на 3 километра, что обеспечивало точное повторение наземной трассы через 61 виток по прошествии каждых 4 суток. Для этого корректирующие включения двигателей малой тяги проводились каждые 2—3 дня[16]. Кратные орбиты используются практически во всех системах космического наблюдения, но из всех советских систем только «Рорсаты» и «Эорсаты» поддерживают свою трассу с такой точностью.

Отсутствие на борту ядерных энергоустановок избавляет от необходимости захоронения «Эорсатов» на высоких орбитах, однако по завершении активного функционирования они все же выполняют маневр ухода с рабочей орбиты, несколько меняя ее высоту, после чего переходят в режим естественного снижения.

До 1987г. в процессе этого снижения большинство спутников взрывалось, зачастую спустя несколько месяцев, причем в ряде случаев отмечалось несколько взрывов через значительные промежутки времени. Возможно, это происходит спонтанно, в результате постепенного разрушения двигательной установки и соединения невыработанных остатков топлива.

Подтверждение того, что задачи обеих систем взаимосвязаны, последовало после шумного инцидента с «Рорсатом» «Космос-954».

В конце октября 1977 г. «Космос-954» прекратил регулярные коррекции орбиты, но перевести его на орбиту захоронения не удалось. По последующим сообщениям ТАСС, 6 января 1978 г. спутник внезапно разгерметизировался, из-за чего бортовые системы вышли из строя [29]. Неуправляемое снижение аппарата под действием верхних слоев атмосферы завершилось 24 января 1978 г. сходом с орбиты и падением радиоактивных обломков па севере Канады.

Помимо международного скандала, авария повлекла за собой длительное прекращение полетов «Рорсатов» для усовершенствования конструкции. Запуски же «Эорсатов» в это время участились и с апреля 1979 г. они тоже стали летать парами. Эти пары тоже сначала были компланарными, но спутники размещались в плоскости со сдвигом на четверть или на половину оборота, что обеспечивало движение вдоль общей трассы с интервалом в 1 или 2 дня. При смещении на половину оборота последовательные витки каждого аппарата пролегали в точности посередине между витками предыдущего, давая наиболее равномерное покрытие, использование же в ряде случаев смещения на четверть оборота позволяло предположить, что полное развертывание операционной системы могло предусматривать размещение четырех спутников одновременно.

Достигнутая длительность активного существования не позволяла, однако, этого добиться, и когда в 1980 г. возобновились запуски «Рорсатов»[17], две системы стали использоваться совместно.

Первый после перерыва «Космос-1176» был выведен в плоскость, отстоявшую на 146 градусов от плоскости орбиты единственного на тот момент «Эорсата». Из-за различия высот скорости прецессии орбит несколько различались, и угол постепенно увеличивался, но скорость его изменения была достаточно мала – 1 градус за 3 суток, – чтобы конфигурация не сильно изменилась на протяжении совместного функционирования. Во всех последующих случаях, когда «Рорсат» запускался в момент наличия на орбите только одного работающего «Эорсата», начальное угловое расстояние между восходящими узлами их орбит подбиралось в пределах 142—146 градусов.

До падения «Космоса-954» продолжительность работы «Рорсатов» не превышала полутора-двух месяцев. «Космос-1176» почти удвоил прежний рекорд, проработав 134 дня. Однако в 1981 г. два «Рорсата» пришлось увести на безопасные орбиты всего через 8 и 13 суток после запуска, что свидетельствовало о продолжении неполадок. Средняя долговечность пассивных «Эорсатов» к этому времени достигла уже почти 6 месяцев, а «Космос-1167» функционировал более года. Ограниченность времени функционирования «Рорсатов» заставляла, видимо, синхронизировать их запуски с ожидаемыми периодами повышения военно-морской активности, и эти полеты, как правило, кореллируют с проведением крупных учений ВМФ США и НАТО, а также собственного флота СССР.

Парные полеты «Рорсатов» удалось возобновить только к середине 1982 г., но через полгода после этого произошел еще один инцидент. 28 декабря 1982 г. работавший с 30 августа «Космос-1402» не удалось перевести на орбиту захоронений и он начал неконтролируемое снижение. Конструктивные доработки после предыдущей аварии позволили отделить активную зону от термостойкого корпуса реактора и предотвратить компактное падение обломков. Активная зона вошла в атмосферу 7 февраля 1983 г. и радиоактивные продукты деления рассеялись над Южной Атлантикой.

Авария «Космоса-1402» заставила прервать запуски «Рорсатов» еще на полтора года, парные же полеты возобновились только во второй половине 1985 г. К этому времени «Эорсаты» уже достигли почти непрерывного нахождения на орбите двух спутников одновременно, и в некоторые моменты на орбите оказывалось сразу три компланарных «Эорсата», отстоящих друг от друга на 90 градусов. Однако полностью укомплектовать орбитальную плоскость ни разу не удавалось и, видимо, по этой причине в 1986 г. «Космос-1735» опробовал новую рабочую орбиту с трехсуточной кратностью. Ее высота составляла 405 на 417 километров, и снижение периода обращения с 93,3 до 92.7 минуты обеспечивало воспроизведение наземной трассы через 46 витков вместо 61.

Месяц спустя «Космос-1737» был выведен на орбиту с наклонением 73,4 градуса – самым высоким из когда-либо использовавшихся при запусках с Байконура. Высота ее была подобрана так, чтобы тоже обеспечивать 3-суточную 46-витковую кратность. На этой орбите, улучшавшей условия наблюдения приполярных районов. «Космос-1737» проработал 8 месяцев. После этого он неожиданно исчез, что могло означать лишь преднамеренное сведение его с орбиты. Хотя после этого все «Эорсаты» стали по завершении работы уводиться с рабочей орбиты тормозным импульсом, а не постепенным разгоном, как раньше, «Космос-1737» до сих нор остается единственным «Эорсатом», заторможенным до немедленного входа в атмосферу.

В 1987 г. экспериментирование распространилось и на «Рорсаты». Так, «Космос-1900» был выведен на несколько более высокую, чем стандартная, орбиту с перигеем 255 и апогеем 270 километров, обеспечивающую повторение наземной трассы не через 7, а через 6 суток после 95 оборотов.

Более примечательно, что в 1987 г. были запущены два спутника, оборудованные новыми ядерными энергоустановками. В отличие от предыдущих «Рорсатов» «Космос-1818» и«Космос-1867» сразу выводились на орбиту высотой около 800 км. Как было объявлено впоследствии, каждый из них имел длину 10 метров, диаметр 1,3 м и массу 3800 кг. 1250 кг приходилось на термоионный[18] ядерный реактор «Топаз», заряженный 31,1 кг 90-процентного урана-235 [30].