В рубрику "Оборудование и технологии" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
На рубеже 90-х гг. XX века весь коммуникационный мир, за весьма малым исключением [1], был увлечен идеей создания подвижной телефонной связи на негеостационарных космических аппаратах (КА). Заметим, что надежная подвижная телефонная связь на геостационарных КА к тому времени существовала в глобальном масштабе уже около 10 лет и была представлена существующей и ныне компанией Inmarsat PLC, учрежденной в 1979 г. Международной морской организацией [2].
Конечно, геостационарным системам спутниковой связи присущи известные недостатки: большие временные задержки распространения сигнала; низкие углы места при работе абонентов в высоких широтах и существенное затухание сигнала на линии связи. Используя эти недостатки в качестве основного аргумента, ученые и специалисты отрасли связи в начале 90-х гг. прошлого века предложили более 20 проектов (почти половину из них представили российские организации) низкоорбитальных систем спутниковой связи (НССС), ориентированных на обслуживание массового пользователя на коммерческой основе с помощью персональных терминалов типа "телефонная трубка".
Итак, "рои" спутников на низких орбитах должны были устранить недостатки геостационарных систем спутниковой связи и предоставить землянам дешевую и доступную мобильную связь. Но из всего многообразия проектов НССС до практической реализации дошли только четыре системы. Две из них - Indium и Globalstar - являются системами голосовой связи и передачи данных. Системы ORBCOMM и "Гонец" относятся к низкоскоростным системам передачи данных.
Корпорация Iridium Communications Inc. (Iridium) была создана в 1989 г. культовой научно-технологической компанией США Motorola и является единственным в мире оператором подвижной спутниковой связи (mobile satellite service, MSS) со 100%-ным покрытием поверхности Земли, включая полярные широты.
Номинальная орбитальная группировка (ОГ) КА Iridium состоит из 66 основных и 6 резервных спутников в шести орбитальных плоскостях с наклонением плоскости орбиты 86,4°, высотой орбиты 780 км и периодом обращения спутника 100,4 минуты. Разработчиком платформы (LM700) КА Iridium была выбрана компания Lockheed Martin. Полезную нагрузку (ретранслятор) разработала и изготовила компания Motorola. Масса спутника около 689 кг. Гарантированный срок активного существования (САС) 8 лет.
В течение 12 лет существования системы Iridium на орбиту было запущено 95 спутников. По состоянию на сентябрь 2010 г. в составе системы около 70 действующих спутников.
Система Iridium была введена в эксплуатацию 1 ноября 1998 г., первый звонок сделал вице-президент США Эл Гор. Однако спроса на услуги системы не было. Вместо 1,6 млн планируемых на конец 1999 г. абонентов услугами системы Iridium воспользовалось лишь около 20 тыс. подписчиков. Компания Iridium объявила о банкротстве и желании уничтожить весь спутниковый флот, но в 2000 г. была выкуплена частными лицами, связанными с МО США, за символические $25 млн при фактических затратах на развертывание системы более чем в $6 млрд. До 2008 г. система Iridium обеспечивала только передачу данных со скоростью до 4,8 кбит/с (мобильный спутниковый телефон с комплектом для передачи данных, подключенный к последовательному порту компьютера). В 2008 г. компания Iridium объявила о старте высокоскоростной системы Iridium OpenPort, ориентированной на пользователей, которым необходима передача больших объемов данных за короткий промежуток времени. Терминалы Iridium OpenPort вполне пригодны для эксплуатации как на морских судах, так и на суше. Единственным ограничением для наземных пользователей могут служить довольно большие размеры и вес антенны.
Несмотря на явный коммерческий провал проекта, корпорация Iridium Communications Inc. в июне 2010 г. подписала контракт с европейской компанией Thales Alenia Space на строительство 81 спутника с повышенной энергетикой для обновления орбитальной группировки. В спутниках нового поколения Iridium Next скорость передачи данных возрастет с 2,4 кбит/с до 1 Мбит/с. Планируется, что новые спутники смогут также измерять атмосферную влажность, температуру, радиационный фон и толщину ледяного покрова. Зачем нужно последнее - не совсем понятно. Как правило, такая информация в достаточном объеме поступает с метеоспутников.
Запуск первого спутника поколения Iridium Next запланирован на 2015 г.
Стоимость обновления орбитальной группировки Indium оценивает в $2,9 млрд.
По состоянию на осень 2010 г. Indium Communications Inc. имеет около 360 тыс. подписчиков (когда-то компания заявляла о потенциале в 40 млн подписчиков, в том числе не менее 4,5 млн подписчиков в России). Под подписчиком понимается телефон или терминал, который использует стационарный или мобильный объект (геологическая экспедиция, самолет, морское судно и т.д.). В подавляющем большинстве подписчиками системы Indium являются сотрудники правительственных организаций США (Министерства обороны, разведывательных ведомств и т.д.), персонал морского, наземного и воздушного транспорта, сотрудники служб спасения и геологоразведочные партии и пр.
Данные о финансовых результатах деятельности компании Indium Communications Inc. за последние четыре года приведены в табл. 1. Из приведенных в табл. 1 данных следует, что в 2009 г. финансовые показатели системы Indium немного снизились относительно рекордного 2008 г., хотя число пользователей системы возросло.
В этой связи не случайно, что Indium снова обратил свои взгляды на российский рынок, где он отсутствовал с 2000 г. За это время Россия пережила бум развития сетей сотовой связи и научилась использовать спутниковые телефоны систем подвижной связи Globalstar, Inmarsat и Thuraya. Но Indium считает, если 20% от всего трафика в сети Indium генерируется в полярной зоне, это позволяет надеяться на развитие бизнеса MSS в России. Заметим, что орбитальные группировки систем "Гонец" и Globalstar за последние два-три года значительно деградировали (многие подписчики Globalstar перешли в сеть Indium, а "Гонец" никогда не имел более 1000 абонентов), что также дает определенные преференции Iridium в России. В табл. 2 представлены сведения о количестве подписчиков НССС в России. Пока услугами Iridium официально никто не пользуется, но российский рынок MSS Iridium оценивает в 30-50 тыс. подписчиков (30-40 млн долл. в год).
Российские перспективы оператора вряд ли способны изменить вывод о том, что самый эффектный и раскрученный в мировой коммуникационной летописи проект низкоорбитальной системы подвижной связи -проект Iridium - оказался в коммерческом смысле провальным.
Консорциум международных телекоммуникационных компаний Globalstar учрежден в 1991 г. Собственно компания Globalstar, Inc. основана в 1995 г. для реализации проекта подвижной спутниковой связи на низкоорбитальных спутниках. Система Globalstar обеспечивает связью более 80% территории Земли между широтами 70°N и 70°S.
В системе Globalstar пользовательские терминалы передают данные в L-диа-пазоне, сигнал со спутника на эти терминалы передается в S-диапазоне, а для связи спутников со станциями сопряжения используется С-диапазон. Наиболее принципиальное отличие Globalstar от Iridium состоит в отказе от линий связи спутник - спутник. В системе Iridium сигнал, принятый спутником от абонента, ретранслируется через соседние спутники на станцию сопряжения, наиболее близкую к вызываемому абоненту. В системе Global-star вызов абонента ретранслируется на ближайшую наземную станцию сопряжения, которая коммутирует вызов через наземные линии общего доступа. Упрощение КА привело к заметному снижению стоимости космического сегмента, но усложнило наземную компоненту системы. В целом стоимость развертывания системы Globalstar первого этапа превысила $3,4 млрд.
Штатная ОГ (орбитальная группировка) КА Globalstar состоит из 48 основных и 8 резервных спутников в 8 орбитальных плоскостях с наклонением плоскости орбиты 52°, высотой орбиты 1410 км и периодом обращения около 114 минут. Гарантированный САС КА 7,5 года.
Разработчиком платформы КА Globalstar первого этапа была выбрана компания Sрасе Systems/Loral. Ретранслятор поставляла фирма Alcatel. Однако сборка спутников с целью снижения их цены проводилась в Италии на заводах фирмы Alenia Spazio. Каждый серийный спутник системы Globalstar стоил около $16 млн. Развертывание ОГ КА системы осуществлено с 1998 по 2000 г. с использованием 6 пусков ракет-носителей (РН) "Союз-У" и 7 пусков РН Delta II (по 4 КА в каждом пуске). С начала эксплуатации системы запущено 72 спутника, 12 из которых погибли при запуске РН "Зенит" в 1998 г.
В 2005 г. у системы Globalstar возникли серьезные проблемы. Спутники выработали гарантированный ресурс и началась устойчивая деградация усилителей мощности ретрансляторов S-диапазона. В результате в декабре 2005 г. 5 спутников Globalstar были уведены на орбиту захоронения. Еще два спутника из-за катастрофических отказов бортовых систем в конце 2005 г. не смогли уйти на орбиту захоронения и остались на целевой орбите. К середине 2007 г. уже 10 спутников были исключены из состава системы. В том же году система Globalstar пополнилась 8 новыми КА. Однако деградация космического сегмента системы продолжилась угрожающими темпами, и к осени 2010 г. в ней осталось не более 20 работоспособных спутников.
Поэтому в 2005 г. компания Globalstar, Inc. объявила о развертывании космического сегмента системы на базе нового поколения спутников. В марте 2007 г. был подписаны контракты с Thales Alenia Space на строительство 48 спутников и центра управления КА. Новые спутники должны иметь гарантированный САС 15 лет и услуги, полностью совместимые с услугами первого поколения системы. Скорость передачи данных в системе второго поколения возрастет до 256 кбит/с.
Затраты на создание системы Global-star второго этапа с учетом запуска 48 спутников составят не менее $1,4 млрд. Первый запуск шести КА Glo-balstar-2 проведен в октябре 2010 г. Однако представляется, что обновление системы явно запоздало и вряд ли будет способствовать финансовому процветанию компании.
Из приведенных в табл. 1 данных следует, что в 2009 г. доход системы Globalstar составил $64 млн. Это вдвое ниже доходов рекордного 2006 г. Число российских пользователей системы за этот период сократилось более чем в четыре раза. Надежда компании Globalstar выйти в начале нынешнего века на расчетный уровень доходов в $4 млрд не сбылась.
Таким образом, проект Globalstar, как и проект Iridium, потерпел коммерческую неудачу.
Компания ORBCOMM Global L.P. создана Orbital Sciences Corporation и фирмой Teleglobe в 1990 г. для развертывания и эксплуатации глобальной низкоорбитальной системы передачи данных ORBCOMM.
Система ORBCOMM предназначена для пакетной передачи данных от абонента через спутник на ближайшую земную станцию сопряжения (Gateway Earth Station). Земная станции сопряжения ретранслирует сообщение в сетевой центр управления. Центр управления определяет местоположение адресата и передает сообщение на соответствующую земную станцию, откуда сообщение поступает на спутник и ретранслируется адресату. Кроме того, система решает задачи контроля местоположения транспортных средств, грузовых контейнеров, рыболовных судов (координаты объектов определяются приемником GPS и с заданной периодичностью сообщаются владельцу груза или транспортного средства) и осуществляет мониторинг состояния нефтяных и газовых скважин, хранилищ и трубопроводов и т.п.
Центр управления системой находится в г. Даллесе под Вашингтоном. На территории США находятся четыре земные станции сопряжения. Около 20 станций и сетевых центров работают в Европе, Азии, Африке и Южной Америке.
Космический сегмент системы ORBCOMM включает в себя 35 спутников в шести орбитальных плоскостях (31 КА в четырех плоскостях с наклонением 45°, два КА в плоскости с наклонением 70° и два КА в плоскости с наклонением 108°), высота орбиты 830 км. Развертывание системы в составе 35 КА осуществлено в 1997-1999 гг. с использованием 6 пусков РН Pegasus и РН Taurus, разработанных Orbital Sciences Corporation.
КА ORBCOMM создан на базе платформы MicroStar Orbital Sciences Corporation. Гарантированный САС спутника 5 лет. Масса КА около 43 кг. Спутники работают в режиме гравитационной стабилизации. Связная аппаратура спутника включает в себя 17 процессоров обработки сообщений и 7 антенн. Канал передачи данных "спутник - земная станция сопряжения" имеет мощность 2 Вт, скорость передачи данных 57,6 кбит/с на частоте 137,56 МГц. Каждый КА оснащен GPS-приемни-ком. Стоимость изготовления одного спутника около $2,5 млн. На эксплуатационные расходы на поддержание системы в работоспособном состоянии тратится около $2 млн в месяц. Стоимость одного запуска составляет около $15 млн.
Система ORBCOMM была введена в эксплуатацию в конце 1998 г. Однако особого спроса на услуги системы в мире не было. В сентябре 2000 г. система ORBCOMM обслуживала только 40 тыс. подписчиков и объявила о банкротстве. В марте 2001 г. система ORBCOMM перешла под контроль группы компаний International Licensees LLC за $16 млн при фактических затратах на развертывание системы не менее $815 млн.
В июне 2008 г. на РН "Космос-ЗМ" с полигона Капустин Яр было запущено 6 новых спутников ORBCOMM. Платформу для этих спутников разработало ПО "Полет" (Омск), полезную нагрузку - Orbital Sciences Corporation. Таким образом, всего для системы запущен 41 КА. В настоящее время в системе осталось не более 30 работоспособных спутников. В мае 2008 г. компания ORBCOMM Inc. объявила о заключении контракта с фирмой Sierra Nevada Corporation (SNC) на $117 млн на разработку, изготовление и поставку первых 18 спутников второго поколения. В свою очередь, SNC подрядила компании Boeing и ITT Space Systems Group на создание спутников ORBCOMM Generation 2 (OG2) в составе 18 КА с последующей поставкой еще 30 спутников. Запуск спутников нового поколения намечен на 2011 г.
Из приведенных в табл. 1 данных следует, что в 2009 г. доход системы ORBCOMM составил $27,6 млн. Это ниже доходов 2008 г. ($30,1 млн) и 2007 г. ($28,2 млн). Надежда компании ORBCOMM выйти на окупаемость проекта также не оправдалась. Система ORBCOMM, так же как и проекты Globalstar и Iridium, в коммерческом смысле оказалась несостоятельной.
ОАО "Спутниковая система "Гонец" создано в 1997 г. для реализации проекта подвижной связи на низкоорбитальных спутниках.
Система "Гонец" предназначена для пакетной передачи данных между абонентами. Кроме того, система может решать задачи контроля местоположения подвижных объектов (их координаты определяются с помощью приемников GPS/TJIOHACC или с использованием средств системы "Гонец") и осуществлять мониторинг состояния подвижных и стационарных объектов. Центр управления системой находится в Москве. Региональные станции связи размещены в Москве, Железно-горске и Южно-Сахалинске.
Состав ОГ и сроки создания системы на протяжении времени изменялись неоднократно. В одном из вариантов система должна была состоять из 12-24 спутников в 2 или 4 орбитальных плоскостях. В другом варианте космический сегмент системы включал 36 КА в 6 плоскостях. В третьем варианте предполагалось запустить 45 КА в 5 плоскостей и т.д. Неизменной от варианта к варианту оставалась только орбита с наклонением 82,5° и высотой около 1400 км.
Разработчиком платформы спутников "Гонец" всех модификаций является ОАО "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнева" (ИСС). Ретранслятор для КА поставляет ФГУП "НИИ ТП".
Первый пуск двух демонстрационных КА "Гонец-Д1" произведен в 1992 г. В 1996, 1997, 2000 и 2001 г. были запущены 4 тройки спутников КА "Го-нец-Д1". Пуск 2000 г. закончился аварией РН "Циклон-3", приведшей к утрате спутников. Поэтому демонстрационная НССС "Гонец-Д1" была развернута в неполном составе.
В 2000 г. в рамках Федеральной космической программы (ФКП) на 2001-2005 гг. начались работы по созданию многофункциональной НССС на базе 12 КА "Гонец-Д1М" (по 3 КА в 4 плоскостях с наклонением 82,5°) с повышенной энергетикой и 5-летним САС. Первый спутник "Гонец-Д1М" был успешно запущен в декабре 2005 г. Однако через 1,5 года из-за неисправности этот спутник был выведен из состава системы.
Согласно ФКП на 2006-2015 гг., реализация проекта системы "Гонец-Д1М" продолжилась в рамках ОКР "Гонец-М". Спутниковая система в составе 18 КА "Гонец-М" и 5-7 региональных станций должна обеспечить передачу данных и телематические услуги связи 200 тыс. потребителей. В соответствии с ФКП 2006-2015 гг. запуски 6 КА "Гонец-М" планировались в 2009-2010 гг. с последующим доведением состава ОГ до 18 КА к 2015 г. Однако сроки запуска спутников "Гонец-М" не выдержаны. В течение 2010 г. компания планировала запустить три КА "Гонец-М" (одинв сентябре и два в декабре). В свою очередь, по решению Роскосмоса, запуск КА серии "Гонец-М1" перенесен на 2014 г., а создание НССС на базе спутников "Гонец-М1" отодвинуто на 2015 г.
На наш взгляд, обновление системы "Гонец" происходит с большим опозданием и вряд ли будет способствовать привлечению клиентской базы и, следовательно, финансовому процветанию компании. Создание конкурентоспособной системы связи на базе КА "Гонец-М", по нашему мнению, требует долгой и упорной работы менеджмента компании, подкрепленной высоким качеством КА, образующих космический сегмент системы. А с качеством отечественных КА в последние 10-15 лет проблемы испытывает не только система "Гонец". Именно по этой причине из 12 выведенных на орбиту спутников в настоящее время в системе работают только 2 (оба запущены в далеком 1996 г.). Поэтому система переживает нелегкие времена, потеряв практически всех клиентов.
Потребителями услуг системы остаются только государственные ведомства (около сотни абонентских терминалов). Надежды на использование системы "Гонец" в ГАС "Выборы" так и остаются надеждами. Сотрудничество с компанией ORBCOMM дальше деклараций пока не продвинулось.
Доходы (табл. 1) компании весьма призрачны. Число пользователей за 3 последних года сократилось более чем в 12 раз (табл. 2). Надежды компании на обслуживание в 2010 г. 2 млн абонентов и окупаемость проекта не оправдались.
Тем не менее ОАО "Спутниковая система "Гонец" задумывается о глобальном бизнесе. Для этого, по словам менеджеров компании, ей потребуется расширить ОГ до 36 спутников, но это вряд ли произойдет. В технических требованиях на систему заложен САС спутника 5 лет. С учетом того, что реальный средний САС КА типа "Гонец" не превышает 4 лет, ежегодно для поддержания ОГ в номинальном состоянии (36 КА) нужно будет запускать не менее 8-9 КА. В целом за 18 лет на систему "Гонец-Д1" потрачено около $160 млн, но система так и не создана. Затраты на космический сегмент перспективной системы "Гонец-М" из 18 спутников, по экспертной оценке, составят S225-230 млн. Стоимость КА "Гонец-М" на орбите эксперты оценивают в S12,5 млн. Эта цена включает в себя стоимость услуг по запуску, стоимость средств выведения и стоимость КА, но не включает затраты на страхование. Финансирование наземного сегмента системы обойдется, по экспертной оценке, в $45-50 млн.
Таким образом, российский проект НССС - проект "Гонец" - потерпел явное рыночное фиаско, но продолжает уверенно поглощать немалые бюджетные деньги без надежды на какую-либо рыночную перспективу системы.
Основной вывод проведенного анализа создания и развития НССС заключается в констатации следующего неопровержимого факта: лишенные недостатков низкоорбитальные системы подвижной спутниковой связи по всем статьям проиграли сражения за потребителя геостационарным системам мобильной связи. Из табл. 1 следует, что за 4 последних года объем доходов компании Inmarsat PLS вырос более чем в 2 раза с $500,1 млн до $1038,1 млн, в то время как совокупные доходы компаний, эксплуатирующих НССС, выросли менее чем на 10%: с $373,6 млн до $410,8 млн. Доходы компании Inmarsat в 2009 г. в 2,5 раза превысили совокупный доход компаний НССС. В этой связи перспектив победного шествия НССС в обозримом будущем не видно, несмотря на то что на их создание потрачено более $20 млрд, это почти на порядок превышает двадцатилетние затраты на развертывание системы Inmarsat.
На инвестированные в создание НССС средства можно было бы построить и запустить на орбиту не менее 100 геостационарных спутников связи с 3000 транспондеров, но... такие ныне времена!
Литература:
Опубликовано: Специальный выпуск "Спутниковая связь и вещание"-2011
Посещений: 18932
Статьи по теме
В рубрику "Оборудование и технологии" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
