Спутники, запускаемые с 1979 г. на более круглые орбиты с орбитами высотой от 250 в перигее до 280 км в апогее, с 1989 г. стали официально именоваться "Ресурс Ф" и получаемые ими изображения с 1987 г. предлагаются зарубежным пользователям на коммерческой основе. О спутниках, не укладывающихся в орбитальные параметры "Ресурсов Ф" и объявленное суммарное количество их запусков, никаких подробностей не известно. По-видимому, они отличались от "Ресурсов Ф" только комплектацией бортовой оптической аппаратуры и к настоящему времени, возможно, уже выведены из эксплуатации (последний запуск состоялся в июле 1989 г. под именем "Космос-2029").
Кратковременность полетов спутников, созданных на основе "Востока", вынуждала запускать их в огромных количествах. К середине 70-х осуществлялось по 30-35 запусков ежегодно, но даже при такой интенсивности суммарное время полета фоторазведывательных спутников едва достигало 400 суток в год. При возникновении же международных кризисов интервалы между запусками приходилось еще сокращать, доводя частоту пусков, вероятно, до предела производственных возможностей.
Так, во время советско-китайского конфликта на о. Даманский с 25 февраля по 25 апреля 1969 г. стартовало 10 фоторазведывательных спутников, а когда в конце лета 1969 г. возник новый конфликт на о. Гольдинский, еще 15 спутников было запущено на протяжении менее 3 месяцев [11].
Другим недостатком аппаратов "востоковского" типа является то, что получить и проанализировать изображения можно только после завершения полета и возвращения фотоаппаратуры с отснятой пленкой на Землю. С этой точки зрения даже двухнедельный срок полета спутника в критических условиях оказывался неприемлемо долгим. Так, для отслеживания обстановки на Ближнем Востоке в ходе арабо-израильской войны в октябре 1973 г. Советскому Союзу пришлось запустить 3 фоторазведчика с интервалом в 3 дня и каждый из них вернуть через 6 суток.
Возможно, этот опыт заставил ускорить разработку следующего поколения разведывательных спутников, первый представитель которого вышел на орбиту два года спустя.
"Космос-758", стартовавший с Плесецка 5 сентября 1975 г., был, как и предыдущие фоторазведчики, запущен носителем "Союз", однако уже эксцентрическая орбита с апогеем 350 и перигеем 180 километров и новым наклонением 67,2 градуса не позволяла отнести его ни к одной их известных ранее групп. Он провел на орбите 20 дней, выполнив при этом ряд маневров, свидетельствовавших о значительно большем запасе характеристической скорости, чем у спутников третьего поколения, и 25 сентября взорвался, вероятно при попытке очередного включения двигателя.
Продолжение запусков подтвердило появление нового, четвертого по принятой классификации, поколения фоторазведывательных спутников. Спутники 4 поколения выводятся на характерную опорную орбиту высотой 170-180 на 350-360 километров. Малая высота перигея требует регулярных коррекций для компенсации сопротивления атмосферы и удержания спутника на орбите. Соответствующие включения двигателя используются одновременно и для коррекции дрейфующего аргумента перигея, чтобы сохранить его над нужной широтой при благоприятной для съемки освещенности.
В ходе полета спутники могут временно опускать перигей ниже 160 километров. Подобно спутникам детальной фоторазведки 3 поколения, они стабилизируют таким образом свою суточную трассу относительно земной поверхности и обеспечивают повторные наблюдения заданных районов в течение нескольких последовательных дней при одновременном улучшении разрешения. Повторные прохождения обычно осуществляются в течение 3 суток, после чего аппарат возвращается на исходную орбиту и продолжает прерванное глобальное наблюдение.
В подобных случаях рассмотрение стабилизированной трассы спутника дает 16 точек, над которыми располагаются перигеи его ежесуточных витков. Большинство из них оказывается над территорией СССР или над океаном, а один из немногих оставшихся можно определить как цель съемки, учитывая условия освещенности и возможные текущие особенности международной обстановки.
Типичная продолжительность полетов спутников 4 поколения сначала составляла 30 суток. В начале 80-х гг. она возросла до 45 суток, а в последующие несколько лет достигла 55-59. Полномасштабная эксплуатация системы началась в 1981 г., когда частота пусков увеличилась до 10 в год и спутники начали сменять друг друга, обеспечивая почти непрерывное нахождение на орбите по крайней мере одного из них (см. табл. 2.2).
В том же 1981 г. помимо полетов с целью детальной фотосъемки спутники, относимые к 4-му поколению, стали выводиться и на менее вытянутые орбиты высотой от 200 до 300 километров, позволяющие предположить ведение обзорной съемки. Такие запуски осуществляются, только с Байконура в среднем раз в год. Полеты проводятся, как правило, весной и длятся меньше остальных – сначала 4-6 недель, а в последнее время – 6-7 недель.
В мае 1988 г группа западных журналистов была приглашена на Байконур с целью рекламы советской ракетно-космической техники и наблюдала "обычный запуск искусственного спутника Земли". Сам спутник, получивший обозначение "Космос-1944", показан не был, но было объявлено, что он предназначен для обзорного картографирования [12], а после запуска выяснилось, что он, относится именно к вышеописанной группе.
Очевидно, эти спутники сменили ранее использовавшиеся для общей картографической съемки неманеврирующие СПУТНИКи третьего поколения, последний из которых был запущен в январе 1982 г.
При длительности полетов спутников 4 поколения до полутора-двух месяцев по крайней мере часть получаемой информации должна была передаваться на Землю в ходе полета. Поэтому когда Кеттерингская группа зафиксировала глубоко модулированные радиосигналы, передаваемые ими на частоте 240 МГц, они были связаны с ретрансляцией изображений на Землю.
Это мнение подтверждается недавним заявлением советских разработчиков, что "до 1980 г. цифровые сканирующие приемники с передачей изображения по радиолинии использовались только спутниками военного наблюдения" [13]. Отсюда следует, что на спутниках четвертого поколения (появившихся в 1975 г.) не только была применена ретрансляция изображений по радиоканалу, но и использовались фотоприемники с зарядовой связью, обеспечивающие получение изображения в удобной для последующей обработки цифровой форме.
Однако помимо связываемой с передачей изображений трансляции на УВЧ, от спутников 4 поколения время от времени фиксируются также стандартные УКВ сигналы поисковых маяков. Такие сигналы обычно принимаются на 9-й и 18-й день полета и свидетельствуют о периодическом возвращения на Землю объектов, которые считаются капсулами с отснятой пленкой [14].
Советские спутники четвертого поколения представляются таким образом аналогами американских спутников типа Big Bird, которые оборудовались одновременно оптическими системами для обзорного наблюдения с радиопередачей изображения и для получения детальных снимков, возвращаемых на Землю в капсулах.
Различие профилей полета этих двух типов заключается в том, что по течении расчетного срока пребывания на орбите советские спутники не разрушаются в атмосфере, как американские, а совершают посадку на территории СССР. Долгое время полагалось, что спутники четвертого поколения, "Биг Берд", сводятся с орбиты для затопления несгоревших обломков в океане. Однако в 1988 г. удалось зафиксировать сход с орбиты "Космоса-1942", который был направлен в обычный район приземления советских пилотируемых кораблей [14]. Возвращение спутников 4 поколения преследует, очевидно, цель повторного использования дорогостоящей фотоаппаратуры и, частично, бортовой электроники.
Говоря об аналогии между советскими спутниками 4 поколения и американскими Big Bird, уместно напомнить, что сама система "Биг Берд" была у ВВС США резервным проектом для прорабатывавшейся с 1965 г. пилотируемой разведывательной станции MOL (Manned Orbiting Laboratory). В тот же период КБ Челомея спроектировало аналогичную орбитальную пилотируемую станцию (ОПС) "Алмаз" . В 1969 г. проект "МОЛ" был отменен, как неоправданное дублирование станции НАСА "Скайлэб", и ВВС США воспользовались запасным вариантом, разработав автоматические спутники КН-9, ставшие известными как "Биг Берд". В СССР же пилотируемые разведывательные станции дошли до стадии летных испытаний. Челомею "только" запретили использовать для доставки экипажей собственные транспортные корабли и заставили поделиться своими заготовками с королевской фирмой, которая сделала из них "гражданские" "Салюты" [15].
В отличие от последних, "Алмазы" выводились на значительно более низкие орбиты высотой от 220 до 250 км. Установка на борту фотокамеры со "складной" оптикой, обеспечивающей фокусное расстояние 10 метров [16] и постоянная ориентация станций на Землю системой электромеханической стабилизации однозначно говорили о предназначении "Алмазов" для детальной разведывательной съемки. Отснятую пленку предполагалось проявлять на борту станции, после чего экипаж должен был просмотреть ее и передать наиболее интересные кадры по телевизионному каналу. Остальная пленка возвращалась на Землю в капсуле, отделявшейся от станции в ходе полета [15].
Первый "Алмаз", названный официально "Салютом-2", был запущен 3 апреля 1972 г., но вышел из строя еще до старта корабля с экипажем. 28 апреля ТАСС объявил, что "программа полета завершена", опустив дежурное слово "успешно" и 28 мая станция упала в океан вблизи Австралии.
Последующие станции данного типа, ставшие известными как "Салют-3" и "Салют-5", были выведены на орбиты в 1974 и 1976 гг. Из 5 запущенных к ним кораблей "Союз" только три смогли состыковаться и доставить на станции экипажи, проработавшие в общей сложности 80 суток.
В 1978 г. работы по пилотируемым "Алмазам" были прекращены. Предпочтение было отдано автоматическим системам – по-видимому, именно вышеописанным спутникам четвертого поколения.
Использование для запуска спутников 4 поколения носителя "Союз", применявшегося и для предшествовавших типов фоторазведчиков, свидетельствует в пользу того, что это поколение также разработано Куйбышевским ЦСКБ, ответственным как за выпуск носителей "Восток" и "Союз", так и аппаратов на базе корабля "Восток". Однако запас автономности и характеристической скорости спутников четвертого поколения означает, что конструктивно они имеют мало общего с "востоковскими" предшественниками.
В западной литературе распространено мнение, что спутники 4 поколения созданы на базе корабля "Союз", вызванное прежде всего сходством требований к двигательной системе. Автору это представляется не очевидным, т.к. именно двигательные установки являются причиной многочисленных аварий спутников 4 поколения, не наблюдаемых в пилотируемых полетах. Уже то, что два из трех первых спутников в 1975-76 г. взорвались на орбитах, свидетельствует об использовании новой ДУ. Ее очевидная модернизация в середине 80-х, когда ресурс спутников 4 поколения был продлен до двух месяцев, снова привела к тому, что почти ежегодно один из спутников взрывается на орбите. (В 1991 г. очередную аварию, возможно, удалось предотвратить, досрочно возвратив "Космос-2149" после 40 суток полета).
Компоновка спутников 4 поколения остается неизвестной. Можно сказать лишь, что их масса не превосходит 7 тонн, которые носитель "Союз" способен вывести на низкую орбиту, а конструкция включает солнечные батареи, необходимые при полетах длительностью полтора-два месяца.
Пятое поколение советских спутников оптической разведки отсчитывают от стартовавшего в декабре 1982 г. "Космоса-1426". Выведенный с Байконура носителем "Союз" на орбиту с уникальным наклонением 50,6 градуса "Космос-1426" провел на ней 67 суток – на 17 суток дольше тогдашнего рекорда длительности спутников 4 поколения. В течение полета он выполнил 10 коррекций траектории, поддерживая ее перигей на высоте 200-210 км в условиях благоприятной освещенности. 5 марта "Космос-1426" исчез с орбиты, хотя естественное падение было исключено.
Все последующие спутники пятого поколения запускаются на орбиты с наклонением 64,8 градуса и заметно более круглые, чем у "Космоса-1426". В отличие от спутников 4 поколения они не используют свою маневренность для временного снижения орбиты, постоянно сохраняя ее почти круговой и поддерживая высоту в довольно узком диапазоне. Примерно раз в две недели по мере снижения перигея до 220, а апогея до 260 км, производится двухимпульсный маневр, поднимающий орбиту до номинальной с перигеем около 240 и апогеем около 285 км. При этом аргумент перигея постоянно поддерживается близким к 90 градусам, т.е. перигей находится над наиболее северными из достигаемых спутниками районов.
Длительность полетов спутников пятого поколения составляет 6-8 месяцев, а в 1987 г. "Космос-1881" установил рекорд долгожительства советских фоторазведчиков, равный 259 суткам. Благодаря этому уже с августа 1986 г, удалось обеспечить постоянное присутствие на орбите как минимум одного спутника пятого поколения. Непрерывность была нарушена очевидными неполадками в ходе полета "Космоса-1936", вызвавшими в мае 1988 г. его возвращение всего через 7 недель после старта и годичный перерыв в дальнейших запусках.
Тем не менее, уже сейчас можно утверждать, что штатный режим эксплуатации данной системы предусматривает постоянное нахождение на орбите двух спутников. Начиная с "Космоса-1770 и -1810" в 1986 г., во всех случаях, когда два спутника пятого поколения оказываются на орбитах одновременно, плоскости их орбит отстоят друг от друга ровно на 91 градус.
Точно такая же конфигурация из двух взаимно перпендикулярных околокруговых орбит с 1976 г. используется американскими спутниками КН-11, осуществляющими обзорное наблюдение с передачей в реальном масштабе времени цифровых изображений, получаемых электронно-оптическими приемниками с зарядовой связью.
О том, что спутники пятого поколения также должны передавать получаемые изображения по радиоканалу, говорит уже продолжительность их полетов в совокупности с отсутствием видимых признаков возвращения на Землю чего-нибудь вещественного. В отличие от всех предыдущих фоторазведчиков, Кеттерингской группе до сих пор не удалось зафиксировать не только сигналов возвращаемых капсул, но и вообще каких-либо радиопередач спутников пятого поколения. Это может объясняться ретрансляцией информации с помощью остронаправленной антенны через спутники связи или сбросом ее только при прохождении над территорией СССР.
Передача через спутники предпочтительнее, т.к. позволяет наземным службам получать изображения в реальном масштабе времени, но трудности, наблюдаемые при использовании геостационарных ретрансляторов для орбитальных станций "Мир" и "Алмаз", могут означать, что такая методика еще недостаточно отработана. Тем не менее, разведка США утверждает, что СССР обладает возможностью получать спутниковые изображения в близком к реальному масштабе времени и "движется к созданию систем наблюдения в реальном времени" [17].
Ввод в эксплуатацию долгоживущих спутников 5 поколения, видимо, стал причиной сокращения обзорных полетов спутников 3 поколения, и полного прекращения их в 1990 г. За счет этого общее количество запусков фоторазведывательных ИСЗ с 1984 г. начало уменьшаться, в то время как их суммарный годовой налет продолжал расти.
Последним новшеством в советской программе, связываемой с оптической разведкой, стал "Космос-2031", запущенный 18 июля 1989 г. Выведенный с Байконура на орбиту с наклонением 50,6 градуса, использовавшимся до этого лишь дважды, причем последний раз – столь же непонятным "Космосом-1426", он не походил по поведению ни на спутники четвертого, ни пятого поколений. После 44 суток пребывания на орбите, в течение которых "Космос-2031" выполнил 9 маневров, была предпринята попытка возвратить его, но она не удалась, и при прохождении над стандартным районом посадки аппарат был взорван [10].
Необычно и то, что запуск "Космоса-2031" заслужил отдельного описания в журнале ВВС "Авиация и космонавтика", где утверждалось, что он является "первым из новой серии космических аппаратов для научных исследований" [18].
Возможно, именно этот запуск послужил основанием для упоминаний о "спутниках шестого поколения", хотя на это звание имеются более ранние претенденты.
В 1986-87 гг. несколько спутников были выведены на низкие орбиты ракетами "Зенит". Один из них, "Космос-1871" был официально признан неудачным и через 10 суток после старта неуправляемо упал с орбиты. Показательно, что этот аппарат был одним из менее чем десяти советских спутников, выведенных на орбиту с обратным вращением. Наклонение свыше 90 градусов имеет смысл только для сохранения постоянных условий освещенности во время полета, и такие солнечно-синхронные орбиты с 1966 г. используются почти всеми американскими фоторазведчиками.
Поскольку высота, при которой достигается солнечная синхронность орбиты, очень сильно зависит от наклонения, точно определить расчетную высоту орбиты "Космоса-1871" не представляется возможным. Тем не менее, наклонение его переходной орбиты – 97 градусов – больше соответствует американским фоторазведчикам "Биг Берд" и KH-11, работающим на высотах от 160 до 500 км, а не летающим на высотах от 700 до 1200 км спутникам метеорологического наблюдения и дистанционного зондирования, которые используют наклонения 98-99 градусов.
Все остальные спутники, выведенные "Зенитом" на низкие орбиты, имели наклонения 64.8 градуса, однако ТАСС указал, что "Космос-1873" аналогичен "Космосу-1871". Поскольку обнародованные планы создания систем дистанционного зондирования предусматривают запуски "Зенита" на солнечно-синхронные орбиты не ранее 1993 г, рассмотренные пуски трудно объяснить иначе, чем испытаниями нового типа спутников оптической разведки. Аппараты, масса которых превышала грузоподъемность носителя "Союз" (объявленная масса "Космоса-1871" составляла 10 тонн), возможно, разрабатывались уже не ЦСКБ Д. Козлова, а, например, НПО "Южное", изготовляющим сами РН "Зенит". Последнее обстоятельство, кстати, могло бы способствовать прекращению программы после первых неудач.
Наиболее важным показателем систем космической съемки помимо временного охвата является пространственное разрешение, определяющее минимальный размер различимых на поверхности Земли деталей. Понято, что ни одна сторона не желает раскрывать реальных возможностей слежения за противником и не показывает своих разведывательных снимков.
Наиболее детальные из доступных изображений земной поверхности получаются установленными на спутниках "Ресурс Ф" камерами СА-20М (КФА 1000) с фокусным расстоянием 1 м. и размером кадра 300х300 мм. Эти снимки имеют пространственное разрешение 6-8 метров [19], которое последующей обработкой может быть улучшено до 2-4 метров, но уже сам факт их свободного коммерческого распространения подтверждает, что это далеко от предела возможностей военных пользователей.