Международная спутниковая система КОСПАС-SARSAT является одной из основных частей ГМССБ и предназначена для обнаружения и определения местоположения судов, самолетов, других объектов, потерпевших аварию. Система КОСПАС-SARSAT одобрена Международной морской организацией (ИМО) и Международной организацией гражданской авиации (ИКАО). Система образована в 1977 году на основе международного сотрудничества СССР (КОСПАС) с одной стороны и США, Канады и Франции (SARSAT) с другой. Функционирование КОСПАС-SARSAT началось с запуска 30 июня 1982 года российского спутника КОСПАС-1.
Первый практический случай спасения людей с помощью системы произошел в сентябре 1982 года еще на стадии отработки технических средств системы, когда советский спутник КОСПАС-1 ретранслировал сигнал бедствия с разбившегося в горах Канады небольшого самолета. Аварийный сигнал через спутник был принят канадской наземной станцией. В результате спасательной операции были спасены три человека. На начало 2002 года с помощью системы КОСПАС-SARSAT спасено более 10 000 человек. В одном только 1998 году произведено 385 спасательных операций в результате которых было спасено 1334 человека.
05 декабря 1997 года на заседании межведомственной комиссии Министерства по чрезвычайным ситуациям (МЧС) России было принято решение рассматривать систему КОСПАС-SARSAT как необходимый элемент организации поиска и спасания объектов, попавших в кризисную ситуацию.
Конфигурация системы
Система КОСПАС-SARSAT состоит из следующих основных комплексов:
1. Космический сегмент.
2. Сеть станций приема и обработки информации (СПОИ).
3. Сеть Координационных центров системы (КЦС).
4. Аварийные радиобуи (АРБ).
Система осуществляет радиоконтроль в аварийном диапазоне частот 406,0 – 406,1 МГц и на частоте 121,5 МГц, на которых передаются сигналы аварийных радиобуев (на 121,5 МГц обрабатываются аналоговые сигналы, а на 406 МГц – сигналы с дискретной, цифровой информацией). Географическое положение излучающих АРБ определяется системой автоматически с использованием эффекта Доплера с точностью не хуже 5 км для радиобуев, работающих в диапазоне 406 МГц, и 20 км для АРБ, работающих на частоте 121,5 МГц. Доплеровское определение местоположения дает два решения для каждого АРБ: истинное и зеркальное относительно наземной проекции трассы спутника. Эта неоднозначность решается путем расчетов, принимая во внимание эффект вращения Земного шара.
Сигналы АРБ-406, которые обладают высокой стабильностью несущей частоты, позволяют разрешить неоднозначность за один пролет ИСЗ. Для радиомаяков 121,5 МГц эта неоднозначность решается только в результате второго пролета ИСЗ. К 2008 году планируется прекращение спутниковой обработки сигналов на частоте 121,5 Мгц. Данная частота остается только для целей радиопеленгования.
1. Космический сегмент.
В соответствии с Межправительственным соглашением космический сегмент системы должен состоять, как минимум, из четырех космических аппаратов, расположенных на приполярных круговых орбитах. В настоящее время функционируют восемь спутников системы.
В соответствии с выше указанным Соглашением Россия обязуется постоянно содержать не менее двух спутников Коспас (Надежда) на круговых приполярных орбитах (наклонение 85º, три рабочие плоскости) с высотой 1000 км. Космические аппараты оснащены бортовым радиокомплексом, принимающим сигналы на частотах 121,5 и 406 МГц. Спутники являются многоцелевыми: основное назначение – обеспечение нужд спутниковой навигации, а бортовая аппаратура КОСПАС устанавливается в дополнение. Запуск спутников осуществляется ракетой-носителем класса «Космос» с космодрома Плесецк.
США обеспечивают функционирование не менее двух метеорологических спутников NOAA, размещенных на круговых околополярных орбитах с высотой 850 км, которые оснащены бортовыми радиокомплексами, обеспечивающими прием в диапазонах частот 121,5 МГц и 406 МГц, изготавливаемых и поставляемых соответственно Канадой и Францией (ИСЗ типа SARSAT).
Космические аппараты КОСПАС-SARSAT совершают оборот вокруг Земли примерно за 100 минут, при этом обозревается участок поверхности диаметром около 5000 км. Бортовая аппаратура КОСПАС-SARSAT обеспечивает работу в двух режимах: в режиме реального времени и глобальном режиме.
На частоте 121.5 МГц система функционирует только в режиме реального времени, в то время как в диапазоне 406 МГЦ поддерживаются оба режима, обеспечивая обслуживание всей поверхности Земного шара. Глобальное обслуживание осуществляется посредством записи в бортовом компьютере космического аппарата информации, получаемой в результате обработки спутником сигналов АРБ. Информация 406 МГц, накопленная в блоке памяти спутника, постоянно передается бортовым радиопередатчиком ИСЗ. Местоположение каждого АРБ, таким образом, может быть определено всеми функционирующими станциями приема и обработки информации (СПОИ), чем обеспечивается многократная обработка сигналов наземным сегментом.
2. Станции приема и обработки информации (СПОИ)
СПОИ осуществляет прием ретранслируемых ИСЗ сигналов, их обработку с целью определения местоположения радиобуев и передает информацию соответствующему Координационному центру системы (КЦС).
Прием сигналов на СПОИ осуществляется при появлении ИСЗ в зоне ее видимости. Время взаимной видимости ИСЗ-СПОИ составляет до 15 минут. Вся обработка принятых от ИСЗ сигналов осуществляется на СПОИ в автоматическом режиме и занимает 10÷15 минут. Обработка принятой цифровой информации (частота 406 МГц) производится с помощью цифровых процессоров, а по аналоговым сигналам, принятым на 121,5 МГц, производится расчет доплеровской кривой, которая позволяет осуществить определение географических координат радиомаяка.
Для повышения точности определения координат при каждом приеме сигналов со спутника производится уточнение параметров орбиты. В этих целях в системе создана сеть высокостабильных орбитографических радиобуев 406 МГц, координаты которых известны с высокой точностью.
Каждая СПОИ проводит проверку своего функционирования на основе анализа принятых сигналов орбитографических радиобуев и сравнения точности определения координат. В настоящее время в системе КОСПАС-SARSAT функционируют 38 СПОИ, развернутые в 21 стране. В России имеется 4 СПОИ: в Архангельске, Москве, Новосибирске и Находке.
3. Координационные центры системы (КЦС).
Функциями КЦС являются координация и обмен аварийной и другой служебной информацией как в рамках КОСПАС-SARSAT, так и с Поисково-спасательными службами (ПСС). КЦС осуществляет сбор информации со всех замыкающихся на него СПОИ, а также от других КЦС и перераспределяет ее другим КЦС или ПСС. Обмен информацией между центрами системы и поисково-спасательными службами осуществляется в соответствии с правилами, согласованными на международном уровне, в частности в рамках ИМО и ИКАО.
КЦС устанавливается в каждой стране, имеющей хотя бы одну СПОИ. Исключение составляет в настоящее время Новая Зеландия, которая свою СПОИ замкнула на Австралию. В России четыре СПОИ замыкаются на московский КЦС.
4. Аварийные радиобуи.
Радиобуи системы предназначены для передачи аварийных сигналов и сигналов о бедствии и представляют собой радиопередатчики, излучающие на частотах 406,025 и 121,5 МГц, которые применяют морские, авиационные и сухопутные пользователи.
АРБ-121,5МГц являются аварийными радиосредствами первого поколения, излучающими тонально модулированный сигнал мощностью 50÷100 мВт, не несущий никакой информации, которая позволила бы распознать объект, на котором он установлен. Характеристики АРБ-121,5 не являются оптимальными, но, тем не менее, КОСПАС-SARSAT осуществляет обработку сигналов 121,5 МГц вследствие того, что такие радиомаяки широко используются во всех странах и в основном в авиации – общее их количество превышает 550 000 единиц.
Радиобуи 406 МГц были специально разработаны для спутникового доплеровского определения местоположения. АРБ этого типа излучают каждые 50 секунд посылку мощностью в 5 Вт с длительностью 0,460 м/с. Несущая модулирована по фазе, а посылка содержит информацию в цифровом виде. В сообщении АРБ-406 содержатся данные о стране регистрации, идентификационный номер радиобуя, по которому может быть опознан объект, где он установлен и другая информация.
В настоящее время в морском и рыболовном флоте России используются радиобуи системы КОСПАС-SARSAT АРБ-406, в которых передатчик с частотой 406 МГц излучает цифровую кодированную информацию на спутник, а тонально-модулированные сигналы передатчика, излучающего на частоте 121,5 МГц служат для целей привода самолетов, т.е. работающего как радиомаяк.
В российскую часть международной системы КОСПАС-SARSAT входят следующие элементы:
орбитальная группировка спутников типа КОСПАС;
командно-измерительный комплекс (система контроля и управления спутниками);
международный координационно-вычислительный центр (МКВЦ), расположенный в Москве;
станции приема и обработки информации (СПОИ), расположенные, как было указано выше, в Архангельске, Новосибирске, Москве и Находке.
Российская часть системы КОСПАС-SARSAT является общегосударственной и широко используется в интересах Министерства по чрезвычайным ситуациям, морского судоходства, рыбопромыслового и речного флота, гражданской авиации, Минобороны, включая военно-морской флот и военно-воздушные силы. Поручением правительства России функции головной организации по системе КОСПАС-SARSAT в стране возложены на Государственное предприятие «Морсвязьспутник».
Эксплуатация аварийных радиобуев в России
Для упорядоченного и правильного использования средств системы КОСПАС-SARSAT в России с 1 января 1994 года введено в действие «Положение по использованию аварийных радиобуев системы Коспас-Сарсат на морских судах» (РД31.62.03.04-93), требования которого обязательны для всех, кто использует морские радиобуи.
Положения этого документа направлены на эффективное проведение поисково-спасательных операций и оказание помощи терпящим бедствие:
1. Одобрение типа. В соответствии с международными и национальными требованиями установке на судах РФ подлежат только те модели радиобуев, которые одобрены морской администрацией России и имеют соответствующий сертификат.
2. Программирование АРБ-406. У каждого АРБ-406 должно быть сформировано хранящееся в памяти цифровое сообщение, которое передается при аварийных ситуациях. Основными данными, содержащимися в сообщении радиобуя, являются код страны регистрации судна или АРБ, а также его идентификационный номер. Правильное программирование обеспечивает правильность понятия и считывания на СПОИ, в Координационных центрах системы и в поисково-спасательных службах, а по идентификационному номеру поисково-спасательными службами будет осуществлено опознание судна, на котором установлен радиобуй. В Российской Федерации для установки на морских судах могут использоваться АРБ-406, запрограммированные морским протоколом с Опознавателем морской подвижной службы (ОМПС) или серийным морским протоколом.
3. Регистрация АРБ-406. Все АРБ-406, установленные на судах, плавающих под флагом Российской Федерации, подлежат обязательной регистрации в российском Международном координационно-вычислительном центре (МКВЦ). Это требование вытекает из положений ИМО и необходимо для опознания судна, передавшего сигнал бедствия, и должного планирования и осуществления поисково-спасательных операций. Отсутствие регистрации или ненадлежащая регистрация АРБ-406 может привести к дополнительным затратам времени и средств при проведении поисково-спасательных операций. Вся ответственность за своевременность и достоверность информации по регистрации АРБ-406, а также оперативное информирование об изменениях в данных по регистрации полностью лежит на судовладельце.
4. Условия включения. Обращению с АРБ-406 должен быть обучен каждый член экипажа судна. Аварийные радиобуи, установленные на судах, предназначены для использования только в реальных аварийных ситуациях. Прием сигналов АРБ-406 системой КОСПАС-SARSAT является основанием для проведения спасательной операции. Любое включение АРБ-406, не связанное с аварийной ситуацией и подачей сигналов бедствия, классифицируется как несанкционированное. Если такое включение произошло, следует немедленно прекратить излучение АРБ-406, любыми средствами и способами установить связь с ближайшим или любым спасательно-координационным центром и отменить ложное срабатывание АРБ-406, при этом никаких штрафных или иных санкций к виновным применяться не будут. В противном случае лица, допустившие передачу несанкционированных посылок бедствия АРБ-406 и не отменившие такие посылки, возмещают все расходы по развертыванию поисково-спасательных операций и, кроме этого, на них может быть наложен денежный штраф.
5. Проверка и обслуживание. Аварийный радиобуй – это специфическое устройство, которое не используется ежедневно, а предназначено для включения лишь в аварийной ситуации. Поэтому обеспечение надлежащего обслуживания АРБ-406, регулярной проверки его работоспособности является важнейшей обязанностью пользователя. Техническим обслуживанием и проверками работоспособности АРБ занимается квалифицированный персонал в береговых условиях с использованием соответствующих контрольно-измерительных приборов. Содержание каждой проверки, в том числе устройства самоотделения (гидростата), замена элементов питания, факт и результаты ремонта заносятся в формуляр АРБ-406. Остаточный срок службы химических источников тока АРБ-406 не должен быть менее 1 года, после чего батареи подлежат замене. Спутниковые АРБ-406 должны подвергаться проверкам каждые 12 месяцев.
6. Перспективные направления развития КОСПАС-SARSAT.
Одним из главных направлений развития системы является проведение работ по использованию геостационарных ИСЗ для ретрансляции сигналов, передаваемых радиобуями на частоте 406 МГц. В результате были разработаны приемные комплексы, которые позволили успешно принимать через ГеоИСЗ и обрабатывать сигналы существующего парка АРБ-406, несмотря на их малую выходную мощность.
Использование ГеоИСЗ позволяет значительно ускорить доставку аварийной информации до поисково-спасательных служб, поскольку такие спутники осуществляют постоянный прием сигналов в своей зоне обслуживания, а каждый из них постоянно «просматривает» практически одну треть Земной поверхности (за исключением приполярных областей). При этом следует помнить, что геостационарная система не позволяет определять местоположение существующего парка радиобуев вследствие отсутствия эффекта Доплера.
На геостационарной орбите в настоящее время развернуты над Атлантикой и Тихим океаном два метеорологических спутника США с точками стояния 75ºW и 135ºE, на борту которых имеются ретрансляторы 406 МГц. Кроме того, Индия также запустила два национальных спутника связи с ретрансляторами 406 МГц в точках стояния 83ºE и 93º5E. В 1998 году Россия должна запустить геостационарный ИСЗ «Луч-М» с ретранслятором 406 МГц. Для приема и обработки сигналов с этих ИСЗ установлены наземные станции в Канаде, Испании, Великобритании и Индии, аварийные сигналы, с которых уже поступают в систему КОСПАС-SARSAT.
Для более точного определения местоположения аварийного объекта в рамках программы КОСПАС-SARSAT были разработаны и внедрены мероприятия, позволяющие вводить в цифровое сообщение АРБ-406 данные от навигационных приемников систем GPS/Navstar (США) и Глонасс (Россия). Навигационные приемники систем либо встраиваются в радиобуй, либо навигационная информация подается в радиобуй от внешнего навигационного приемника, чем обеспечивается точность определения местоположения аварийного объекта не хуже 100 м.
Все выше указанное позволяет осуществлять в системе КОСПАС-SARSAT прием сообщений АРБ-406 с закодированной информацией о местоположении, как через собственные низкоорбитальные спутники системы, так и через геоИСЗ. Ряд зарубежных фирм приступили с 1997 года к созданию моделей АРБ-406 с встроенным навигационным приемником.
