Орбита «Молния»

Орбита «Молния» представляет собой уникальный тип высокой эллиптической орбиты, характеризующийся наклоном в 63,4°, аргументом перицентра -90° и периодом обращения, равным половине звёздных суток. Этот тип орбиты был разработан для использования в советских космических аппаратах двойного назначения, которые впервые применили её в своих операциях. 

Спутники на орбите «Молния» проводят значительное время в апогее, который располагается над северным полушарием. В этой точке высота спутника может достигать 40 тысяч километров, что позволяет ему оставаться видимым в течение длительного времени, особенно на территории России и Канады. Эта особенность была использована для создания сети ретрансляционных узлов «Орбита», которая обеспечивала покрытие всей территории СССР. Для полного охвата северного полушария требуется не менее трех космических аппаратов; на практике использовались четыре пары спутников «Молния», орбиты которых были смещены на 90° относительно друг друга.

Особенности орбиты

Одним из основных преимуществ орбиты «Молния» является её способность обеспечивать качественное телерадиовещание в высоких северных широтах. Спутники на геостационарной орбите требуют более мощных передатчиков из-за низкого угла наклона, тогда как орбита «Молния» гарантирует угол наклона более 10° для всех точек севернее 54,1° северной широты. Кроме того, вывод на данную орбиту требует меньше топлива по сравнению с геостационарной.

Однако использование этой орбиты также имеет свои недостатки. Наземные станции нуждаются в сложных системах слежения за движущимися спутниками. Кроме того, спутники «Молния» проходят через радиационный пояс ван Аллена четыре раза за сутки, что негативно сказывается на их солнечных батареях и общем сроке службы.

Для обеспечения полного покрытия территории России необходимо как минимум три космических аппарата, каждый из которых должен функционировать в течение восьми часов во время прохождения апогея. Так как Земля вращается за 12 часов, каждая пара спутников обеспечивает обслуживание разных регионов: один аппарат обслуживает Евразию, а другой — Северную Америку. Долгота апогея для трех аппаратов должна быть 90° западной и восточной долготы, с интервалом в восемь часов между их проходами через точку апогея.

Расстояние между аппаратами во время смены составляет около 1500 километров, что позволяет наземным станциям легко перенастраивать антенны для продолжения связи с новым спутником.

Из-за приплюснутости Земли аргумент перицентра подвергается искажениям, что может привести к изменению орбиты спутника без корректировок. Для минимизации этих искажений используется наклонение в 63,4°, при котором они обнуляются.

Использование

Первая реализация орбиты «Молния» была осуществлена с помощью телекоммуникационных спутников «Молния-1». После нескольких неудачных запусков в 1964 году первый успешный запуск состоялся 23 апреля 1965 года с аппаратом «Молния 1-01». Первые спутники использовались преимущественно для военной связи, однако они имели ограниченный срок службы и требовали частой замены. Позже появились аппараты серии «Молния-2», которые обеспечивали как военные, так и гражданские услуги связи через телерадиосеть «Орбита». Последующие поколения спутников — «Молния-3» и «Молния-3К» — обладали улучшенными характеристиками по сроку службы и пропускной способности.

На смену спутникам серии «Молния» приходит новая группировка космических аппаратов «Меридиан», которые также используют высокую эллиптическую орбиту. Кроме того, аналогичные орбиты применялись советскими шпионскими спутниками системы раннего обнаружения стартов МБР «Око», чьи апогеи располагались над территорией Соединённых Штатов. Современная российская система предупреждения о ракетном нападении ЕКС «Купол» также использует концептуально схожую орбиту под названием «Тундра».