Влияние естественных факторов на эффективность применения космических систем США в ходе военных действий в зоне Персидского залива (1990—2003)

Майор А.И. Копылов
Полковник запаса Ю.Ф. Пивоваров,
доктор исторических наук

Начиная с 1958 года активность использования США космического пространства, в том числе и в военных целях, непрерывно возрастает. С повышением эффективности применения космических аппаратов (КА) все очевидней становится понимание того, что результаты их функционирования зависят от многих факторов.
При ведении военных действий в зоне Персидского залива с 1990 по 2003 год в интересах командования Многонациональных сил (МНС) во всех звеньях управления (тактического и стратегического уровня) активно использовались космические средства разведки (в том числе погоды), навигации, связи и предупреждения о ракетном нападении (ПРН). По мере увеличения военного «космического флота» США проявлялось влияние состояния солнечной активности и параметров ионосферы Земли на функциональные характеристики КА различного назначения. В процессе исследований установлено, что из-за сложности и неподготовленности театра военных действий (ТВД) на эффективность решения задач космической разведки, ПРН, связи, навигации, а также метеорологического обеспечения в значительной степени оказывали влияние естественные условия. Это прежде всего выражалось в следующем:
появление «фальшивых» звезд, вызывающее сбои систем ориентации;
снижение мощности солнечных панелей после радиационного повреждения, повреждения поверхности КА после воздействия на него космической радиации;
сбои микроэлектроники;
снижение срока эксплуатации элементов питания электронного оборудования после получения большой дозы радиации;
появление дугового разряда на солнечных панелях;
возникновение электромагнитных импульсов от разрядов на тонкой экранированной поверхности КА или глубоко внутри него;
накопление радиации в компонентах КА.

Имеющийся опыт эксплуатации КА позволил определить, что ее условия зависят от ряда природных факторов, таких как время суток, солнечная активность, магнитные бури и т. д. Они, безусловно, отрицательно влияют на эффективность решения поставленных задач (рис. 1).

С начала космической эры (1957) и с открытием радиационных поясов Ван Аллена накоплена значительная статистика, свидетельствующая о наличии многочисленных фактов временной или безвозвратной потери работоспособности КА военного, гражданского и двойного назначения. В ходе анализа выборки около 3000 аномальных состояний спутников в период с 1971 по 1989 год, несмотря на некоторое нежелание отдельных производителей спутников признавать их уязвимость, американскими специалистами было подсчитано, что до четверти всех сбоев в работе КА были вызваны состоянием космической погоды¹. Это является доказательством важности ее влияния на космические силы при проведении военных операций в зоне Персидского залива (1990—2003). Примером послужат данные, приведенные в таблице 1.

Эти сбои происходили во время проведения военных операций «Щит пустыни» и «Буря в пустыне» и прямо свидетельствуют о влиянии космической погоды на эффективность выполнения боевых (метеорологических и навигационных) задач.
Воздействие солнечного ветра и электромагнитных бурь негативно влияет не только на работоспособность аппаратуры КА. Состояние космической погоды оказывает отрицательное влияние и на наземную инфраструктуру, и на каналы связи со спутником. Так, в период подготовки к проведению военной операции «Свобода Ираку» (2003), за 14 месяцев до ее начала, в ходе осуществления Объединенным центральным командованием (ОЦК) ВС США операции «Несгибаемая свобода» в Афганистане 4 марта 2002 года в бою на хребте Такур-Гар были убиты семь американских военнослужащих, которые из-за нарушений в работе системы спутниковой связи не смогли своевременно вызвать подкрепление. Источником радиопомех были так называемые плазменные пузыри — турбулентные облака ионизированного газа, образующиеся в темное время суток в верхних слоях атмосферы. Было установлено, что в зоне Персидского залива солнечная ультрафиолетовая радиация выбивала электроны из молекул газа, превращая их в заряженные ионы.
В случае возможности прогнозирования нарушения работоспособности спутниковой связи командованию ВС США удалось бы избежать напрасных потерь³.
Достижение МНС, со слов командующего космической компонентой генерала Джеймса*, «беспрецедентной ситуационной осведомленности на переднем крае»⁴ вследствие более масштабного применения космических средств во время операции «Свобода Ираку», безусловно, увеличило потребность космических сил США в прогнозах состояния космической погоды по сравнению с предыдущими военными операциями, проведенными США и НАТО в зоне Персидского залива (на Ближнем и Среднем Востоке).
Анализ подготовки к боевым действиям в ходе операций «Щит пустыни» (1990) и «Буря в пустыне» (1991) показал, что на переброску войск, их оперативное развертывание и применение по предназначению в значительной степени оказывали влияние естественные условия.
Исследование зарубежных источников свидетельствуют, что результат применения высокоточного оружия (ВТО) в зоне Персидского залива в первой кампании в значительной степени зависел от геофизических условий. Коэффициент эффективности применения составил 0,4—0,5 при планируемых 0,98, т. е. гарантированное поражение цели в сложных метеоусловиях потребовало применения по цели не одной, а двух-трех крылатых ракет (КР)⁵.
До 21 января 1991 года в течение пяти дней после начала авиационной кампании невозможно было провести контроль результатов удара по большинству стратегических целей, в том числе с применением космических средств видовой разведки, качество которой заметно ухудшилось по причине сложных метеорологических условий на ТВД. 1 февраля 1991 года практически полностью была прекращена вся спутниковая связь в течение 6 часов ежедневно на протяжении 6 суток⁶. Это привело к сложностям при управлении войсками и дезориентации некоторых подразделений при ведении военных действий. Помимо того, в условиях пустынной местности отмечались частые случаи возникновения непреднамеренной интерференции вследствие практически полного отсутствия инфраструктуры и крупных населенных пунктов. Из-за этого связь в основном осуществлялась спутниковыми системами даже несмотря на то, что расстояния между подразделениями были незначительными⁷. Случаи постановки вооруженными силами Ирака активных помех на подавление сигналов также создавали проблемы для военных спутниковых систем⁸. Так, в отчете Сухопутных войск США была отмечена «необходимость в улучшении... возможности противодействия постановке активных помех для линий спутниковой связи тактического звена управления»⁹. Пыль и песок еще больше осложняли функционирование наземного сегмента оборудования космических систем на ТВД.
Таким образом, анализируя результаты информационного обеспечения операций «Щит пустыни» и «Буря в пустыне», приходим к выводу, что помимо угрозы подавления связи и уничтожения космического элемента систем требовалось учитывать и факторы космической погоды¹⁰. Сведения о геофизических условиях необходимы не только для выбора параметров съемок из космоса, но и для деятельности всех систем управления войсками. Чтобы обеспечить своевременное получение данных о погоде для ведения военных действий в зоне Персидского залива, военное руководство США использовало множество разнообразных метеоспутников ВВС, ВМС и гражданских служб, таких как ДМСП, НОАА и ТИРОС.
Опыт операций «Щит пустыни» и «Буря в пустыне» позволил выявить проблемы, касавшиеся организации метеорологической службы ВВС США¹¹. В связи с сокращением военного бюджета, начатым в период с 1991 по 1994 год после окончания военно-политического противостояния с СССР и его союзниками, ВВС США расформировало 6 метеорологических крыльев и 12 метеорологических эскадрилий¹². К 1995 году из Службы метеорологического обеспечения ВВС США было уволено более 4000 человек личного состава, притом что оставлено было менее чем 1100 человек¹³.
Космические аппараты, оснащенные инфракрасной и радиолокационной аппаратурой, позволяли оперативно получать данные об облачном покрове и изменениях температуры в атмосфере для проведения военной метеорологической разведки, которая выполнялась, в частности, с помощью 3–4 КА ДМСП, разработанных фирмой «Локхид Мартин». Одной из первых задач для этих метеоспутников было определение толщины облачного покрова над возможными целями для КА, проводившего фоторазведку¹⁴.
Начиная с военной операции «Несокрушимая свобода» в Афганистане американскими военными экспертами были даны предварительные оценки использования космической группировки США. Был отмечен существенный вклад спутниковых систем в решение метеорологических и других задач¹⁵ при ведении военных действий на Ближнем и Среднем Востоке.
Изучая влияние фактора космической погоды, в том числе зависимости от него работоспособности бортовых систем КА, наземных энергосистем, высокоточного и радиооборудования, американские военные специалисты сделали следующий вывод: «…это давно уже перестало быть научной фантастикой. Это реальный факт, который оказывает воздействие на многочисленные орбитальные группировки КА. Потенциальное воздействие влияния космической погоды стало учитываться при планировании проведения соответствующих работ, потому что это перестало быть сценарием голливудского фильма, а стало реальным риском современных высокотехнологичных отраслей»¹⁶, — и национальной безопасности государства в 1990-х годов (рис. 2).

Рис. 2. Тенденции возникновения аномальных ситуаций на космических аппаратах США в 1990-х годах

Рис. 3. Моделирование количества сбоев КА военного и двойного назначения в ходе военных операций в зоне Персидского залива (1990—2003) в зависимости от времени года

Так, по оценке английской страховой компании «Ллойд» по-настоящему сильное воздействие космической погоды способно уничтожить «космический флот» и вызвать ущерб для спутниковых операторов стоимостью около 30 млрд долларов США¹⁷.
Данные, полученные Всемирным центром геомагнетизма¹⁸ за период наблюдения в 1932—2007 годах, основываясь на анализе 222 072 наблюдений, позволяют смоделировать приблизительное количество сбоев КА военного и двойного назначения в ходе военных операций в зоне Персидского залива (1990—2003). Их анализ позволяет сделать вывод о том, что наиболее сложная обстановка для использования космических сил США отмечалась в ходе проведения военной операции «Свобода Ираку». Ее активная фаза проходила в период с марта по апрель 2003 года, когда наблюдался максимум годовой солнечной и геомагнитной активности (рис. 3).
В соответствии с Программой по внедрению национальной космической погоды¹⁹ для проведения военных операций в 1990—2003 годах в ВС США за составление текущих и прогнозируемых прогнозов космической погоды стала отвечать 55-я эскадрилья ВВС США, созданная 17 марта 1997 года. Ее работа заключалась в выполнении наблюдений за состоянием космической погоды в интересах МО США.
После глубокого изучения всех возможностей и преимуществ, которые давало при ведении боевых действий применение многочисленных космических систем и средств, после так называемой «Первой космической войны» против Ирака уже в начале 1990-х годов в ВС США начались широкомасштабные мероприятия по внедрению «космоса» в войска. До полного боевого состава, наконец, была доведена система GPS, начаты многочисленные научно-исследовательские и опытно-конструкторские разработки по внедрению в тактическом звене управления станций систем спутниковой связи. К началу военной операции «Лис пустыни» (1998) был улучшен ранее децентрализованный процесс сбора и распределения данных о состоянии метеорологической обстановки, получаемых как от военных спутников системы ДМСП, так и от гражданских КА типа ТИРОС или НОАА. Началась программа качественного и количественного улучшения и внедрения возможностей космических систем.
Уже к 1995 году была подготовлена Национальная программа по космической погоде (НПКП), в которой впервые был определен Стратегический план усилий между различными агентствами США, направленных на упорядочивание мероприятий в сфере космической погоды, выставление приоритетов среди национальных целей, идентификацию потенциальных заказчиков, а также развитие обеспечивающей базы, предназначенной для описания, определения и предсказания космической погоды. В 1997 году Планом по внедрению НПКП была разработана дорожная карта, в которой определены специфические цели и рекомендованы варианты действий по совершенствованию средств прогнозирования космической погоды. В начале 1990-х годов еще не хватало технических возможностей для краткосрочного и долгосрочного прогнозирования, а также разработки предупреждений, в то время как средства анализа уже произошедших событий стали более надежными.
Вторая редакция Плана по внедрению (2000) позволила подготовить следующий уровень для проведения детальных и направленных исследований с использованием средств измерения, предназначенных для улучшения количественных параметров учета в областях ионосферы (термосферы), магнитосферы, а также воздействия Солнца (солнечного ветра). В дополнение к плану НАСА начало программу «Жизнь со звездой». Центр космической погоды, переименованный позднее в Центр предсказания космической погоды (ЦПКП), и 55-я эскадрилья космической погоды ВВС США были определены в качестве организаций, ответственных за обеспечение национальной деятельности в сфере военного космоса в период проведения военных операций «Лис пустыни» и «Свобода Ираку». ЦПКП располагался в г. Боулдер (штат Колорадо), вблизи штаб-квартиры Космического командования ВВС США²⁰.
В продвижении Национальной программы по космической погоде МО США была отведена ведущая роль в разработке оперативных моделей солнечно-наземной системы, а также совершенствования новых сенсоров в ходе полетных испытаний. Центр прогнозов ВВС США проводил базовую и специализированную поддержку военных систем связи, разведки, а также ПРН, которые функционировали как внутри, так и за пределами верхних слоев атмосферы или в околоземном космическом пространстве. НИИ ВВС и Исследовательская лаборатория ВМС США разрабатывали модели операционного использования, совершенствовали и обеспечивали развитие датчиков, предназначенных для измерения состояния космической среды. К концу 1990-х годов были разработаны положения полевого устава FM 34-130/MCRP 2-12A, в котором доходчиво разъяснялась природа возникновения явлений космической погоды, была приведена форма обращения (запроса) в 55-ю эскадрилью ВВС США для получения подробных прогнозов о состоянии космической погоды в период ведения военных действий в зоне Персидского залива²¹.

Рис. 4. Графики состояний космической погоды при проведении военной операции «Буря в пустыне» (1991)***

Рис. 5. Графики состояний космической погоды при проведении военной операции «Лис пустыни» (1998)****

Рис. 6. Графики состояний космической погоды при проведении военной операции «Свобода Ираку» (2003)*****

Анализ диаграмм воздействия заряженных частиц, полученных в архиве Центра космической погоды ИЗМИРАН** (г. Троицк) за вторую половину января 1991 года, проведенный совместно с его начальником, кандидатом физико-математических наук С.П. Гайдашем, показал, что в конце января 1991 года наблюдалось довольно сильное воздействие потоков электронов и протонов (рис. 4). По его мнению, наличие пиковых значений (видны в нижней части графика) выпадают на третью декаду января 1991 года, что практически соответствует началу военной операции «Буря в пустыне». Следующие пиковые (экстремальные) значения были особенно заметны в первые дни февраля того же года. Действительно, 1 февраля 1991 года отмечалось сильное воздействие солнечной бури, из-за которой практически невозможным стало использование систем спутниковой связи и других космических систем.
К началу 1990-х годов учет отрицательных факторов воздействия космической погоды еще не находился на достаточно высоком уровне вследствие ряда технических и организационных проблем, отсутствия соответствующего опыта при эксплуатации многочисленных космических систем США. Однако очевидно, что в последующем условиям солнечной активности в ВС США стало уделяться больше внимания. Ими было принято решение об увеличении надежности космических систем Информация об изменении солнечной активности позволила свое-
временно учитывать воздействие отрицательных факторов, влияющих на функционирование КА связи, разведки и навигации, что в конечном счете положительно сказалось на эффективности ракетно-бомбовых ударов и управлении войсками.
Министерство обороны США, подведя предварительные итоги использования космической группировки в войне против Ирака (март—апрель 2003 года), отмечало возрастание роли спутниковых систем в обеспечении группировки войск на всех этапах проведения операции, а также комплексное применение военных и коммерческих КА в интересах всех видов ВС США.
В целом использование американскими войсками средств обеспечения военных действий в Ираке стало одним из факторов успеха в проведении операции²⁴ и позволило заметно повысить оперативность ее подготовки.
В Центре космической погоды были получены и проанализированы данные, свидетельствующие о частом превышении уровня заряженных частиц (отмечены в нижней части следующего графика более высокими значениями). Полученные данные о состоянии космической погоды в марте—апреле 2003 года (активная фаза военной операции «Свобода Ираку») свидетельствуют о наличии серьезных проблем и сбоев, которые очень негативно сказывались на функционировании космических систем США (рис. 6). Причем начало операции (20 марта 2003 года) совпало с очень сильной солнечной активностью в третьей декаде марта 2003 года. При ней в самом начале военной операции «Свобода Ираку» и в конце марта 2003 года наблюдались многочисленные отрицательные явления, была существенно затруднена возможность использования систем спутниковой связи, передачи данных, навигации и разведки. Из проведенного анализа следует, что решение о начале военной операции «Свобода Ираку» было продиктовано больше политическими соображениями, чем их военно-технической целесообразностью. А также уверенностью командования ВС США, что принятые в 1990-х годах меры позволили добиться более высокого уровня устойчивости космических средств (группировки) военного назначения как за счет повышения их общей физической надежности, так и за счет применения соответствующих мер заблаговременного предупреждения, в основном за счет развернутой с середины 1990-х годов специализированной группировки научно-исследовательских КА, а также создания новых штатных структур, отвечавших за это новое важное направление.
Остается добавить, что накануне планирования военной операции «Свобода Ираку» в 2001 году был зафиксирован выход из строя более 20 КА коммерческого назначения******. С учетом имевшегося на тот момент уровня солнечной активности******* можно сделать вывод, что аналогичные проблемы были зафиксированы и в 2002—2003 годах. То есть спутники двойного и коммерческого назначения, имевшие более низкий уровень радиационной защиты аппаратуры по сравнению с военными КА, испытывали сильное воздействие неблагоприятных факторов космической погоды (рис. 7).

Рис. 7. Соотношение числа сошедших с орбиты спутников и солнечных пятен во время проведения военных операций США в зоне Персидского залива (1990—2003)

Таким образом, на примере увеличения роли космических средств США в ходе военных конфликтов в зоне Персидского залива (1990—2003) установлена важность составления своевременных и актуальных прогнозов космической погоды. Использование при ведении военных действий космических сил в будущем потребует создания структур (возможно, автономных) в составе МО РФ, занимающихся мониторингом, учетом и прогнозированием естественного воздействия среды на функционирование космических систем на различных ТВД, воздействия на функционирование отечественных орбитальных группировок КА различного назначения, что окажет существенное влияние на длительность эксплуатации отечественных КА и обеспечит надежную работу наземных видов и родов войск, способствуя укреплению обороноспособности страны в целом.

¹ Space weather for space situational awareness. URL: http://www.spaceacademy.net.au/env/spwx/spwxssa.htm (дата обращения: 01.03.2017).
² На основе анализа данных о сбоях КА в период с 1984 по 1994 год. URL: https://www.ngdc.noaa.gov/stp/satellite/anomaly/doc/anom5j.xls (дата обращения: 01.03.2017).
³ ‘Space bubbles’ may have led to deadly battle in Afghanistan // Science. URL: http://www.sciencemag.org/news/2014/09/space-bubbles-may-have-led-deadly-battle-afghanistan (дата обращения: 02.10.2016).
⁴ James L. Bringing Space to the Fight: The Senior Space Officer in Operation Iraqi Freedom // High Frontier 1. № 4. 14—16.
⁵ Информационно-справочная система «Локальные войны и вооруженные конфликты».
⁶ Зарубежное военное обозрение. 1995. № 4. С. 43.
⁷ Там же.
⁸ Henderson B. Desert Storm Success Pushes Military To Build Advanced High-Tech Systems // Aviation Week & Space Technology. 1991. 18 March. Р. 169—173.
⁹ Faga M. (Assistant Secretary of the Air Force for Space). Interview. 20 September 1990.
¹⁰ Зарубежное военное обозрение. 1995. № 4. С. 43.
¹¹ Haulman L.D. Weather in air campaigns. 1990—2003. 24 June 2003. Р. 3.
¹² Interview, Col. Robert H. Allen, with Lillian E. Nolan and James A. Moyers (Offutt AFB, NE: Air Force Weather Agency history office, 2003). Air Force Weather Agency, operational weather squadron, and weather squadron organization record cards at AFHRA.
¹³ Haulman L.D. Weather in air campaigns. 1990—2003. 24 June 2003. Р. 4.
¹⁴ Меньшиков Ю.К. Виды и средства иностранных технических разведок. М., 2009. С. 74.
¹⁵ Информационно-справочная система «Локальные войны и вооруженные конфликты».
¹⁶ Hapgood S. Spaceweather. Its impact on Earth and implications for business. Briefing. Lloyd. RAL Space. 2012. P. 4.
¹⁷ Odenwald S.F., Green J.L. Forecasting the impact of an 1859-caliber superstorm on geosynchronous Earth-orbiting satellites: Transponder resources. URL: http://dx.doi.org/10.1029/2006SW000262 (дата обращения: 20.01.2017).
¹⁸ Severe space weather events — understanding societal and economic impacts. 2007. Р. 20.
¹⁹ Air Force Weather Space Weather Issues. 2nd edition. July, 2000.
²⁰ URL: http://www.nasa.gov/mission_pages/sunearth/spaceweather/index.html#q24 (дата обращения: 20.01.2017).
²¹ AFW Our Heritage 1937—2012. Chapter 8: chronology 1997—2006. Р. 8—19. URL: http://airweaassn.org/heritage/AFW%20Our%20Heritage%201937-2012/Chapter_8_Chronology_1997_2006.pdf.
²² Smith B.A. U.S. military to increase reliance on space systems in coming decade. Awiat. Week and Space Technol. 1990. 132. № 12 Р. 187—188.
²³ Dorman L.I. Space weather and space anomalies. URL: http://www.ann-geophys.net/23/3009/2005/angeo-23-3009-2005.pdf.
²⁴ Меньшиков Ю.К. Виды и средства иностранных технических разведок. М., 2009. С. 72—73.

* Бригадный генерал Ларри Джеймс, заместитель командующего Центром космических и ракетных систем США.
** Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова Российской академии наук (ИЗМИРАН) — научный институт РАН, входит в ряд ведущих организаций мира, отвечающих за изучение Солнца и его гелиосферы.
*** Получены в Центре космической погоды Института земного магнетизма и распространения радиоволн Российской академии наук (ИЗМИРАН, г. Троицк).

**** Получен в Центре космической погоды Института земного магнетизма и распространения радиоволн Российской академии наук (ИЗМИРАН, г. Троицк).
***** Получен в Центре космической погоды Института земного магнетизма и распространения радиоволн Российской академии наук (ИЗМИРАН, г. Троицк).
****** Данные П.К. Клановски за 2001 год по выходу из строя КА. См.: Historical and Recent Solar Activity and Geomagnetic Storms Affecting Spacecraft Operations. Joe H. Allen, SCOSTEP GOMAC 2002 Session 14: Modern Space Systems Issues. 11—14 March 2002. Monterey, California P. 7.
******* Период солнечной активности составляет 11 лет.

Военная Мысль №3 2018 С. 68-78

• Использование США космической группировки в войне против Ирака (2003)
• Американская программа "Телепорт" (2004)
• Исследования в США перспективных направлений развития авиационно-космической техники
• Военные аспекты программы "Спейс шатл"
• Новая концепция эксплуатации космических аппаратов на орбите
• Использование космических средств наблюдения в ВМС США (1975)
• Американская программа оперативного развёртывания космических систем тактического назначения (2012)
• Американские средства наблюдения за ИСЗ (1977)
• Перспективные космические системы Сухопутных войск США (2013)
• Американские космические аппараты оптоэлектронной разведки (2013)