Радиоэлектронное подавление системы абонентских терминалов спутниковой системы связи «Starlink»

Цитирование: Гладышев А. Б. Радиоэлектронное подавление системы абонентских терминалов спутниковой системы связи «Starlink» / А. Б. Гладышев, А. Н. Фомин, Д. С. Ермоленко, С. В. Серебринников // Журн. Сиб. федер. ун-та. Техника и технологии, 2023, 16(7). С. 789–796. EDN: EGZGSF

– наведение оружия;

– организация связи в тактическом звене управления [2].

Структура построения ССС Starlink позволяет добиться высоких характеристик помехоустойчивости как бортовых радиотехнических комплексов (БТРК), так и наземных абонентских терминалов (АТ) связи. Это обусловлено применением остронаправленных антенных решеток с возможностью фокусировки луча в направлении на источник сигнала.

Некоторые случаи эффективной работы ССС Starlink описываются в работе С. В. Пехтерева: «После передачи абонентских Starlink в ВС Украины и начала их использования, по непроверенным данным, в марте 2022 г. российские ВС предприняли попытки радиоэлектронной борьбы (РЭБ) с ССС Starlink путем использования для этого комплекса РЭБ «Красуха». Однако, по сообщению от SpaceX, обновление программного обеспечения, выполненное на следующий день, а также высокая плотность орбитальной группировки (ОГ) показали все эти попытки РЭБ неэффективными» [1].

Поэтому разработка методов и средств радиоэлектронного подавления ССС Starlink в современных условиях геополитической обстановки является особенно актуальной.

Можно рассмотреть два пути нейтрализации работы ССС Starlink с использованием средств РЭБ.

Подавление приемного канала бортовых радиотехнических комплексов

В перспективе после полного развертывания 3-ей очереди космической группировки ССС Starlink, по предварительной оценке, с земной поверхности размером порядка 150х150 км будет видно созвездие космических аппаратов в количестве 100–200 единиц. Параметры орбит космических аппаратов (КА) Starlink известны, поэтому в самом простом приближении для подавления бортовых радиотехнических комплексов КА Starlink потребуется совокупность из 200 станций помех с параболическими антеннами Ки диапазона (14–14,5 ГГц) и мощностью помехового сигнала около 10 кВт. Что позволит гарантированно подавить прямошумовой помехой приемный канал БРТК, и никаких сигналов с абонентских терминалов на заданной территории он принять не сможет.

Для работы КА, быстро перемещающихся в зените, часть станций помех должна иметь антенны с узкой диаграммой направленности, вытянутой вдоль траектории спутника.

Решить описанную задачу вполне возможно, однако техническая ее реализация является очень сложной и затратной.

Подавление приемного канала абонентских терминалов

Отметим, что гарантированное подавление приемного канала АТ возможно только в направлении боковых лепестков диаграммы направленности антенны приемника (рис. 1).

Вариант подавления приемного канала АТ по главному лепестку в энергетическом смысле является наиболее выгодным, однако предполагает расположение источника помехи непосредственно над АТ сверху в узком секторе на определенной высоте, например на вертолете или БПЛА. Подобный постановщик помех будет легко обнаружен и с большой вероятностью уничтожен.

Рис. 1. Диаграмма направленности антенны АТ Starlink

Fig. 1. Antenna pattern of the Starlink subscriber terminal

Для более эффективного РЭП приемника АТ, антенна которого находится на поверхности земли или на небольшом возвышении, необходимо увеличивать высоту передающей антенны комплекса создания помех.

В работе [3] предложен вариант построения мобильного комплекса радиоэлектронного подавления системы управления и навигации малых беспилотных летательных аппаратов (МБП-ЛА) с использованием пассивного радиоотражателя с целью создания эффективной зоны подавления.

Для решения задачи радиоподавления АТ ССС Starlink предлагается применить подобный принцип, а именно использовать пассивный радиоотражатель в виде сферы, вывешенный на необходимую высоту с помощью аэродинамического устройства.

Выбор сферы в качестве пассивного радиоотражателя обусловлен тем, что сфера является всенаправленным вторичным отражателем как в моностатическом, так и в бистатическом режимах, то есть сферический отражатель рассеивает всю падающую на нее энергию равномерно во все стороны [4]. Благодаря этому формируется сектор радиоподавления по азимуту 360° без применения антенно-поворотных устройств и всенаправленных антенн.

Таким образом, предлагается создание варианта мобильного комплекса радиоэлектронного подавления АТ ССС Starlink, состоящего из следующих основных элементов:

• -    мобильная станция помех;

• -    привязной пассивный радиоотражатель с аэродинамическим устройством стабилизации.

Рис. 2. Наземный мобильный комплекс РЭП с использованием пассивного радиоотражателя

Fig. 2. Ground mobile REB complex using a passive radio reflector

Общий вид наземного мобильного комплекса представлен на рис. 2.

Пассивный радиоотражатель предлагается изготовить на основе «Привязного аэростата, устойчивого к ветровой нагрузке, который будет представлять собой оболочку из газонепроницаемого материала 1 и аэродинамического устройства стабилизации 4» [5]. Сферическая оболочка покрыта слоем проводящего материала. Пассивный радиоотражатель соединен со станцией помех с помощью троса 2 и электрической лебедки 3.

Передающие антенны размещаются внутри бокса на крыше автомобиля. В походном положении бокс закрыт. При размещении системы на местности и во время подавления АТ крышка бокса находится в поднятом положении. Кроме того, во время работы системы подавления антенны специальными складными механизмами подняты в вертикальное положение. Излучение осуществляется в направлении пассивного радиоотражателя.

Расчет энергетики канала подавления

Для оценки помехоустойчивости системы связи Starlink в реальных условиях предлагается использовать введённую Е. Е. Исаковым «реальную помехозащищенность соответствующего типа радиолинии, которая оценивается через максимально допустимые значения мощности помехи на входе ее приемного устройства ( P П ВХ ) для близкой к штатной протяженности интервала радиосвязи, при которой в канале радиолинии происходит полное нарушение связи» [6]:

^ПВХ — ^СВХ " ^П " ^ЗАНТ- где PС ВХ – мощность сигнала на входе абонентского терминала Starlink; KП – коэффициент подавления АТ; KЗ АНТ – коэффициент защиты приемной антенны со стороны ее боковых и обратных лепестков.

Используем показатель «реальная помехозащищенность» для оценки помехоустойчивости радиолинии БТРК-АТ в ССС Starlink (рис. 3).

В табл. 1 приведены оценки реальной помехозащищенности типовой спутниковой радиолиний для стационарных и мобильных наземных спутниковых станций связи.

Р С ВХ СР – средние значения мощности информационных сигналов на входе приемной антенны радиолинии; Р П ВХ – значения необходимой мощности помехи для подавления радиолинии;

Космические аппараты Stralink на орбите

Переотраженный

Пассивные радиотражатель

Емакс

Главный

Сигнал

Боковые лепестки

Мобильный комплекс РЭП на базе автомобиля УАЗ «Патриот»

Рис. 3. Структурная схема процесса подавления АТ с помощью мобильного комплекса РЭП

Fig. 3. Structural diagram of the process of electronic attack of a subscriber terminal using a mobile complex EW

Таблица 1

Table 1

Тип линии радиосвязи	Р С ВХ СР , Вт	Р П ВХ , Вт
		К П · К З АНТ			К П · К З АНТ
		0,001	0,01	0,1	1	10	100	1000	10000
Спутниковая ЛРС, стац.	10 –12	10 –15	10 –14	10 –13	10 –12	10 –11	10 –10	10–9	10–8
Спутниковая ЛРС, моб.	10–14	10–17	10–16	10–15	10–14	10–13	10–12	10–11	10–10

K _П– коэффициент подавления, представляющий собой наименьшее значение отношения поме-ха/сигнал на входе приемника, при котором достигается полное нарушение связи; K З АНТ – коэффициент защиты приемной антенны со стороны ее боковых и обратных лепестков.

Для определения значения необходимой мощности помехи на выходе передающего устройства мобильного комплекса PП.ВЫХ, достаточной для подавления канала связи «БТРК – АТ», воспользуемся следующим аналитическим выражением р _ ^п.вх(М2л^22

^П.ВЫХ - г П2Л ' ЬдИК ЛЭфф где, R 1 – высота подъема пассивного радиоотражателя; R 2 – расстояние между приемной антенной АТ и пассивным радиоотражателем; R – диаметр пассивного радиоотражателя; GА– коэффициент усиления передающей антенны; Аэфф – эффективная площадь приемной антенны.

Для расчета необходимой мощности помехи на выходе передающего устройства комплекса РЭП определим необходимые начальные параметры исходя из технических характеристик ССС Starlink.

Необходимую мощность помехи P П.ВЫХ на входе приемника АТ для подавления радиолинии «БТРК – АТ» определим согласно табл. 1. При значении К З АНТ = 1000, К П = 0,01 и мощности Р _{С ВХ СР}, = 10^–12 Вт значение необходимой мощности помехи для подавления радиолинии в этом случае составит P П.ВЫХ = 10^–10 Вт.

Таким образом, при следующих параметрах системы: R ₁ = 300м, R ₂ = 5 км, R = 5м, G _А= 15, А эфф = 0,2м², с учетом того что мобильный комплекс находится в непосредственной близости от зоны боевого соприкосновения, расчетное значение выходной мощности составит около 150 Вт.

В этом случае в качестве оконечного усилителя помехи для комплекса РЭП, используемого описанный метод, можно применить усилитель на ЛБВ заданного диапазона частот.

Например, предъявленным требованиям соответствует усилитель мощности TMD PTC 6478, внешний вид которого представлен на рис. 4.

Рис. 4. Усилитель мощности TMD PTC 6478

Fig. 4. Power amplifier TMD PTC 6478

Таким образом, в работе показана возможность использования пассивного радиоотражателя, выполненного в виде шара и поднятого на аэростате для радиоэлектронного подавления системы спутниковой связи Starlink. Предложенный вариант наземного мобильного комплек-– 795 – са РЭП способен осуществлять радиоэлектронное подавление в непосредственной близости от зоны боевого соприкосновения.