Українські вчені модернізують радари космічного контролю

Українські вчені з Інституту транспортних систем і технологій Національної академії наук України розробили перспективну технологію модернізації станцій космічного спостереження, що може стати проривом у забезпеченні національної безпеки. Дослідження, проведене під керівництвом Юрія Лаврича, зосереджене на оновленні застарілих радарів 5Н86 «Дніпро» (Hen House), які є основою системи контролю космічного простору в Україні. Стаття, опублікована в журналі «Science and Innovation» (2025, том 21, випуск 1), детально описує методику переходу від застарілої транзисторної бази до інтегральних схем, що дозволяє не лише відновити функціональність обладнання, а й підвищити його ефективність.

Радари 5Н86, розроблені ще в радянські часи, належать до другого покоління радіоелектронного обладнання і тривалий час залишалися ключовим інструментом для моніторингу ближнього космосу. Проте їхня елементна база, заснована на германієвих напівпровідниках і дискретних компонентах, фізично зношена та не відповідає сучасним вимогам. Виробництво таких деталей давно припинено, що унеможливлює традиційний ремонт. У контексті війни в Україні потреба в точних даних про рух балістичних ракет і космічних об’єктів стала критичною, а оновлення радарів — стратегічним завданням.

Юрій Лаврич запропонував технологію реінжинірингу, яка передбачає аналіз існуючого обладнання та створення його аналогів на базі сучасних компонентів. Дослідження проводилося за підтримки Національного центру управління та випробувань космічних засобів і Міністерства оборони України. Вчені зосередилися на цифрових осередках (2TY) і модулях (2TM) у системі управління 4PK-01 радара 5Н86. Було проаналізовано 36 осередків і 299 модулів, які складають 80% структурних елементів станції. За допомогою моделювання в середовищі Simulink/MATLAB дослідники визначили принципи роботи прототипів і розробили нові схеми на базі інтегральних мікросхем від Texas Instruments (серії SN7400 і CD4000).

Перехід від дискретної схемотехніки до інтегральної став ключовим досягненням. Якщо раніше функції 299 модулів забезпечувалися транзисторами, діодами й резисторами, то нова розробка реалізує ті самі задачі лише 148 мікросхемами. Це скоротило кількість компонентів, знизило енергоспоживання з 200 Вт до 16−10 Вт і підвищило швидкість обробки сигналів з 2 МГц до 8 МГц. Час наростання імпульсів зменшився з 100−1000 нс до 8−10 нс, а затримка сигналу — з 50 нс до 6−10 нс. Такі вдосконалення дозволяють радару працювати ефективніше й надійніше, відповідаючи сучасним стандартам космічного моніторингу.

Для розробки нових осередків використано методологію, що включає моделювання, вибір нової елементної бази та створення документації. Збереження базової конструкції (BSS) прототипів дало змогу скоротити витрати на виробництво до 30%. Було виготовлено й протестовано робочі прототипи, які підтвердили повну сумісність із існуючим обладнанням. Експерименти показали, що нові осередки витримують температури до 125−150°C без примусового охолодження, а теплові поля мікросхем залишаються в межах 24−25°C за температури довкілля 23°C.

Дослідження також висвітлює глобальні виклики. Відсутність вітчизняного виробництва сучасних компонентів змушує покладатися на імпорт, що створює залежність від іноземних постачальників. Водночас запропонована технологія доводить ефективність реінжинірингу як альтернативи повному переоснащенню, яке потребує багаторічних зусиль і мільйонних інвестицій. На відміну від традиційного ремонту, що лише замінює зношені деталі, реінжиніринг забезпечує якісний стрибок у характеристиках обладнання.

Результати роботи Лаврича вже частково відображені в попередніх публікаціях, зокрема в журналі «Space Science and Technology» (2023), але нова стаття доповнює їх свіжими даними й узагальненнями. Окрім технічних аспектів, дослідження підкреслює потребу в розвитку вітчизняної інженерної школи, адже сучасна освіта в Україні здебільшого готує користувачів, а не розробників.