Napriek rivalite vedúcich vesmírnych veľmocí vo vývoji veľkokapacitných nosných rakiet sa v blízkej budúcnosti rýchlo vyvinú malé a ultra malé vesmírne lode (SSC). Aké úlohy budú riešiť?
V podmienkach preťaženia v blízkosti Zeme môže byť podiel na malých kozmických lodiach veľmi sľubný. A to nielen preto, že sú niekoľkonásobne lacnejšie ako niekoľkotonové motory, a ich účinnosť nie je o nič menšia.
Monštrá na obežnej dráhe
Jednou z najdôležitejších smerov vývoja systémov malých kozmických lodí je informačná podpora vojsk. Rusko bolo prvou z krajín, ktoré na palubu ultra malej vesmírnej lode umiestnili príslušné vybavenie. V roku 1995 tento smer podporoval a, ako sa hovorí, požehnal veliteľ vojenských vesmírnych síl (1989-1992), generálplukovník Vladimír Ivanov. Na realizáciu plánu sa zhromaždila skupina mladých vedcov pod vedením generálmajora Vyacheslava Fateeva.
Malé kozmické lode je možné vytvoriť v stenách univerzity
Foto: bmstu.ru
Čo má malá kozmická loď spoločné s informačnou podporou pozemných zoskupení vojakov a leteckou obranou? Faktom je, že každý tradičný vesmírny systém má svoje výhody a nevýhody. Koniec koncov, nie je bez dôvodu, aby vývoj obežných dráh postupoval s neustálym nárastom veľkosti a hmotnosti - to vyžadovalo zariadenie na ne umiestnené. Vezmite si opticko-elektronické prieskumné satelity. Ich rozlíšenie je úmerné priemeru šošoviek palubného teleskopu. Optika, ktorá poskytuje prijateľné výsledky pre prieskum, má hmotnosť tri až päť ton. Satelity vybavené takýmto zariadením poskytujú dobrý obraz. Z ekonomických dôvodov je však takýchto kozmických lodí vypustených veľmi málo a fyzicky nemôžu byť v správnom bode obežnej dráhy, aby mohli ovládať situáciu v ľubovoľne zvolenej oblasti. Buď by takýchto prieskumných satelitov malo byť veľa, alebo sa budete musieť zmieriť s tým, že ovládanie z vesmíru na konkrétnom bojisku je možné najlepšie dvakrát alebo trikrát denne. Okrem toho dešifrovanie vesmírnych obrazov na rozpoznanie cieľa vyžaduje spravidla veľkú investíciu času, čo je v podmienkach vojny neprijateľné.
Elektronická inteligencia tiež kladie vážne nároky na nosné vozidlo: na zvýšenie rozlíšenia je potrebné, aby boli palubné prijímače rozložené čo najďalej, ale existuje hranica - rozmery satelitu.
Vesmírny radarový prieskum, založený na takzvanom princípe monolokácie, má svoje vlastné požiadavky. Tu je potrebný väčší výkon palubného systému napájania, ktorý zvyšuje zaťaženie. Navyše takýto systém poskytuje iba jeden pozorovací uhol a je ľahké ho oklamať použitím falošných cieľov vo forme najjednoduchších rohových reflektorov.
Uvoľnite miesto „deťom“!
Ukazuje sa, že s tradičnými metódami vesmírneho prieskumu nemôže byť kozmická loď podľa definície malá. Znamená to, že nadišiel čas prijať iné metódy. Na fóre Army -2015 sa venovali „okrúhlemu stolu“„Malé vesmírne plavidlo - nástroj na riešenie problémov obrany vesmíru“.
Prvá oblasť je multispektrálny prieskum. Podľa Vyacheslava Fateeva pomocou teleskopu s minimálnym priemerom môžeme, ako sa hovorí, pokryť cieľ a urobiť fotografiu s nízkym rozlíšením. Ale ak k tomu pridáme multispektrálny portrét cieľa, potom pomocou palubného počítača získame vysokokvalitný obraz v reálnom čase. Optický prieskumný systém bez veľkého teleskopu je celkom kompaktný a rýchlosť spracovania signálu modernými prostriedkami je vysoká. Vykonané experimenty ukázali sľubné výsledky, ale ministerstvo obrany ich zatiaľ nenárokovalo. Ale v USA na tomto princípe už bola vytvorená kozmická loď pre informačnú podporu bojiska TACSAT.
Druhým smerom je rozvoj elektronickej inteligencie. So vzdialenosťou medzi satelitmi 10-50 kilometrov sa rozlíšenie vesmírneho systému kvôli nárastu meracej základne zvyšuje stonásobne. Boli vypočítané parametre kozmickej lode potrebné na tieto účely. Váži iba 100 kilogramov. A systém troch alebo štyroch takýchto malých vesmírnych lodí bude schopný poskytovať duplexnú komunikáciu na bojisku, monitorovať vozidlá, územie, atmosféru … Presnosť určovania súradníc je metre. Dnes je taký systém veľmi žiadaný raketovými silami a delostrelectvom. Ale aby sme na to dostali objednávku, musíme opäť vážne spolupracovať s ministerstvom obrany.
Pokiaľ ide o radar, experti skúmali možnosť rádiového osvetlenia cieľa inými žiaričmi alebo jeho ožarovania inými satelitmi - akoby zboku. Čo to robí?
"Jeden satelit klastra s vysielačom ožaruje zemský povrch a ciele a ľahké satelity umiestnené vedľa neho (bez vysielačov a výkonných systémov napájania) prijímajú signál odozvy," vysvetľuje Fateev, "a zostavte rádiové snímky týchto cieľov.". Navyše v klastri nedostávame jeden, ale niekoľko rádiových obrazov naraz, čo eliminuje možnosť rušenia a otvára možnosť otvorenia maskovaných cieľov."
Vedci vykonali experiment na cieľovom rádiovom osvetlení pomocou kozmickej lode GLONASS. Signál bol slabý. Napriek tomu bolo syntetizovaných sedem rádiových snímok pozorovaného cieľa s osvetlením zo siedmich satelitov naraz. Toto sa stalo novým smerom práce. Súdiac podľa publikácií v zahraničnej tlači sa o experiment začali zaujímať v zahraničí. Európska vesmírna agentúra to plánuje zopakovať. Ale bez ohľadu na to, čo sa im podarí, tu sme boli prví.
Stráženie hraníc obežnej dráhy
Pre informačnú podporu vojsk je dôležité vyriešiť nielen problém operačného prepojenia podjednotiek v oblasti vojenského konfliktu, ale aj problém globálnej operačnej komunikácie vzdialených vojenských zoskupení (skupiny námorných lodí, letecké zoskupenia) s ústredným vojenským velením. Ako ukazujú domáce a zahraničné skúsenosti, všetky tieto problémy sú relatívne jednoduché a stabilné na to, aby ich bolo možné vyriešiť pomocou zoskupení komunikácií malých vesmírnych lodí s nízkou obežnou dráhou.
Ďalšou dôležitou oblasťou informačnej podpory vojsk je globálna kontrola počasia v oblastiach bojových operácií a oblastiach presunu vojsk. To je tiež v silách zoskupení ICA. Naše i zahraničné skúsenosti to ukázali.
Ďalším smerom je zlepšenie vesmírneho sledu v regióne východného Kazachstanu. Tu je podľa Vyacheslava Fateeva prvou a najúspešnejšou aplikáciou malých vesmírnych lodí vývoj systému riadenia vesmíru (OMSS). Na obežnú dráhu je umiestnených niekoľko satelitov s krížovým poľom. Modelovanie naznačuje, že iba osem vesmírnych lodí v súhvezdí umožní do pol hodiny objasniť cieľ akéhokoľvek nového objektu. Teraz to v pozemných optoelektronických a radarových systémoch trvá niekoľko hodín.
Ďalšou výhodou pri vytváraní takéhoto vesmírneho sledu je, že nemáme pozemné zariadenia, ktoré by pozorovali obežné dráhy so sklonom menším ako 30 stupňov. Nie sú k dispozícii pre nás, ale vďaka tomuto systému bude úloha riešiteľná.
Priestorovú úroveň SKKP je možné rozšíriť aj vytvorením prostriedkov elektronického prieskumu. Na tento účel sú malé vesmírne lode vybavené elektronickými zachytávačmi. Výsledkom je, že je možné globálne pozorovať všetky geostacionárne komunikačné systémy, ktoré predtým neboli dostupné na ovládanie.
Ďalším problémom, ktorý bude musieť letecká obrana v blízkej budúcnosti vyriešiť, je boj proti takzvaným inšpekčným satelitom. Vieme, že ich používajú Američania. Boli zverejnené údaje o vytvorení a vypustení dvoch malých satelitov s hmotnosťou asi 220 kilogramov na geostacionárnu dráhu. Cieľom je kontrolovať činnosť ich geostacionárnych kozmických lodí. Tieto dve vozidlá na obežnej dráhe sa však pohybujú buď jedným alebo druhým smerom v oblasti pokrytia americkej aj našej geostacionárnej kozmickej lode. Je veľmi ťažké ich spozorovať zo Zeme, ale naše SKKP to dokázalo.
Mohla by byť MCA ešte menšia? Existujú výpočty: s veľkosťou 0,4 metra bude hviezdna veľkosť MCA približne M18. A ak je ešte menší, potom sa satelit stane nerozoznateľným od Zeme a s takouto „neviditeľnosťou“je prakticky nemožné bojovať. Čo robiť?
"Jedným z najdôležitejších smerov vo vývoji malých vesmírnych lodí je kontrola geostacionárnej obežnej dráhy," domnieva sa Fateev. - Ak to dokážeme, bude to mať úspech. Na to však potrebujeme vlastné inšpekčné satelity. “
Ďalšou najťažšou oblasťou sú systémy detekcie vesmíru pre nadzvukové lietadlá (GZVA). Jedná sa o jednu z najnebezpečnejších a najvážnejších zbraní, ktorá letí v stredných nadmorských výškach (od 20 do 40 km a ešte vyššie). Zdá sa, že nie satelit, ale ani lietadlo. Rýchlosti - nad Mach 5. Nie každá radarová stanica je schopná detekovať. Napriek tomu ruský systém riadenia vesmíru, ktorý má malú kozmickú loď, bude môcť vidieť také hypersonické vozidlá. Pretože sa zahrievajú až na 1000 stupňov a vytvárajú okolo seba plazmové pole, na „pokrytie“GZVA je potrebných iba deväť malých vesmírnych lodí.
Nakoniec je potrebné vytvoriť skupinu pre prevádzkové riadenie ionosféry, a to aj v cirkumpolárnej oblasti. To je mimoriadne dôležité, najmä pri riešení problémov so zvyšovaním presnosti systému GLONASS. Chyby pri určovaní súradníc sú aj dnes značné a do roku 2020 ich treba výrazne obmedziť. Je to nevyhnutné aj v súvislosti s uvedením do prevádzky radarových zariadení nad horizontom systému obrany vesmíru. Bez hlbokých znalostí o vlastnostiach ionosféry nebudeme schopní vyriešiť problém s presným určovaním súradníc radarových cieľov. Úloha je celkom riešiteľná pomocou zoskupenia malých ionosférických monitorovacích zariadení.
Z agendy nie je odstránený ani problém kontinuálneho monitorovania radiácie v blízkom zemskom priestore.
Univerzálny nástroj
Ako vidíme, na vyriešenie rôznych úloh vrátane tých, ktorým čelia vojská, je potrebné vyvinúť viacsatelitný informačný podporný systém. To neznamená, že každý z 10 - 12 systémov diskutovaných vyššie vyžaduje samostatné zoskupenie. Bude to príliš drahé. Podľa Fateeva to všetko môže a malo by byť spojené do jedného zoskupenia, ktorého základom je vzájomná rádiová komunikácia medzi všetkými najbližšími malými vesmírnymi loďami, ktoré sieť vytvárajú. Každý vidí suseda na kanáli milimetrových vĺn a prenáša cez neho svoje informácie.
Súčasne sa rieši najdôležitejšia úloha - vytvorenie globálneho systému na prenos informácií medzi akýmikoľvek pozemskými a vesmírnymi spotrebiteľmi. Ak sa to dosiahne, potom je možné informácie z akejkoľvek malej kozmickej lode prenášať do požadovaného bodu na Zemi, či už ide o signály riadenia boja od veliteľa k podriadenému alebo spravodajské informácie od iných vozidiel. Navyše, vzhľadom na neustálu prítomnosť jednej alebo troch malých vesmírnych lodí v oblasti viditeľnosti spotrebiteľa (centrálne vojenské velenie) sa spravodajské informácie prenášajú v reálnom čase odkiaľkoľvek.
Jediná univerzálna viacsatelitná konštelácia rieši problémy poskytovania globálnej komunikácie, komplexného operačného prieskumu operácií a priestoru Zeme, úplnej kontroly gravitačného poľa Zeme (bohužiaľ, Rusko teraz zostáva bez orbitálnych geodetických systémov) a počasie … vojenské a na mierové účely. Najzaujímavejšia civilná aplikácia navyše postihne každého z nás. Ide o implementáciu myšlienky „vesmírneho internetu“. Niektoré krajiny už stavajú takéto projekty. „Vesmírny internet“nominuje Rusko medzi informačne najrozvinutejšie krajiny.
"Zostáva presvedčiť nášho vojenského zákazníka o účinnosti navrhovaného univerzálneho jednotného systému malých kozmických lodí s dvojakým použitím," sumarizuje Fateev. - Samozrejme, existujú problémy. Je potrebné vyvinúť úplne nové informačné a vesmírne technológie. Navyše, čím je vesmírna loď menšia, tým má kratšiu obežnú dráhu. Preto bude potrebné zabezpečiť buď zvýšenie výšky obežnej dráhy, alebo včasnú výmenu malej vesmírnej lode. Ekonomické hodnotenie jednotného systému, ktorý sa vytvára, je navyše nevyhnutné na to, aby sme pochopili, aké prospešné to bude pre štát. “
Kto bude formulovať referenčné podmienky?
Jeden z problémov je, tvrdia odborníci, že zákazník, teda ministerstvo obrany, nemá skúsenosti s ich vytváraním a používaním. Druhou prekážkou je nedostatok taktických a technických požiadaviek na také malé vesmírne lode. Doteraz nikto jasne a presne nepovedal, čo by TK mala byť.
Samozrejme, existujú relevantné inštitúcie, výskumné ústavy a navzájom súvisiace normy. "V súlade s medzinárodnou klasifikáciou sú MCA rozdelené na zariadenia s hmotnosťou 500 až 100 kilogramov, od 100 do 10 kilogramov, od 10 do 1 kilogramu, od kilogramu do 100 gramov," pripomína generálny riaditeľ Integrovaného rozvoja Vladimír Letunov. Technológie NCCI. - Na veľkosti zariadení tiež záleží. Objekty s priemerom menším ako 10 centimetrov nie sú identifikovateľné pomocou rádiového ovládania a je ich možné vidieť optikou iba v určitých výškach. “
Existuje názor, že pre tieto malé vesmírne lode by mala byť vyvinutá jediná platforma. Plán však ešte nebol konkretizovaný. Základy, na ktorých je zoskupenie postavené, sú jasné, existuje súbor klasifikátorov, obmedzení a komponentov. Podľa Letunova bude v dohľadnej budúcnosti 90 percent kozmických lodí malej triedy, pričom budúcnosť je za nimi.
Zástupca hlavného projektanta NPO pomenovaný po Lavočkin Nikolay Klimenko vysvetlil, že ich spoločnosť dlhodobo a cielene vykonáva práce na vytvorení MCA a má zodpovedajúce základy. Bola vytvorená upravená vesmírna platforma „Karat-200“. Na jeho základe sú ponúkané aplikované vedecké a technické riešenia. Niekoľko experimentálnych vozidiel už bolo vo vesmíre. Existujú projekty iných vesmírnych lodí tohto typu na riešenie aplikovaných problémov v záujme armády. Ministerstvo obrany však zatiaľ nedalo súhlas s výrobou.
Banky na prášok sú prázdne
Má Rusko koncepciu štartu a používania malých vesmírnych lodí? Bohužiaľ … Aj keď bol prvýkrát predložený návrh na použitie malej kozmickej lode, opakujeme, bývalý veliteľ vojenských vesmírnych síl, generálplukovník Vladimir Ivanov. Jeho predstava bola, že veľké satelity sú pre najvyššie vedenie, MCA je pre zoskupenia vojsk. Bolo to pred 20 rokmi, ale tento koncept nebol nikdy implementovaný. Prečo?
Vyžadovali sa konkrétne prípady. Konkrétne bola naplánovaná séria malých radarových prístrojov pod krycím názvom „Condor“. Neboli vyvinuté. Teraz je na obežnej dráhe iba jedno z týchto vozidiel. Prečo to nefungovalo? Pretože postaviť sa proti veľkým a malým vesmírnym lodiam je kontraproduktívne a nesprávne. Mali by sa navzájom dopĺňať. V čase mieru sú na vytvorenie referenčných databáz potrebné vysokovýkonné zariadenia. MCA tento problém nerieši. A tí veľkí môžu. Predtým, vo zvláštnom období, to znamená pred vojnou, sa podľa existujúcich kánonov predpokladalo vybudovanie orbitálnej skupiny na úkor munície kozmických lodí. Ale už mnoho rokov neexistuje, jednoducho nie je nič, čo by orbitálnu skupinu doplnilo. Mala by tam však byť munícia. Pretože keď je potrebné zadať potrebné údaje do máp trasy rakiet, hlavnou úlohou už nie je ani tak výkon, ako frekvencia pozorovania. Rast zoskupenia predpokladá nielen zvýšenie počtu prístrojov: 20 - 25 - 30 … Žiadna ekonomika to nemôže vydržať. To znamená, že množstvo musí byť presne vypočítané. Vojenské oddelenie bude trvať dve až tri hodiny pozorovania.
Je potrebné čo najviac zjednodušiť dizajn, znížiť náklady na výrobky a využiť na to komerčné ponuky. Ako ukazuje skúsenosť miestnych konfliktov, ich trvanie je od týždňa do roka. To znamená, že obdobie aktívnej existencie MCA musí byť primerané. Hlavnou vecou je zabrániť situácii, keď pripravenosť na štart bude zaistená iba do konca nepriateľstva.
Vyžaduje si to však vývoj vhodnej koncepcie. Prípravné obdobie na spustenie takýchto zariadení od prijatia príkazu je týždeň. Podľa názoru vývojárov by bolo vhodné:
- vytvoriť koncepciu operačného budovania schopností orbitálnej konštelácie v špeciálnom období pri zachovaní požiadaviek na užitočné zaťaženie tohto štandardu (mali by byť uplatniteľné na veľké aj malé vesmírne lode);
- vyvinúť jednotné požiadavky na technológiu výroby kozmických lodí, ktoré zaistia ich urýchlené uvoľnenie;
- vytvárať jednotné vesmírne platformy s modulárnou architektúrou a automatizovanými rozhraniami na zrýchlenú integráciu do vesmírnych systémov (aby mali všetci vývojári jasnú predstavu o tom, ako a z čoho zariadenie vyrobíme);
- zaviesť ruské rozhrania, ktoré zaistia fungovanie vesmírnych platforiem za rôznych podmienok.
Nakoniec by bolo správne zhromaždiť odbornú komunitu vrátane zástupcov komplexu obranného priemyslu a objednávateľských orgánov, aby rozhodli o použití takéhoto viacúčelového spoločného zoskupenia kozmických lodí v špeciálnom časovom období.
Kým nebudú uvedené prístupy implementované, neobjaví sa na ruských vesmírnych dráhach nič nové.
