Malé vesmírné lodě dokážou víc
Navzdory soupeření předních vesmírných velmocí ve vývoji velkokapacitních nosných raket se v blízké budoucnosti rychle vyvinou malá a ultra malá kosmická loď (SSC). Jaké úkoly budou řešit?
V podmínkách přetížení v prostoru blízkém Zemi může být podíl na malé kosmické lodi velmi slibný. A nejen proto, že jsou několikanásobně levnější než mnohatunové motory, a jejich účinnost není o nic menší.
Monstra na oběžné dráze
Jedním z nejdůležitějších směrů ve vývoji systémů malých kosmických lodí je informační podpora vojsk. Rusko bylo první ze zemí, které umístily příslušné vybavení na palubu ultra malé kosmické lodi. V roce 1995 tento směr podpořil a, jak se říká, požehnal velitel vojenských vesmírných sil (1989-1992), generálplukovník Vladimir Ivanov. K realizaci plánu se shromáždila skupina mladých vědců pod vedením generálmajora Vyacheslava Fateeva.
Malé vesmírné lodě mohou být vytvořeny ve zdech univerzity
Foto: bmstu.ru
Co má malá kosmická loď společného s informační podporou pozemních sil a obranou vesmíru? Faktem je, že každý tradiční vesmírný systém má svá pro a proti. Koneckonců není bez důvodu, aby vývoj orbiterů postupoval s neustálým zvyšováním velikosti a hmotnosti - to vyžadovalo vybavení na ně umístěné. Vezměte si opticko-elektronické průzkumné satelity. Jejich rozlišení je úměrné průměru čočky palubního dalekohledu. Optika, poskytující přijatelné výsledky pro průzkum, má hmotnost tři až pět tun. Satelity vybavené takovým zařízením vytvářejí dobré obrazy. Ale z ekonomických důvodů je vypuštěno jen velmi málo takových kosmických lodí a fyzicky nemohou být ve správném bodě oběžné dráhy, aby ovládly situaci v libovolně zvolené oblasti. Buď by takových průzkumných satelitů mělo být hodně, nebo se budete muset smířit s tím, že ovládání z vesmíru na konkrétním bojišti je možné nejlépe dvakrát nebo třikrát denně. Dešifrování vesmírných obrazů pro rozpoznávání cílů navíc zpravidla vyžaduje velkou investici času, což je v podmínkách války nepřijatelné.
Elektronická inteligence také klade na přepravní vozidlo vážné požadavky: ke zvýšení rozlišení musí být palubní přijímače rozprostřeny co nejdále, ale existuje omezení - rozměry satelitu.
Průzkum kosmického radaru, založený na takzvaném principu monolokace, má své vlastní požadavky. Zde je zapotřebí více energie z palubního napájecího systému, což zvyšuje zatížení. Navíc takový systém poskytuje pouze jeden pozorovací úhel a lze jej snadno oklamat použitím falešných cílů v podobě nejjednodušších rohových reflektorů.
Uvolněte cestu „dětem“!
Ukazuje se, že s tradičními metodami průzkumu vesmíru nemůže být kosmická loď podle definice malá. To znamená, že nadešel čas přijmout jiné metody. Na fóru Army -2015 se věnovali „kulatému stolu“„Malé kosmické lodi - nástroj pro řešení problémů letecké obrany“.
První oblastí je multispektrální průzkum. Podle Vyacheslava Fateeva můžeme s dalekohledem s minimálním průměrem, jak se říká, zakrýt cíl a pořídit snímek s nízkým rozlišením. Pokud k tomu ale přidáme multispektrální portrét cíle, pak pomocí palubního počítače získáme vysoce kvalitní obraz v reálném čase. Optický průzkumný systém bez velkého dalekohledu se ukázal být docela kompaktní a rychlost zpracování signálu moderními prostředky je vysoká. Provedené experimenty ukázaly slibné výsledky, ale zatím na ně ministerstvo obrany nepřihlásilo. Ale v USA na tomto principu již byla vytvořena kosmická loď pro informační podporu bitevního pole TACSAT.
Druhým směrem je rozvoj elektronické inteligence. Se vzdáleností mezi satelity 10–50 kilometrů se rozlišení vesmírného systému kvůli nárůstu měřicí základny stonásobně zvyšuje. Byly vypočítány parametry kosmické lodi požadované pro tyto účely. Váží pouhých 100 kilogramů. A systém tří nebo čtyř takto malých kosmických lodí bude schopen zajistit oboustrannou komunikaci na bojišti, monitorovat vozidla, území, atmosféru … Přesnost určování souřadnic je metry. Dnes je takový systém raketovými silami a dělostřelectvem velmi žádaný. Abychom na to ale dostali zakázku, musíme opět vážně spolupracovat s ministerstvem obrany.
Pokud jde o radar, experti zkoumali možnost rádiového osvětlení cíle třetí stranou nebo jeho ozařování jinými satelity - jakoby ze strany. Co to dělá?
"Jeden satelit klastru s vysílačem ozařuje zemský povrch a cíle a lehké satelity umístěné vedle něj (bez vysílačů a výkonných napájecích systémů) přijímají signál odezvy," vysvětluje Fateev, "a budujte rádiové snímky těchto cílů. Navíc v klastru získáváme ne jeden, ale několik rádiových snímků najednou, což eliminuje možnost interference a otevírá možnost otevírání maskovaných cílů. “
Vědci provedli experiment na cílovém rádiovém osvětlení pomocí kosmické lodi GLONASS. Signál byl slabý. Přesto bylo syntetizováno sedm rádiových snímků pozorovaného cíle s osvětlením ze sedmi satelitů najednou. Toto se stalo novým směrem práce. Soudě podle publikací v zahraničním tisku se o experiment začali zajímat v zahraničí. Evropská kosmická agentura to hodlá zopakovat. Ale bez ohledu na to, co uspějí, tady jsme byli první.
Hlídání orbitálních hranic
Pro informační podporu vojsk je důležité vyřešit nejen problém operativního propojení podjednotek v oblasti vojenského konfliktu, ale také problém globální operační komunikace vzdálených vojenských uskupení (skupiny námořních lodí, letecká uskupení)) s ústředním vojenským velením. Jak ukazují domácí i zahraniční zkušenosti, všechny tyto problémy jsou relativně jednoduché a stabilní k řešení pomocí seskupení komunikací malých kosmických lodí na nízké oběžné dráze.
Další důležitou oblastí informační podpory vojsk je globální kontrola počasí v oblastech bojových operací a oblastech přesunu vojsk. To je také v silách skupin ICA. Naše i zahraniční zkušenosti to ukázaly.
Dalším směrem je zlepšení vesmírného sledu v oblasti východního Kazachstánu. Zde je podle Vyacheslava Fateeva první a nejúspěšnější aplikací malé kosmické lodi vývoj systému pro řízení vesmíru (OMSS). Na oběžnou dráhu je umístěna řada družic s více poli. Modelování naznačuje, že pouze osm kosmických lodí v souhvězdí umožní objasnit cíl jakéhokoli nového objektu do půl hodiny. Nyní to v pozemních optoelektronických a radarových systémech trvá několik hodin.
Další výhodou při vytváření takového vesmírného sledu je, že nemáme pozemní zařízení, která by pozorovala oběžné dráhy se sklonem menším než 30 stupňů. Nejsou nám k dispozici, ale díky tomuto systému bude úkol řešitelný.
Prostorovou linii SKKP je možné rozšířit také vytvořením prostředků elektronického průzkumu. K tomu jsou malé kosmické lodě vybaveny elektronickými zachytávači. Díky tomu je možné globálně pozorovat všechny geostacionární komunikační systémy, které dříve nebyly dostupné pro řízení.
Dalším problémem, který bude muset letecká obrana v blízké budoucnosti vyřešit, je boj proti takzvaným inspekčním satelitům. Víme, že je Američané používají. Byly zveřejněny údaje o vytvoření a vypuštění na geostacionární dráhu dvou malých satelitů o hmotnosti asi 220 kilogramů. Cílem je řídit provoz jejich geostacionárních kosmických lodí. Tato dvě vozidla na oběžné dráze se však pohybují buď jedním nebo druhým směrem v oblasti pokrytí americké i naší geostacionární kosmické lodi. Je velmi obtížné je ze Země spatřit, ale naše SKKP to dokázala.
Může být MCA ještě menší? Existují výpočty: s velikostí 0,4 metru bude hvězdná velikost MCA přibližně M18. A pokud je ještě menší, pak se satelit stane k nerozeznání od Země a s takovou „neviditelností“je prakticky nemožné bojovat. Co dělat?
"Jedním z nejdůležitějších směrů ve vývoji malých kosmických lodí je kontrola geostacionární oběžné dráhy," věří Fateev. - Pokud to dokážeme, bude to mít úspěch. Ale k tomu potřebujeme vlastní inspekční satelity. “
Další nejobtížnější oblastí jsou systémy pro detekci vesmíru pro hypersonická letadla (GZVA). Jedná se o jednu z nejnebezpečnějších a nejzávažnějších zbraní, která létá ve středních výškách (od 20 do 40 km a ještě výše). Zdá se, a ne satelit, ale ani letadlo. Rychlosti - přes Mach 5. Ne každá radarová stanice je schopna detekovat. A přesto ruský systém řízení vesmíru, který má malou kosmickou loď, bude moci vidět taková hypersonická vozidla. Protože se zahřívají až na 1000 stupňů a vytvářejí kolem sebe plazmové pole, je k „zakrytí“GZVA zapotřebí pouze devět malých kosmických lodí.
Nakonec je nutné vytvořit skupinu pro operační řízení ionosféry, a to i v cirkumpolární oblasti. To je nesmírně důležité, zejména při řešení problémů se zvyšováním přesnosti GLONASS. Chyby při určování souřadnic jsou i dnes značné a do roku 2020 je třeba je výrazně omezit. To je rovněž nezbytné v souvislosti se zprovozněním radarových zařízení na obzoru leteckého obranného systému nad horizontem. Bez hluboké znalosti vlastností ionosféry nebudeme schopni vyřešit problém přesného určení souřadnic radarových cílů. Úkol je docela řešitelný pomocí seskupení malých ionosférických monitorovacích zařízení.
Z agendy není odstraněn ani problém kontinuálního monitorování radiace v blízkosti Země.
Univerzální nástroj
Jak vidíme, k vyřešení různých úkolů, včetně těch, kterým čelí vojáci, je nutné vyvinout systém podpory družicových informačních služeb. To neznamená, že každý z výše uvedených 10–12 systémů vyžaduje samostatné seskupení. Bude to příliš drahé. Podle Fateeva to všechno může a mělo být spojeno do jednoho seskupení, jehož základem je vzájemná rádiová komunikace mezi všemi nejbližšími malými kosmickými loděmi, které síť vytvářejí. Každý vidí souseda na kanálu milimetrových vln a přenáší přes něj své informace.
Současně se řeší nejdůležitější úkol - vytvoření globálního systému pro přenos informací mezi všemi pozemskými a vesmírnými spotřebiteli. Pokud je toho dosaženo, pak mohou být informace z jakékoli malé kosmické lodi přeneseny do požadovaného bodu na Zemi, ať už jde o signály bojového řízení od velitele k podřízenému nebo inteligenci od jiných vozidel. Navíc díky neustálé přítomnosti jedné nebo tří malých kosmických lodí v zóně viditelnosti spotřebitele (centrální vojenské velení) jsou zpravodajské informace přenášeny v reálném čase odkudkoli.
Jedna univerzální vícesatelitní konstelace tedy řeší problémy s poskytováním globální komunikace, komplexního operativního průzkumu operací a blízkého zemského prostoru, plné kontroly zemského gravitačního pole (Rusko nyní bohužel zůstává bez orbitálních geodetických systémů) a počasí … vojenské a pro mírové účely. Nejzajímavější civilní aplikace navíc postihne každého z nás. Jde o implementaci myšlenky „vesmírného internetu“. Některé země již takové projekty budují. „Vesmírný internet“nominuje Rusko mezi informačně nejrozvinutější země.
"Zbývá přesvědčit našeho vojenského zákazníka o účinnosti navrhovaného univerzálního jediného systému malých kosmických lodí na dvojí použití," shrnuje Fateev. - Samozřejmě, že jsou problémy. Je nutné vyvíjet zcela nové informační a vesmírné technologie. Navíc čím menší kosmická loď, tím kratší její orbitální životnost. Proto bude nutné zajistit buď zvýšení výšky oběžné dráhy, nebo včasnou výměnu malé kosmické lodi. Kromě toho je nutné ekonomické posouzení jednotného systému, který se vytváří, aby bylo možné pochopit, jak přínosné to bude pro stát. “
Kdo bude formulovat referenční podmínky?
Jedním z problémů je, říkají odborníci, že zákazník, tedy ministerstvo obrany, nemá zkušenosti s jejich vytvářením a používáním. Druhou překážkou je nedostatek taktických a technických požadavků na tak malá vesmírná plavidla. Zatím nikdo jasně a přesně neřekl, co by TK mělo být.
Samozřejmě existují relevantní instituce, výzkumné ústavy a vzájemně související standardy. "V souladu s mezinárodní klasifikací jsou MCA rozděleny na zařízení od 500 do 100 kilogramů, od 100 do 10 kilogramů, od 10 do 1 kilogramu, od kilogramu do 100 gramů," připomíná generální ředitel Integrovaného rozvoje Vladimír Letunov Technologie NCCI. - Na velikosti zařízení také záleží. Objekty s průměrem menším než 10 centimetrů nelze identifikovat pomocí rádiového ovládání a optikou je lze vidět pouze v určitých výškách. “
Existuje názor, že pro takové malé kosmické lodě by měla být vyvinuta jediná platforma. Plán ale zatím nebyl konkretizován. Základny, na kterých je seskupení postaveno, jsou jasné, existuje sada klasifikátorů, omezení a komponent. Podle Letunova bude v dohledné budoucnosti 90 procent kosmických lodí malé třídy, budoucnost je za nimi.
Zástupce hlavního konstruktéra NPO pojmenovaný po Lavočkin Nikolay Klimenko vysvětlil, že jejich společnost dlouhodobě a cíleně provádí práce na vytváření MCA a má odpovídající základy. Byla vytvořena upravená vesmírná platforma „Karat-200“. Na jejím základě jsou nabízena aplikovaná vědecká a technická řešení. Řada experimentálních vozidel už byla ve vesmíru. Existují projekty jiných kosmických lodí tohoto typu pro řešení aplikovaných problémů v zájmu armády. Ministerstvo obrany však zatím nedalo souhlas s výrobou.
Baňky na prášek jsou prázdné
Má Rusko koncepci spouštění a používání malých kosmických lodí? Bohužel … Ačkoli poprvé byl předložen návrh na použití malé kosmické lodi, opakujeme, bývalý velitel vojenských vesmírných sil, generálplukovník Vladimir Ivanov. Jeho myšlenka byla, že velké satelity jsou pro nejvyšší vedení, MCA je pro seskupení vojsk. Bylo to před 20 lety, ale koncept nebyl nikdy implementován. Proč?
Byly vyžadovány konkrétní případy. Zejména byla plánována řada malých radarových přístrojů pod krycím názvem „Condor“. Nebyly vyvinuty. Nyní je na oběžné dráze pouze jedno z těchto vozidel. Proč to nefungovalo? Protože postavit se proti velkým a malým kosmickým lodím je kontraproduktivní a špatné. Měli by se navzájem doplňovat. V době míru jsou k vytvoření referenčních databází zapotřebí vysoce výkonná zařízení. MCA tento problém neřeší. A ti velcí mohou. Dříve, ve zvláštním období, tedy před válkou, se podle stávajících kánonů počítalo s vybudováním orbitální skupiny na úkor střeliva do kosmických lodí. Ale to už mnoho let neexistuje, prostě není čím doplnit orbitální skupinu. Měla by tam však být munice. Protože když je nutné zadat potřebná data do map tras raket, hlavní rolí už není ani tak výkon, jako frekvence pozorování. Růst seskupení předpokládá nejen zvýšení počtu aparátů: 20–25–30 … Žádná ekonomika to nevydrží. To znamená, že množství musí být přesně vypočítáno. Vojenské službě bude vyhovovat doba pozorování od dvou do tří hodin.
Je nutné co nejvíce zjednodušit design, snížit náklady na výrobky a využít k tomu komerční nabídky. Jak ukazuje zkušenost s místními konflikty, jejich trvání je od týdne do roku. To znamená, že doba aktivní existence MCA musí být přiměřená. Hlavní věc je zabránit situaci, kdy připravenost ke spuštění bude zajištěna pouze do konce nepřátelských akcí.
K tomu je ale zapotřebí vyvinout vhodný koncept. Přípravné období pro spuštění takových zařízení od přijetí příkazu je týden. Podle názoru vývojářů by bylo vhodné:
- vytvořit koncept operativního budování schopností orbitální konstelace ve zvláštním období při zachování požadavků na užitečné zatížení pro tento standard (měly by být použitelné pro velké i malé kosmické lodě);
- vyvinout jednotné požadavky na technologii výroby kosmických lodí, které zajistí jejich zrychlené uvolnění;
- vytvářet jednotné vesmírné platformy s modulární architekturou a automatizovanými rozhraními pro zrychlenou integraci do vesmírných systémů (aby všichni vývojáři měli jasnou představu o tom, jak a z čeho zařízení vyrobíme);
- zavést ruská rozhraní, která zajistí fungování vesmírných platforem za různých podmínek.
Konečně by bylo správné shromáždit odbornou komunitu, včetně zástupců komplexu obranného průmyslu a objednávkových orgánů, aby rozhodli o použití takového víceúčelového společného seskupení kosmických lodí ve zvláštním časovém období.
Dokud nebudou implementovány výše uvedené přístupy, neobjeví se na ruských vesmírných drahách nic nového.
