Малките космически кораби могат повече
Въпреки съперничеството на водещите космически сили в разработването на ракети-носители с голям капацитет, в близко бъдеще малки и свръхмалки космически кораби (SSC) ще се развият бързо. Какви задачи ще решат?
В условия на задръстване в околоземното пространство, залогът на малкия космически кораб може да се окаже много обещаващ. И не само защото са няколко пъти по-евтини от многотонните двигатели, а ефективността им е не по-малка.
Чудовища в орбита
Едно от най -важните направления в развитието на системите за малки космически кораби е информационното осигуряване на войските. Русия беше първата от страните, поставили съответното оборудване на борда на свръх малък космически кораб. През 1995 г. това направление е подкрепено и, както се казва, благословено от командващия Военно-космическите сили (1989-1992), генерал-полковник Владимир Иванов. За изпълнението на плана се събра група млади учени под ръководството на генерал -майор Вячеслав Фатеев.
Малки космически кораби могат да бъдат създадени в стените на университет
Снимка: bmstu.ru
Какво общо има малкият космически кораб с информационното осигуряване на сухопътните войски и космическата отбрана? Факт е, че всяка традиционна космическа система има своите плюсове и минуси. В края на краищата не без основание развитието на орбиталните апарати протича с постоянно увеличаване на размера и теглото - това се изисква от оборудването, поставено върху тях. Вземете оптично-електронни разузнавателни спътници. Тяхната резолюция е пропорционална на диаметъра на обектива на бордовия телескоп. Оптиката, даваща приемливи резултати за разузнаване, има маса от три до пет тона. Сателитите, оборудвани с такова оборудване, произвеждат добри изображения. Но поради икономически причини много малко такива космически кораби се изстрелват и те физически не могат да бъдат в правилната точка на орбитата, за да контролират ситуацията в произволно избрана зона. Или трябва да има много такива разузнавателни спътници, или ще трябва да приемете, че управлението от космоса на определено бойно поле е възможно в най -добрия случай два или три пъти на ден. Освен това дешифрирането на космически изображения за разпознаване на целта изисква като правило голяма инвестиция на време, което е неприемливо в условията на война.
Електронното разузнаване също поставя сериозни изисквания към превозното средство: за да се увеличи разделителната способност, бордовите приемници трябва да бъдат разпръснати доколкото е възможно, но има ограничение - размерите на сателита.
Космическото радарно разузнаване, основано на т. Нар. Принцип на монолокация, има свои изисквания. Тук е необходимо повече енергия от бордовата система за захранване, което увеличава натоварването. В допълнение, такава система осигурява само един ъгъл на наблюдение и е лесно да го заблудите, като използвате фалшиви цели под формата на най -простите ъглови отражатели.
Направете място на "децата"!
Оказва се, че с традиционните методи за космическо разузнаване космически кораб не може да бъде малък по дефиниция. Това означава, че е дошъл моментът да се възприемат други методи. На форума „Армия -2015“те бяха посветени на „кръглата маса“„Малките космически кораби - инструмент за решаване на проблеми на космическата отбрана“.
Първата област е мултиспектрално проучване. Според Вячеслав Фатеев с телескоп с минимален диаметър можем, както се казва, да покрием целта и да направим снимка с ниска разделителна способност. Но ако добавим към това мултиспектрален портрет на целта, тогава с помощта на бордовия компютър ще получим висококачествено изображение в реално време. Оптична разузнавателна система без голям телескоп се оказва доста компактна, а скоростта на обработка на сигнала по съвременни средства е висока. Проведените експерименти са показали обещаващи резултати, но те все още не са заявени от Министерството на отбраната. Но в САЩ на този принцип вече е създаден космическият кораб за информационна поддръжка на бойното поле TACSAT.
Второто направление е развитието на електронното разузнаване. С разстоянието между спътниците 10-50 километра, разделителната способност на космическата система се увеличава стотици пъти поради увеличаването на базата за измерване. Изчислени са параметрите на космическия кораб, необходими за тези цели. Тежи само 100 килограма. А система от три или четири такива малки космически кораба ще може да осигурява двустранна комуникация на бойното поле, наблюдение на превозни средства, територия, атмосфера … Точността на определяне на координатите е метри. Днес такава система е много търсена от ракетните войски и артилерията. Но за да получим поръчка за това, отново трябва сериозно да работим с Министерството на отбраната.
Що се отнася до радара, експертите проучиха възможността за радио осветяване на целта от трети страни или облъчването й от други спътници - сякаш отстрани. Какво прави?
„Един спътник от клъстера с предавател облъчва земната повърхност и целите, а леките спътници, разположени до него (без предаватели и мощни системи за захранване), получават сигнал за реакция“, обяснява Фатеев, „и изграждат радио изображения на тези цели. Нещо повече, в клъстера получаваме не едно, а няколко радио изображения едновременно, което елиминира възможността за смущения и отваря възможността за отваряне на маскирани цели."
Учените проведоха експеримент върху радиоосветението на целта с помощта на космически кораб GLONASS. Сигналът беше слаб. Независимо от това, седем радио изображения на наблюдаваната цел бяха синтезирани с осветяване от седем спътника наведнъж. Това се превърна в нова посока на работа. Съдейки по публикациите в чуждестранната преса, те се интересуват от експеримента в чужбина. Европейската космическа агенция възнамерява да го повтори. Но каквото и да успеят, тук бяхме първите.
Пазене на орбиталните граници
За информационно подпомагане на войските е важно да се реши не само проблемът с оперативното свързване на субединици в зоната на военен конфликт, но и проблемът с глобалната оперативна комуникация на отдалечени военни групировки (групи морски кораби, авиационни групировки) с централното военно командване. Както показва вътрешният и чуждестранният опит, всички тези проблеми са сравнително прости и стабилни за решаване с помощта на нискоорбитални групи от комуникации на малки космически кораби.
Друга важна област на информационна подкрепа за войските е глобалният контрол на времето в зоните на бойни операции и районите на преразпределение на войските. Това също е по силите на групировките на ICA. Нашият и чуждестранен опит показа това.
Друго направление е подобряването на космическия ешелон на региона на Източен Казахстан. Тук, според Вячеслав Фатеев, първото и най -успешно приложение на малкия космически кораб е развитието на системата за управление на космоса (OMSS). В орбита са поставени редица спътници с напречно поле. Моделирането предполага, че само осем космически кораба в съзвездието ще позволят да се изясни целта на всеки нов обект в рамките на половин час. Сега в наземните оптоелектронни и радарни системи това отнема няколко часа.
Друго предимство при създаването на такъв космически ешелон е, че нямаме наземни съоръжения, които да наблюдават орбити с наклон под 30 градуса. Те не са достъпни за нас, но тази система ще направи задачата разрешима.
Възможно е да се разшири космическият ешелон на SKKP и чрез създаване на средства за електронно разузнаване. За тази цел малките космически кораби са оборудвани с електронни прехващачи. В резултат на това става възможно да се наблюдават в световен мащаб всички геостационарни комуникационни системи, които преди това не са били достъпни за контрол.
Друг проблем, който аерокосмическата отбрана ще трябва да реши в близко бъдеще, е борбата срещу т. Нар. Инспекционни спътници. Знаем, че американците ги използват. Публикувани са данни за създаването и изстрелването на геостационарна орбита на два малки спътника с тегло около 220 килограма. Целта е да се контролира работата на техния геостационарен космически кораб. Тези две превозни средства на орбита обаче се движат или в едната, или в другата посока в зоната на покритие както на американския, така и на нашия геостационарен космически кораб. Много е трудно да ги забележим от Земята, но нашата SKKP успя да го направи.
Може ли MCA да бъде още по -малък? Има изчисления: с размер 0,4 метра звездната величина на MCA ще бъде приблизително M18. И ако е още по -малък, тогава сателитът става неразличим от Земята и е практически невъзможно да се борим с подобна „невидимост“. Какво да правя?
„Едно от най -важните направления в развитието на малки космически кораби е проверката на геостационарната орбита“, смята Фатеев. - Ако успеем, това ще бъде успех. Но за това имаме нужда от собствени сателити за инспекция."
Следващата най -трудна област са системите за откриване на космоса за хиперзвукови самолети (GZVA). Това е едно от най -опасните и сериозни оръжия, което лети на средна надморска височина (от 20 до 40 км и дори по -високи). Изглежда, и не сателит, но не и самолет. Скорости - над 5 маха. Не всяка радарна станция е в състояние да открие. И все пак руската система за управление на космоса, която има малък космически кораб, ще може да вижда такива хиперзвукови превозни средства. Тъй като те се нагряват до 1000 градуса и създават около тях плазмено поле, са необходими само девет малки космически кораба, които да „покрият“GZVA.
И накрая, е необходимо да се създаде група за оперативен контрол на йоносферата, включително в циркумполярната област. Това е изключително важно, особено при решаване на проблеми за повишаване на точността на GLONASS. Грешките при определяне на координатите са все още значителни днес и до 2020 г. те трябва да бъдат значително намалени. Това е необходимо и във връзка с въвеждането в експлоатация на радиолокационни съоръжения над хоризонта на системата за аерокосмическа отбрана. Без задълбочени познания за свойствата на йоносферата няма да можем да решим проблема с точното определяне на координатите на радарните цели. Задачата е доста разрешима с помощта на групиране на малки йоносферни устройства за наблюдение.
Проблемът с непрекъснатия радиационен мониторинг в околоземното пространство също не е отстранен от дневния ред.
Универсален инструмент
Както виждаме, за да се решат най-различни задачи, включително и тези, които стоят пред войските, е необходимо да се разработи система за многостранна информационна поддръжка. Това не означава, че всяка от 10-12 системи, обсъдени по -горе, изисква отделно групиране. Ще бъде твърде скъпо. Според Фатеев всичко това може и трябва да се комбинира в една група, основата на която е взаимната радио комуникация между всички най -близки малки космически кораби, които създават мрежата. Всеки вижда съсед по канала с милиметрова вълна и предава своята информация чрез него.
В същото време се решава най -важната задача - създаването на глобална система за предаване на информация между всякакви наземни и космически потребители. Ако това бъде постигнато, тогава информация от всеки малък космически кораб може да бъде предадена до желаната точка на Земята, независимо дали става дума за сигнали за бойно управление от командир на подчинен или разузнаване от други превозни средства. Освен това, поради постоянното присъствие на един или три малки космически кораба в зоната на видимост на потребителя (централно военно командване), разузнавателната информация се предава в реално време отвсякъде.
По този начин едно универсално съзвездие с множество сателити решава проблемите с осигуряването на глобални комуникации, цялостно оперативно разузнаване на театъра на военните действия и околоземното пространство, пълен контрол върху гравитационното поле на Земята (за съжаление Русия сега остава без орбитални геодезически системи) и времето … военни и за мирни цели. Освен това най -интересното гражданско заявление ще засегне всеки от нас. Става дума за осъществяването на идеята за „Космическия интернет“. Някои държави вече изграждат такива проекти. "Космическият интернет" ще номинира Русия сред най -информационно развитите страни.
„Остава да убедим нашия военен клиент в ефективността на предложената универсална единна система за малки космически кораби с двойна употреба“, обобщава Фатеев. - Разбира се, има проблеми. Необходимо е да се разработят напълно нови информационни и космически технологии. Освен това, колкото по -малък е космическият кораб, толкова по -кратък е неговият орбитален живот. Следователно ще бъде необходимо да се предвиди или увеличаване на височината на орбитата, или навременна подмяна на малкия космически кораб. Освен това е необходима икономическа оценка на единната система, която се създава, за да се разбере колко полезна ще бъде тя за държавата “.
Кой ще формулира техническото задание?
Един от проблемите е, казват експертите, че клиентът, тоест Министерството на отбраната, няма опит в създаването и използването им. Второто препятствие е липсата на тактически и технически изисквания за такива малки космически кораби. Досега никой не е казал ясно и точно какъв трябва да бъде ТЗ.
Разбира се, има съответни институции, изследователски институти и взаимосвързани стандарти. „В съответствие с международната класификация MCA се подразделят на устройства от 500 до 100 килограма, от 100 до 10 килограма, от 10 до 1 килограм, от килограм до 100 грама“, припомня Владимир Летунов, генерален директор на Интегрираното развитие на Технологии NCCI. - Размерът на устройствата също има значение. Обекти с диаметър по -малък от 10 сантиметра не се идентифицират чрез радиоуправление и те могат да се видят през оптиката само на определени височини."
Има разбиране, че трябва да се разработи единна платформа за такива малки космически кораби. Но планът все още не е конкретизиран. Базите, върху които е изградено групирането, са ясни, има набор от класификатори, ограничения и компоненти. Според Летунов в обозримо бъдеще 90 процента от космическите кораби ще бъдат от малък клас, като бъдещето е зад тях.
Заместник главен дизайнер на НПО на име Лавочкин Николай Клименко обясни, че тяхната компания отдавна и целенасочено е работила по създаването на MCA и има съответна основа. Създадена е модифицираната космическа платформа "Карат-200". На негова основа се предлагат приложни научни и технически решения. Редица експериментални превозни средства вече са били в космоса. Има проекти на други космически кораби от този тип за решаване на приложни проблеми в интерес на военните. Министерството на отбраната обаче все още не е дало разрешение за производство.
Колбите с прах са празни
Има ли Русия концепция за изстрелване и използване на малки космически кораби? Уви … Въпреки че за първи път беше внесено предложение за използване на малкия космически кораб, повтаряме, от бившия командир на Военно-космическите сили генерал-полковник Владимир Иванов. Идеята му беше, че големите сателити са за висшето ръководство, MCA е за групиране на войски. Беше преди 20 години, но концепцията така и не беше реализирана. Защо?
Изискваха се конкретни случаи. По -специално, серия от малки радарни апарати е планирана под кодовото име "Condor". Те не са разработени. Сега само едно от тези превозни средства е в орбита. Защо не се получи? Защото противопоставянето на големи и малки космически кораби е контрапродуктивно и погрешно. Те трябва да се допълват взаимно. В мирно време са необходими високопроизводителни устройства за формиране на референтните бази данни. MCA не решава този проблем. А големите могат. По -рано, в специален период, тоест преди войната, според съществуващите канони се е предвиждало изграждането на орбиталната група за сметка на боеприпасите на космическите кораби. Но той не съществува от много години, просто няма нищо, което да попълни орбиталната група. Трябва обаче да има боеприпаси. Защото когато се наложи да въведете необходимите данни в картите на маршрута на ракетата, основната роля вече не е толкова производителността, колкото честотата на наблюдение. Нарастването на групирането предполага не просто увеличаване на броя на апаратите: 20–25–30 … Никоя икономика не може да устои на това. Това означава, че количеството трябва да бъде точно изчислено. Период на наблюдение от два до три часа ще отговаря на военното ведомство.
Необходимо е да се опрости максимално дизайна, да се намалят разходите за продукти, като се използват търговски оферти за това. Както показва опитът от локални конфликти, тяхната продължителност е от седмица до година. Това означава, че периодът на активно съществуване на MCA трябва да бъде съизмерим. Основното е да се предотврати ситуация, при която готовността за изстрелване ще бъде осигурена само до края на военните действия.
Но това изисква разработването на подходяща концепция. Периодът на подготовка за пускане на такива устройства от получаването на командата е седмица. Според разработчиците би било препоръчително:
- да се създаде концепция за оперативно изграждане на способностите на орбиталното съзвездие в специален период, като същевременно се поддържат изискванията за полезен товар за този стандарт (те трябва да бъдат приложими както за големи, така и за малки космически кораби);
- да се разработят единни изисквания за технологията на производство на космически кораби, които да гарантират ускореното им освобождаване;
- за създаване на унифицирани космически платформи с модулна архитектура и автоматизирани интерфейси за ускорена интеграция в космическите системи (така че всички разработчици да имат ясна представа как и от какво ще направим устройството);
- да се въведат руски интерфейси, които да гарантират функционирането на космическите платформи при различни условия.
И накрая, би било редно да се събере експертна общност, включваща представители на комплекса от отбранителната промишленост и поръчващи органи, за да се вземе решение за използването на такава многофункционална съвместна група от космически кораби в специален период от време.
Докато гореспоменатите подходи не бъдат приложени, нищо ново няма да се появи в руските космически орбити.