Кіші ғарыш аппараттары көп нәрсені жасай алады
Жеткілікті ғарыштық державалардың жоғары қуатты ұшыру қондырғыларын жасаудағы бәсекелестігіне қарамастан, жақын арада шағын және ультра шағын ғарыш аппараттары (ӘҚК) тез дамитын болады. Олар қандай міндеттерді шешеді?
Жерге жақын кеңістіктегі кептеліс жағдайында шағын ғарыш кемесінің үлесі өте перспективалы болып шығуы мүмкін. Және олар көп тонналық қозғалтқыштарға қарағанда бірнеше есе арзан болғандықтан ғана емес, олардың тиімділігі де кем емес.
Орбитадағы құбыжықтар
Шағын ғарыш аппараттарының жүйесін дамытудың маңызды бағыттарының бірі - әскерлерді ақпараттық қамтамасыз ету. Ресей ультра шағын ғарыш кемесінің бортына тиісті жабдықты орналастырған елдердің бірі болды. 1995 жылы бұл бағыт әскери ғарыш күштерінің қолбасшысы (1989-1992 жж.), Генерал-полковник Владимир Ивановтың қолдауымен және айтқандай батасын алды. Жоспарды жүзеге асыру үшін генерал -майор Вячеслав Фатеевтің басшылығымен бір топ жас ғалымдар жиналды.
Шағын ғарыш кемесін университет қабырғасында жасауға болады
Фото: bmstu.ru
Шағын ғарыш кемесінің жердегі әскерлер тобын ақпараттық қамтамасыз етуге және аэроғарыштық қорғанысқа қандай қатысы бар? Шындығында, әрбір дәстүрлі ғарыштық жүйенің жақсы және жаман жақтары бар. Өйткені, орбиташылардың дамуы көлем мен салмақтың үнемі өсуімен жүруі бекер емес - бұл оларға орналастырылған жабдықты қажет етті. Оптикалық-электронды барлау спутниктерін алыңыз. Олардың ажыратымдылығы борттық телескоптың линза диаметріне пропорционалды. Барлауға қолайлы нәтиже беретін оптика массасы үштен бес тоннаға дейін. Мұндай қондырғылармен жабдықталған спутниктер жақсы суреттер шығарады. Бірақ экономикалық себептерге байланысты мұндай ғарыш аппараттары өте аз ұшырылады, және олар физикалық түрде ерікті түрде таңдалған аймақтағы жағдайды бақылау үшін орбитаның дұрыс нүктесінде бола алмайды. Немесе мұндай барлау спутниктері көп болуы керек, немесе сіз белгілі бір ұрыс алаңында ғарыштан бақылауды күніне екі -үш рет жасауға болатынын қабылдауға тура келеді. Сонымен қатар, мақсатты тану үшін ғарыштық суреттерді шифрлау, әдетте, үлкен уақытты қажет етеді, бұл соғыс жағдайында қолайсыз.
Электрондық интеллект тасымалдаушы көлік құралына да үлкен талаптар қояды: ажыратымдылықты жоғарылату үшін борттық қабылдағыштарды мүмкіндігінше тарату керек, бірақ шегі бар - спутниктің өлшемдері.
Монолокация принципі деп аталатын ғарыштық радарлық барлаудың өзіндік талаптары бар. Мұнда бортты электрмен жабдықтау жүйесінен көбірек қуат қажет, бұл жүктемені арттырады. Сонымен қатар, мұндай жүйе тек бір ғана бақылау бұрышын қамтамасыз етеді және қарапайым бұрыштық рефлекторлар түрінде жалған нысандарды қолдану арқылы оны алдау оңай.
«Балаларға» жол ашыңыз!
Ғарышты барлаудың дәстүрлі әдістерімен ғарыш кемесі анықтамасы бойынша кіші бола алмайды екен. Бұл басқа әдістерді қолданатын уақыт келді дегенді білдіреді. Армия -2015 форумында олар «Шағын ғарыш аппараттары - аэроғарыштық қорғаныс мәселелерін шешу құралы» «дөңгелек үстеліне» арналды.
Бірінші бағыт - мультипектрлі барлау. Вячеслав Фатеевтің айтуынша, диаметрі минималды телескоппен біз айтқандай нысанды жауып, ажыратымдылығы төмен суретке түсіре аламыз. Егер біз бұған нысананың мультиспектрлік портретін қосатын болсақ, онда борттық компьютерді қолдана отырып, біз нақты уақыт режимінде жоғары сапалы сурет аламыз. Үлкен телескопсыз оптикалық барлау жүйесі өте ықшам болып шығады және сигналды заманауи құралдармен өңдеу жылдамдығы жоғары. Жүргізілген эксперименттер перспективалы нәтижелер көрсетті, бірақ оларды Қорғаныс министрлігі әлі талап еткен жоқ. Бірақ АҚШ -та осы принцип бойынша TACSAT ұрыс алаңын ақпараттық қамтамасыз етуге арналған ғарыш аппараты жасалды.
Екінші бағыт - электронды интеллекті дамыту. Жер серіктері арасындағы қашықтық 10-50 шақырым болғанда, өлшеу базасының ұлғаюына байланысты ғарыштық жүйенің ажыратымдылығы жүздеген есе артады. Осы мақсаттарға қажетті ғарыш кемесінің параметрлері есептелген. Оның салмағы небәрі 100 келі. Ал осындай үш -төрт ғарыш аппараттарынан тұратын жүйе ұрыс алаңында дуплексті байланысты қамтамасыз етуге, көліктерді, аумақты, атмосфераны бақылай алады … Координаттарды анықтау дәлдігі - метр. Бүгінде мұндай жүйеге зымыран күштері мен артиллерия үлкен сұранысқа ие. Бұған тапсырыс алу үшін біз қайтадан Қорғаныс министрлігімен байыпты жұмыс жасауымыз керек.
Радарға қатысты сарапшылар объектіні үшінші жақтан радио сәулелендіру немесе оны басқа спутниктерден сәулелендіру мүмкіндігін зерттеді. Ол не істейді?
«Кластердің бір спутнигі таратқышы бар жер бетін және нысандарды сәулелендіреді, ал оның жанында орналасқан жеңіл спутниктер (таратқыштар мен қуатты қоректендіру жүйелері жоқ) жауап сигналын алады», - деп түсіндіреді Фатеев.. Сонымен қатар, кластерде біз бірден емес, бірнеше радио кескінін аламыз, бұл кедергі мүмкіндігін жоққа шығарады және бетперде нысандарын ашу мүмкіндігін ашады ».
Ғалымдар ГЛОНАСС ғарыш аппараттарын қолдана отырып, мақсатты радио жарықтандыруға эксперимент жүргізді. Сигнал әлсіз болды. Соған қарамастан, байқалған нысананың жеті радиобейне бірден жеті спутниктен жарықтандырумен синтезделді. Бұл жұмыстың жаңа бағытына айналды. Шетелдік баспасөздегі жарияланымдарға қарағанда, олар шетелдегі экспериментке қызығушылық танытты. Еуропалық ғарыш агенттігі оны қайталауға ниетті. Бірақ олар қандай жетістікке жетсе де, біз бірінші болдық.
Орбиталық шекараны қорғау
Әскерлерді ақпараттық қамтамасыз ету үшін тек әскери қақтығыс аймағындағы бөлімшелердің жедел өзара байланысы мәселесін ғана емес, сондай -ақ шалғайдағы әскери топтардың (теңіз кемелерінің топтары, авиациялық топтардың) жаһандық жедел байланыс мәселесін шешу маңызды.) орталық әскери қолбасшылықпен. Отандық және шетелдік тәжірибе көрсеткендей, бұл мәселелердің барлығы салыстырмалы түрде қарапайым және тұрақты болып табылады, олар кіші ғарыш аппараттарының төмен орбиталық топтамаларының көмегімен шешіледі.
Әскерлерді ақпараттық қамтамасыз етудің тағы бір маңызды бағыты - жауынгерлік операциялар мен әскерлерді қайта орналастыру аймақтарындағы ауа райын жаһандық бақылау. Бұл сонымен қатар ICA топтарының құзырында. Біздің және шетелдік тәжірибе осыны көрсетті.
Тағы бір бағыт - Шығыс Қазақстан облысының ғарыш эшелонын жетілдіру. Бұл жерде, Вячеслав Фатеевтің айтуынша, шағын ғарыш аппаратын бірінші және ең сәтті қолдану - ғарыштық басқару жүйесін (OMSS) жасау. Орбитаға көптеген жерсеріктік спутниктер орналастырылған. Модельдеу шоқжұлдыздағы сегіз ғарыш аппараты жарты сағат ішінде кез келген жаңа объектінің нысанын анықтауға мүмкіндік береді деп болжайды. Енді жердегі оптоэлектронды және радиолокациялық жүйелерде бұл бірнеше сағатты алады.
Мұндай ғарыштық эшелон құрудың тағы бір артықшылығы-бізде 30 градустан төмен көлбеу орбиталарды бақылайтын жердегі қондырғылар жоқ. Олар бізге қол жетімді емес, бірақ бұл жүйе тапсырманы шешуге мүмкіндік береді.
ОҚКП ғарыштық эшелонын электронды барлау құралдарын құру арқылы кеңейтуге болады. Ол үшін шағын ғарыш аппараттары электронды ұстағыштармен жабдықталған. Нәтижесінде, бұрын бақылау үшін қол жетімсіз болған барлық геостационарлық байланыс жүйелерін байқауға болады.
Жақын арада аэроғарыштық қорғаныс шешуге тура келетін тағы бір мәселе-инспекциялық спутниктермен күрес. Біз американдықтардың оларды қолданатынын білеміз. Массасы шамамен 220 келі болатын екі кіші жер серігін геостационарлық орбитаға құру және шығару туралы мәліметтер жарияланды. Мақсат - олардың геостационарлық ғарыш аппараттарының жұмысын бақылау. Алайда, орбитадағы бұл екі көлік бір бағытта немесе басқа бағытта американдық және біздің геостационарлық ғарыш аппараттарының қамту аймағында қозғалады. Оларды Жерден байқау өте қиын, бірақ біздің ОҚКП мұны істей алды.
MCA одан да кіші болуы мүмкін бе? Есептеулер бар: өлшемі 0,4 метр, MCA жұлдыздық шамасы шамамен M18 болады. Ал егер ол одан да кіші болса, онда спутник Жерден ерекшеленбейді және мұндай «көрінбеуімен» күресу іс жүзінде мүмкін емес. Не істеу?
«Шағын ғарыш аппараттарын дамытудың маңызды бағыттарының бірі - геостационарлық орбитаны тексеру», - деп санайды Фатеев. - Егер біз мұны жасай алсақ, онда бұл сәттілік. Бірақ бұл үшін бізге инспекциялық спутниктеріміз қажет ».
Келесі қиын сала - гиперзонды ұшақтарға арналған ғарышты анықтау жүйесі (GZVA). Бұл орташа биіктікте (20 -дан 40 км -ге дейін және одан да жоғары) ұшатын ең қауіпті және ауыр қарудың бірі. Бұл спутник емес, ұшақ емес сияқты. Жылдамдық - Mach 5 -тен жоғары. Әрбір радиолокациялық станция анықтауға қабілетті емес. Және де, шағын ғарыш аппараты бар ресейлік ғарыштық басқару жүйесі мұндай гиперсониялық машиналарды көре алады. Олар 1000 градусқа дейін қызады және айналасында плазмалық өріс құратындықтан, ГЗВА -ны «жабу» үшін тек тоғыз шағын ғарыш аппараты қажет.
Ақырында, ионосфераны, оның ішінде циркульполярлық аймақты жедел басқару тобын құру қажет. Бұл өте маңызды, әсіресе ГЛОНАСС дәлдігін арттыру мәселелерін шешу кезінде. Координаттарды анықтаудағы қателіктер бүгінгі күні де маңызды болып табылады және 2020 жылға қарай оларды айтарлықтай азайту қажет. Бұл аэроғарыштық қорғаныс жүйесінің көкжиектен тыс радиолокациялық қондырғыларының пайдалануға берілуіне байланысты қажет. Ионосфераның қасиеттерін терең білмейінше, радарлық нысандардың координаттарын дәл анықтау мәселесін шеше алмаймыз. Шағын ионосфералық бақылау қондырғыларының көмегімен тапсырманы шешуге болады.
Жерге жақын кеңістіктегі радиациялық үздіксіз бақылау мәселесі де күн тәртібінен түскен жоқ.
Әмбебап құрал
Көріп отырғанымыздай, әр түрлі міндеттерді шешу үшін, оның ішінде әскерлер алдында тұрған міндеттерді шешу үшін мультисеріктік ақпараттық қолдау жүйесін әзірлеу қажет. Бұл жоғарыда талқыланған 10-12 жүйенің әрқайсысы жеке топтауды қажет етеді дегенді білдірмейді. Бұл тым қымбат болады. Фатеевтің айтуынша, мұның бәрі бір топқа біріктірілуі мүмкін және болуы керек, оның негізі - бұл желі құратын барлық жақын орналасқан шағын ғарыш аппараттары арасындағы өзара радиобайланыс. Барлығы миллиметрлік толқындық арнадан көршісін көреді және ол арқылы өз ақпаратын береді.
Бұл ретте ең маңызды міндет шешілуде - кез келген жерүсті және ғарыштық тұтынушылар арасында ақпарат берудің жаһандық жүйесін құру. Егер бұған қол жеткізілсе, онда кез келген шағын ғарыш кемесінен ақпарат Жердегі қажетті нүктеге берілуі мүмкін, мейлі ол командирден бағынушыға жауынгерлік басқару сигналдары болсын, не басқа көліктерден барлау. Оның үстіне, тұтынушының көріну аймағында бір немесе үш шағын ғарыш кемесінің үнемі болуына байланысты (орталық әскери басқару) барлау ақпараты кез келген жерден нақты уақыт режимінде беріледі.
Осылайша, біртұтас әмбебап спутниктік шоқжұлдыз ғаламдық байланысты қамтамасыз ету, операциялар театры мен жер маңындағы кеңістікті жедел барлау, Жердің тартылыс өрісін толық бақылау мәселелерін шешеді (өкінішке орай, Ресей қазір орбиталық геодезиялық жүйесіз қалды) және ауа райы … әскери, және бейбіт мақсатта. Сонымен қатар, ең қызықты азаматтық өтініш әрқайсымызға әсер етеді. Бұл «Ғарыштық интернет» идеясының жүзеге асуы туралы. Кейбір елдер қазірдің өзінде осындай жобаларды салып жатыр. «Ғарыштық Интернет» Ресейді ақпараттық дамыған елдердің қатарына қосады.
«Біздің әскери тапсырыс берушіні қосарланған шағын ғарыш аппараттарының ұсынылатын әмбебап біртұтас жүйесінің тиімділігіне сендіру қалады»,-деп түйіндейді Фатеев. - Әрине, проблемалар бар. Мүлдем жаңа ақпараттық -ғарыштық технологияларды дамыту қажет. Сонымен қатар, ғарыш аппараты неғұрлым кіші болса, оның орбиталық өмірі де соғұрлым қысқа болады. Сондықтан не орбитаның биіктігін ұлғайтуды, не кіші ғарыш аппаратын дер кезінде ауыстыруды қамтамасыз ету қажет болады. Сонымен қатар, оның мемлекет үшін қаншалықты пайдалы болатынын түсіну үшін құрылып жатқан бірыңғай жүйеге экономикалық баға беру қажет ».
Техникалық тапсырманы кім тұжырымдайды?
Мәселелердің бірі - сарапшылардың айтуынша, тапсырыс берушінің, яғни Қорғаныс министрлігінің оларды жасау мен қолдануда тәжірибесі жоқ. Екінші кедергі - мұндай шағын ғарыш аппараттарына тактикалық және техникалық талаптардың болмауы. Әзірге ешкім ТК қандай болу керектігін нақты және нақты айтқан жоқ.
Әрине, тиісті мекемелер, ғылыми -зерттеу институттары және өзара байланысты стандарттар бар. «Халықаралық классификацияға сәйкес МКА 500 -ден 100 келіге дейін, 100 -ден 10 келіге дейін, 10 -нан 1 келіге дейін, бір килограмнан 100 граммға дейін құрылғыларға бөлінеді», - деп еске алады интеграцияланған даму бас директоры Владимир Летунов. NCCI технологиялары. - Құрылғылардың көлемі де маңызды. Диаметрі 10 сантиметрден аз объектілер радиобақылау арқылы анықталмайды және оларды оптика арқылы тек белгілі бір биіктікте көруге болады ».
Мұндай шағын ғарыш аппараттары үшін біртұтас платформа жасау керек деген түсінік бар. Бірақ жоспар әлі нақтыланған жоқ. Топтастыру негіздері анық, жіктеуіштер, шектеулер мен компоненттер жиынтығы бар. Летуновтың айтуынша, жақын арада ғарыш аппараттарының 90 пайызы шағын класты болады, олардың болашағы артта қалады.
Атындағы NPO бас дизайнерінің орынбасары Лавочкин Николай Клименко олардың компаниясы МКА құру бойынша жұмысты ұзақ және мақсатты түрде жүргізгенін және тиісті негізі бар екенін түсіндірді. «Карат-200» модификацияланған ғарыш платформасы құрылды. Оның негізінде қолданбалы ғылыми -техникалық шешімдер ұсынылады. Бірқатар эксперименталды машиналар ғарышта болды. Әскерилер мүддесі үшін қолданбалы мәселелерді шешуге арналған осы типтегі басқа ғарыш аппараттарының жобалары бар. Алайда, Қорғаныс министрлігі әзірге өндіріске рұқсат берген жоқ.
Ұнтақ колбалары бос
Ресейде шағын ғарыш аппараттарын ұшыру мен қолдану тұжырымдамасы бар ма? Өкінішке орай … Кіші ғарыш кемесін қолдану туралы ұсыныс алғаш рет айтылғанмен, біз қайталап айтамыз, әскери ғарыш күштерінің бұрынғы қолбасшысы генерал-полковник Владимир Иванов. Оның идеясы үлкен спутниктер жоғары басшылыққа, MCA әскерлер тобына арналған. Бұл 20 жыл бұрын болды, бірақ тұжырымдама ешқашан жүзеге асырылмаған. Неге?
Нақты жағдайлар қажет болды. Атап айтқанда, «Кондор» кодтық атауымен шағын радар аппараттарының сериясы жоспарланды. Олар әзірленбеген. Қазір бұл көліктердің біреуі ғана орбитада. Неге ол жұмыс істемеді? Өйткені үлкен және кіші ғарыш аппараттарына қарама -қарсы тұру кері әсер етеді және қате. Олар бір -бірін толықтыруы керек. Бейбіт уақытта анықтамалық мәліметтер қорын қалыптастыру үшін жоғары өнімді құрылғылар қажет. MCA бұл мәселені шешпейді. Ал үлкендер алады. Бұрын, ерекше кезеңде, яғни соғысқа дейін, қолданыстағы канондар бойынша, ғарыш аппараттарының оқ -дәрілерінің есебінен орбиталық топты құру көзделді. Бірақ бұл көптеген жылдар бойы болған жоқ, орбиталық топты толықтыратын ештеңе жоқ. Дегенмен, оқ -дәрілер болуы керек. Өйткені ракеталық маршрут картасына қажетті мәліметтерді енгізу қажет болған кезде, басты рөл енді бақылау жиілігінде емес. Топтастырудың өсуі аппараттар санының көбеюін ғана болжайды: 20–25–30 … Ешбір экономика бұған төтеп бере алмайды. Бұл мөлшерді дәл есептеу керек дегенді білдіреді. Екі -үш сағаттық бақылау кезеңі әскери кафедраға сәйкес келеді.
Бұл үшін коммерциялық ұсыныстарды пайдалана отырып, дизайнды барынша жеңілдету, өнімнің өзіндік құнын төмендету қажет. Жергілікті жанжалдардың тәжірибесі көрсеткендей, олардың ұзақтығы бір аптадан бір жылға дейін. Бұл MCA -ның белсенді өмір сүру кезеңі сәйкес келуі керек дегенді білдіреді. Ең бастысы - соғыс қимылдары аяқталғанда ғана ұшыруға дайындық қамтамасыз етілетін жағдайдың алдын алу.
Бірақ бұл сәйкес тұжырымдаманы әзірлеуді қажет етеді. Команданы алғаннан бастап мұндай құрылғыларды іске қосуға дайындық кезеңі - бір апта. Әзірлеушілердің пікірінше:
- осы стандартқа пайдалы жүктеме талаптарын сақтай отырып, орбита шоқжұлдызының мүмкіндіктерін арнайы кезеңде жедел түрде құру тұжырымдамасын құру (олар үлкен және кіші ғарыш аппараттарына қолданылуы тиіс);
- ғарыш аппараттарын жасау технологиясына олардың жедел шығарылуын қамтамасыз ететін бірыңғай талаптарды әзірлеу;
- модульдік архитектурасы бар автоматтандырылған интерфейстері бар біртұтас ғарыштық платформалар құру үшін ғарыштық жүйелерге жылдам интеграциялану үшін (осылайша барлық әзірлеушілер құрылғыны қалай және неден жасайтынымызды нақты түсінуі үшін);
- ғарыш платформаларының әр түрлі жағдайда жұмыс істеуін қамтамасыз ететін ресейлік интерфейстерді енгізу.
Ақырында, арнайы уақыт аралығында ғарыш аппараттарының осындай көп мақсатты бірлескен топтамасын қолдану туралы шешім қабылдау үшін қорғаныс өнеркәсібі кешені мен тапсырыс беруші органдардың өкілдерін қамтитын сарапшылар қауымдастығын жинау дұрыс болар еді.
Жоғарыда аталған тәсілдер орындалмайынша, Ресейдің ғарыштық орбиталарында жаңа ештеңе пайда болмайды.
