Дальнейшее освоение космоса требует меньшего масштаба
Почему малые космические аппараты до сих пор в стадии разработки или внедрения. Эта проблема обсуждалась на форуме "Армия-2016".
МКА отвоевывают место под солнцем, опираясь на свои преимущества:
- высокая живучесть орбитальной группировки (ОГ) за счет ее структурной избыточности и пониженной заметности каждого объекта, а обеспечивающих наземных сил – благодаря мобильности;
- оперативность и скрытность развертывания;
- малые сроки разработки (один-два года против пяти – семи лет для больших КА);
- меньшие затраты на изготовление (в два – пять раз на килограмм веса);
- доставка разведывательной информации непосредственно на поле боя в реальном масштабе времени;
- запуск целой группой или как сопутствующей нагрузки к большому КА.
Вместе с тем при эксплуатации к МКА предъявляются серьезные требования. Среди них – внедрение технологий получения и обработки изображения, обеспечивающих точную геопривязку, и ряд других. Если эти требования соблюдаются, то МКА могут обеспечить:
- частую периодичность наблюдения стратегически важных районов;
- необходимую пропускную способность при передаче данных;
- получение изображения в различных диапазонах спектра;
- приемлемое линейное разрешение;
- продолжительный срок активного существования.
Для решения оборонных задач группировка МКА должна обладать возможностью оперативного развертывания. Это крайне востребовано на этапах разработки и планирования операций, особенно в активной фазе вооруженных конфликтов, когда необходимо в кратчайшие сроки анализировать обстановку, боевые возможности сил и средств противника. Значит, нужен соответствующий запас как МКА, так и средств их выведения.
Конечно, речь не идет о полном отказе от полновесных спутников. На них по-прежнему возложены решения главным образом стратегических задач, требующих высокой информативности и точности. Но пора взглянуть на проблему с другой стороны.
“Рано или поздно отечественная промышленность перейдет на малые размерности, так называемые гаражные технологии, что повлечет перестройку всех производственных процессов”
Космические системы наблюдения на основе МКА открывают новые подходы к обеспечению информационного превосходства над противником. На это обратил внимание президент. Выступая на совещании в Ижевске, Владимир Путин подчеркнул, что в России создается единая информационная система Вооруженных Сил, включающая получение разведданных и немедленное нанесение точечных ударов. Для этого нужна развернутая орбитальная группировка.
США еще во время "Войны в заливе" масштабно задействовали свои спутники, что обеспечило наступающим информационное превосходство в космосе, воздухе и на земле.
Попытки создания малоразмерных космических аппаратов у нас предпринимались. Но в силу дороговизны и технических проблем образцы, обладавшие незавидными ТТХ, широкого применения не нашли, и если сегодня задействованы, то крайне ограниченно.
В прошлые годы мы, с одной стороны, не уделяли этому направлению достаточно внимания, с другой – наша микроэлектронная промышленность находилась в стагнации. Экономические санкции усугубили ситуацию. "Проблемы с электронно-компонентной базой, к сожалению, пока не позволяют сделать такие аппараты, которые во всем устраивали бы военных специалистов по своим ТТХ", – констатирует подполковник Виталий Вараксин.
Сегодня стоит задача получения видовой информации приемлемого разрешения и высокой координатной точности. Для этого нужны соответствующие оптико-электронные средства. В принципе военным интересна любая полезная нагрузка, решающая задачи наблюдения объектов. Но соответствующая аппаратура не должна чересчур утяжелять КА. ОГ МКА требуют новых подходов к реализации всех составных частей космической информационной системы. Серьезный шаг в этом направлении, как ни странно, могут сделать малые предприятия.
Частник на орбите
Главный специалист РКК "Энергия" по направлению МКА Валерий Парфенов считает, что развитие технологий позволит уже в ближайшее время решать малым космическим аппаратам те же задачи, которые до сих пор ставились перед большими. За счет облегчения служебных систем при той же спецаппаратуре реально уменьшить общий вес полезной нагрузки в 20–30 раз. Более того, рано или поздно отечественная промышленность перейдет на малые размерности, так называемые гаражные технологии, что повлечет за собой перестройку производственных процессов. То есть крупные корпорации ждет болезненный процесс внедрения новшеств и сокращения штатов.
Один или несколько энтузиастов, считает Парфенов, могут произвести высокотехнологичный продукт из покупных комплектующих и материалов на элементарной производственной базе. Так может, поручить создание МКА коммерческим предприятиям в рамках государственно-частного партнерства? Ответ требует тщательной проработки. Но в любом случае создавать специализированную научно-производственную инфраструктуру на основе малых частных предприятий придется. Бюджетное финансирование не обеспечит венчурные разработки, о чем говорит, к примеру, опыт создания МКА на базе капсулы "Радуга".
Конструирование и выпуск маломерных спутников будут означать перестройку всей космической промышленности. Но это, как считают эксперты, позволит за три-четыре года создать орбитальную систему оперативного оптико-электронного наблюдения первого этапа. А за пять-шесть лет провести НИОКР и выйти на КА с массой около 200 килограммов и разрешением целевой аппаратуры 0,3 метра.
Исполнителем работ, с которого можно будет спросить за результат, станет – как вариант – создаваемый Центр компетенции, сертификации и производства малых технологий. И лучше, если он окажется под эгидой Минобороны РФ.
Без вложений, безусловно, не обойтись. Но надо понимать, что на технологии малой размерности – инновационные – в перспективе перейдет вся мировая космонавтика.
Коммерческая нагрузка
Своя точка зрения на проблему у представителя НПО им. Лавочкина Николая Клименко: "Из года в год мы остаемся на консервативных позициях в создании МКА и хотим получить сразу все – высокое разрешение, малый срок создания, экономию средств. Чем-то придется поступиться".
“Виталий Вечтомов:
«Если говорить о применении космической системы связи на основе МКА, то она может и не иметь коммерческого успеха. Интересно соединение военного и коммерческого предложений»”
Сказывается и инертность мышления некоторых руководителей, пока не готовых определиться с программой развития МКА. А ведь, например, в США оценили перспективу еще в 90-е годы, запустив малые космические аппараты в серию. Нашим оппонентам удалось обеспечить непрерывность наблюдения заданной точки поверхности Земли, а также добиться срока работы МКА от шести месяцев до года. Стоимость одного спутника опустилась до 200 тысяч долларов. В НАСА уже есть МКА и на солнечных батареях типа "Центурион". Они летают на высоте 18–25 тысяч метров и могут барражировать над заданными районами поверхности Земли.
“Николай Клименко:
«Из года в год мы остаемся на консервативных позициях в создании МКА и хотим получить сразу все: высокое разрешение, малый срок создания, экономию средств. Чем-то придется поступиться»”
По мнению Николая Клименко, не надо создавать с нуля новые предприятия, как это предлагает Валерий Парфенов. Рациональнее переформатировать те, что уже функционируют. "В НПО им. Лавочкина ведутся подобные разработки, например по МКА радиолокации и оптико-электронного наблюдения на базе платформы "Карат-200", хотя они предназначены для решения не военных, а научных задач, – поясняет Клименко. – Сегодня на них установлена так называемая мембранная оптика, которая фактически является аналогом радиотехнических антенн размером около 10 метров в диаметре. Изображение столь же четкое".
По заказу Минобороны был создан МКА, который получил хороший отзыв военного ведомства, но отмашка на запуск в серию так и не поступила. Видимо, необходимо продолжить научно-исследовательскую работу совместно с военными, другими заинтересованными структурами.
Эту идею поддерживает главный конструктор Виталий Вечтомов (МГТУ им. Н. Э. Баумана): "Если говорить о применении космической системы связи на основе МКА, то она может и не иметь коммерческого успеха. Основные потребители пользуются сотовой, радиорелейной и иными видами связи, а на островах народу мало. Поэтому интересным может быть лишь соединение военного и коммерческого предложений".
И все же космическая система связи имеет достоинства – она способна обеспечить непрерывное покрытие ста процентов территории Земли, обладает высокой помехозащищенностью. А значит, подходит для решения военных и государственных задач. Реализация проекта позволит в перспективе создать высокоскоростные линии связи (400 Мбит/сек).
В Европе одна из фирм предлагает сеть из 700 аппаратов весом не более 150 килограммов, но их производство достаточно дорогое. Наши разработки дешевле. Многое уже сделано: в МАИ – двигатель, в МГТУ им. Н. Э. Баумана – конструкция МКА и необходимые расчеты. Пройдены первые этапы испытаний аппарата. В течение трех лет реально сформировать группировку из ста МКА.
Один такой спутник обеспечит поток информации в 38 Мбит/сек, а "сбрасывать" вниз может до 400 Мбит/сек, обслуживая от 600 тысяч до миллиона абонентов. Современные технические решения, заложенные в конструкцию, позволят ему стабильно существовать на орбите около пяти лет.
Заделы "Арсенала"
Существующие и разрабатываемые радиолокационные средства пока неспособны вести постоянное наблюдение за всей акваторией Мирового океана. Для этого потребовалось бы огромное количество МКА. И тут без новых технологий не обойтись.
“Валерий Парфенов:
«Один или несколько энтузиастов могут произвести высокотехнологичный продукт из покупных комплектующих и материалов на элементарной производственной базе»”
Работы в этом направлении ведутся, в том числе в КБ "Арсенал" и Академии имени А. Ф. Можайского. Считается, что наибольших успехов здесь достигли англичане. "Однако у них получился грубый радиолокатор, который видит большой участок морской поверхности, работает фактически в режиме спектрометра и определяет степень ее взволнованности, – отмечает начальник отдела перспективного развития ФГУП "КБ "Арсенал" им. М. В. Фрунзе" Михаил Кислицкий. – Это важная задача, но мы хотели бы пойти дальше – обеспечить синтезирование апертуры и нормальную радиолокацию".
“Максим Пеньков:
«Активное развитие космонавтики в третьем тысячелетии будет неразрывно связано с применением малых и миниатюрных космических аппаратов. Уже есть отдельные прорывные результаты»”
Наиболее эффективным это будет на морской поверхности с практически однородной средой. В 2012–2013 годах в Санкт-Петербурге проведена НИР, которой доказано, что задача решаема. Реально создать бортовой радиолокатор синтезированной апертуры. Для него достаточно иметь разрешающую способность в сотни метров, зато удастся обеспечить продолжительность работы целевой аппаратуры – в режиме "от берега до берега". Подобный локатор будет контролировать судоходство в Мировом океане, ледовую обстановку, разливы углеводородов и решать специальные задачи.
Высота орбиты – 500 километров, две полосы обзора по 300 километров на одном МКА, оптимальная разрешающая способность – 300 метров. Скорость передачи целевой информации – 16 Мбит/сек. Площадь съемки одним КА – 200 миллионов квадратных километров, периодичность обзора – от 0 до 40 минут. При этом масса МКА не превысит 100 килограммов, а срок эксплуатации можно довести до семи лет.
Четверку таких аппаратов, а то и больше можно выводить одним пуском. Группировка будет состоять из 12 спутников и периодически наращиваться, поскольку МКА достаточно дешевы. Сегодня ни одна из существующих ОГ КА неспособна обеспечить подобный обзор.
Краткий итог: в ближайшее время Россия может создать систему, которая впервые обеспечит всепогодное круглосуточное наблюдение акватории Мирового океана с высокой периодичностью. Одновременно решаются и оборонные задачи: ведется космическая разведка, отслеживается местонахождение кораблей вероятного противника, обеспечивается возможность их уничтожения в любой момент. Система не определяет класс корабля, но в Минобороны есть системы, способные это сделать. Такие МКА можно применять для обзорного наблюдения, а информацию с них передавать на более мощные спутники для доразведки.
Начальник ВКА имени А. Ф. Можайского генерал-майор Максим Пеньков подчеркнул, что военные специалисты присмотрятся ко всем разработкам. Перспективные образцы, которые будут одобрены, включат в гособоронзаказ, они получат госфинансирование.
Повторим: при массовом производстве МКА сравнительно дешевы, используют типовые платформы, выводятся в космос носителями легкого класса либо большими группами, вплоть до десятков единиц, более тяжелыми ракетами. На орбите могут быть сформированы системы различного назначения, важнейшими свойствами которых станут непрерывность доступа, глобальность и высокое качество информационных услуг.
Однако спешка в этом вопросе не нужна. "Понятно, что активное развитие космонавтики в третьем тысячелетии будет неразрывно связано с применением малых и миниатюрных КА – микро- и наноспутников. Уже есть отдельные прорывные результаты и первые удачные опыты энтузиастов, – резюмирует Максим Пеньков. – Но на геостационарных орбитах необходимы все же большие аппараты. Чем выше масса, тем функциональнее целевая аппаратура, тем эффективнее они работают в точках стояния, которые определены в соответствии с международными соглашениями".
Задача российского ОПК – как можно скорее решить перечисленные проблемы. Дело – за инновационными разработками и конкретными предложениями, которые должны по-настоящему заинтересовать Министерство обороны и командование Вооруженных Сил.
Олег Фаличев
Опубликовано в газете "Военно-проышленный курьер" в выпуске № 39 (654) за 12 октября 2016 года
