Наноспутники скоро станут частью боевых систем наравне с беспилотниками
В США опубликован доклад с коммерческим прогнозом развития мирового рынка спутников военного назначения. В 2012 году этот сегмент космической отрасли оценивался в 11,8 млрд. долл. Авторы доклада считают, что он будет расти ежегодно на 3,9%. И в 2022 году достигнет 17,3 млрд. долл.
Следует заметить, что долговременные прогнозы в сфере космонавтики всегда отличались, мягко говоря, ненадежностью. На развитие отрасли очень сильно влияют политика и экономика. Нередко финансирование проектов зависит от амбиций руководства страны. А еще чаще – от состояния экономики. В кризис начинают экономить на самых затратных программах с долговременным циклом отдачи. И легче всего проводить секвестр именно малопонятных расходов на космос.
Но в последнее время в космонавтику вторгся более сильный фактор влияния – быстрая смена технологических поколений. Сейчас уже невозможно растягивать срок создания космического аппарата (АК) на 10–15 лет, что раньше было нормой. За это время аппарат успевает устареть, так и не приступив к работе. Подобное случилось с тяжелыми спутниками связи в конце ХХ века. Оптоволоконные линии связи, в короткий срок опутавшие весь мир, сделали дальнюю связь общедоступной, дешевой и надежной. В итоге десятки спутниковых транспондеров оказались не востребованы, что повлекло большие убытки.
Быстрая смена технологических поколений обусловила развитие основных тенденций в проектировании и производстве космических аппаратов – это миниатюризация, модульность, экономичность. Спутники становятся меньше размерами и массой, требуют меньших энергозатрат, при проектировании и изготовлении применяются готовые элементы и узлы, что во много раз сокращает сроки производства и его стоимость. Да и стоимость запуска легкого спутника обходится дешевле.
Навигация всюду
В настоящее время количество космических стартов в мире гораздо ниже, чем в 1970–1980-е годы. В первую очередь это обусловлено значительным повышением живучести КА. Нормальный срок работы спутников на орбите – 15–20 лет. Больше не требуется, поскольку спутник к этому времени неизбежно морально устареет.
Среди космических аппаратов военного назначения доля спутников связи составляет 52,8%, разведки и наблюдения – 28,4%, навигационные спутники занимают 18,8%. Но именно сектор навигационных спутников имеет устойчивую тенденцию к росту.
В настоящее время орбитальная группировка навигационных спутников США системы NAVSTAR GPS насчитывает 31 космический аппарат, все работают по предназначению. С 2015 года планируется замена группировки на спутники третьего поколения в рамках развития системы до уровня GPS III. ВВС США планируют приобрести в общей сложности до 32 космических аппаратов GPS III.
Роскосмос предполагает к 2020 году выйти на точность определения координат по системе ГЛОНАСС на менее чем в 10 см, сообщил глава ведомства Владимир Поповкин на заседании правительства РФ, где рассматривалась космическая программа до 2020 года. «Сегодня точность измерения – 2,8 метра, к 2015 году мы выходим на 1,4 метра, к 2020 году на 0,6 метра», – заявил руководитель Роскосмоса, отметив, что «с учетом тех дополнений, которые сегодня реализованы, по сути, это будет менее 10 сантиметров точность». Дополнения – это- наземные станции дифференциальной коррекции навигационного сигнала. Одновременно должна проходить замена нынешней орбитальной группировки ГЛОНАСС на космические аппараты следующего поколения, число которых будет доведено до 30.
Свою навигационную систему создает Евросоюз совместно с Европейским космическим агентством. Планировалось в 2014–2016 годах создать группировку из 30 КА – 27 работающих в системе и 3 резервных. В связи с экономическим кризисом эти планы могут сдвинуться на несколько лет.
Китайский спутник "Бэйдоу". Источник: kp.by |
В 2020 году КНР намерена завершить создание национальной системы спутниковой навигации «Бэйдоу». Система была запущена в коммерческую эксплуатацию 27 декабря 2012 года как региональная система позиционирования, при этом орбитальная группировка составляла 16 спутников. Это обеспечивало навигационный сигнал на территории Китая и сопредельных стран. В 2020 году должны быть развернуты 5 КА на геостационарной орбите и 30 спутников вне геостационарной орбиты, что позволит покрыть навигационным сигналом всю территорию планеты.
В июне 2013 года Индия намерена запустить с космодрома на острове Шрихарикота вблизи южной части побережья штата Андхра-Прадеш первый навигационный спутник своей национальной системы IRNSS (Indian Regional Navigation Satellite System). Вывод на орбиту будет осуществлен индийской ракетой-носителем PSLV-C22. Второй спутник планируется вывести в космос до конца 2013 года. Еще пять запустят в 2014–2015 годах. Таким образом будет создана региональная навигационная спутниковая система, покрывающая индийский субконтинент и еще около 1,5 тыс. км от его границ с точностью до 10 м.
Индийская ракета-носитель PSLV. Источник: Gestalt Publications |
Своим путем пошла Япония, создавая Quasi-Zenith Satellite System (QZSS, «Квазизенитная спутниковая система») – систему синхронизации времени и дифференциальной коррекции навигационного сигнала GPS для территории Японии. Эта региональная спутниковая система предназначена для получения более высокого качества позиционного сигнала при использовании GPS. Отдельно она не работает. Первый спутник Michibiki был выведен на орбиту в 2010 году. В ближайшие годы планируется вывести еще три. Сигналы QZSS будут покрывать Японию и западную часть Тихого океана.
Мобильник на орбите
Микроэлектроника, пожалуй, стала самым стремительно развивающимся направлением среди современных технологий. Samsung Electronics, Apple и Google буквально в ближайшие месяцы готовы представить «умные» часы-компьютер. Стоит ли удивляться, что космические аппараты становятся все миниатюрнее. Новые материалы и нанотехнологии делают космические приборы компактнее, легче и экономичнее в энергопотреблении. Можно считать, уже наступила эпоха малых космических аппаратов. В зависимости от веса они сейчас делятся на следующие категории: до 1 кг – «пико», до 10 кг – «нано», до 100 кг – «микро», до 1000 кг – «мини». Еще 10 лет назад микроспутники в 50–60 кг казались выдающимся достижением. Сейчас всемирный тренд – наноспутники. Их запущено в космос уже более 80 штук.
Так же как производство и разработка беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) ведутся во многих странах, которые раньше даже не помышляли о собственной авиапромышленности, так и конструирование наноспутников ведется сейчас во многих университетах, лабораториях и даже отдельными любителями. Тем более что стоимость таких аппаратов, собранных на основе готовых элементов, оказывается чрезвычайно низкой. Порой базой конструкции наноспутника служит обычный мобильный телефон.
Из Индии отправлен на орбиту смартфон, использованный в качестве основы экспериментального спутника Strand-1 в рамках проекта «Сат-смартфон». Спутник разработан в Великобритании совместно Космическим центром Университета Суррея (SSC) и компанией Surrey Satellite Technology (SSTL). Вес аппарата – 4,3 кг, размеры – 10х10х30 см. Помимо смартфона аппарат содержит обычный набор рабочих компонентов – системы энергопитания и управления. На первом этапе управлять спутником будет стандартный бортовой компьютер, затем эту функцию полностью возьмет на себя смартфон.
Операционная система Android с рядом специально разработанных приложений позволяет провести ряд экспериментов. С помощью приложения iTesa будут регистрироваться значения магнитного поля во время движения спутника. С помощью другого приложения встроенная камера станет делать снимки, которые будут передаваться для публикации в Facebook и Twitter. И это только малая часть исследовательской программы. Миссия продлится шесть месяцев. Возвращение на Землю не предусматривается. Космонавтика перестала быть уделом избранных.
Проекты наноспутников |
Самый важный вывод: военные и космические технологии уже не являются локомотивом развития гражданской промышленности. Как раз наоборот – гражданские наукоемкие разработки позволяют развиваться военно-космической технике. Доходы компаний, производящих товары массового спроса, многократно превышают доходы оборонных корпораций. Лидеры мировой электроники могут тратить миллиарды долларов на новые разработки. А сильная конкуренция заставляет делать все в кратчайшие сроки.
Наноспутники наступают
В 2005 году российский космонавт Салижан Шарипов с борта Международной космической станции просто метнул рукой в космос первый российский наноспутник ТНС-1. Аппарат весом в 4,5 кг был создан всего за год в РНИИ космического приборостроения на деньги предприятия. В сущности, что такое спутник? Это прибор в космосе!
Дешевый ТНС-1 в эксплуатации оказался вообще почти бесплатным. Ему не требовались Центр управления полетами, огромные приемопередающие антенный, анализ телеметрии и многое другое. Управлять им можно было с помощью ноутбука, сидя на скамеечке в парке. Эксперимент показал, что с помощью мобильной связи и Интернета можно управлять космическим объектом. А еще летно-конструкторские испытания прошли 10 новых узлов аппаратуры. Если бы не наноспутник, их пришлось бы испытывать в составе бортовой аппаратуры одного из будущих КА. А это потеря времени и большие риски.
ТНС-1 стал серьезным прорывом. Речь могла идти о создании тактических космических систем на уровне едва ли не командира батальона, вроде малых тактических беспилотников. Недорогой аппарат, собираемый в нужной конфигурации в течение нескольких дней и запускаемый легкой ракетой с самолета-носителя, мог показать командиру поле боя, обеспечить связь и автоматизированную систему управления тактическим звеном. Подобные КА могли бы здорово помочь во время локального конфликта в Южной Осетии и на Северном Кавказе.
Еще одно важное направление – ликвидация последствий стихийных бедствий и техногенных катастроф. А также их предупреждение. Дешевые наноспутники со сроком действия несколько месяцев могли бы показывать состояние ледовой обстановки в конкретном регионе, вести учет лесных пожаров, отслеживать уровень воды в половодье. Для оперативного контроля можно запускать наноспутники непосредственно над территорией природных бедствий, чтобы следить в онлайне за изменениями обстановки. А то получилось, что космоснимки Крымска после наводнения МЧС РФ получило в качестве благотворительной помощи из США.
В перспективе следует ожидать внедрения наноспутников в боевые системы передовых армий мира, прежде всего США. Наиболее вероятно не одиночное использование, а запуск малых КА целыми роями, куда войдут спутники разного назначения – связи, ретрансляции, зондирования земной поверхности в разных волновых диапазонах, радиоэлектронного противодействия, целеуказания и т.д. Это значительно расширит возможности ведения бесконтактной войны.
Если одним из основных трендов развития космических аппаратов военного назначения окажется миниатюризация, прогноз увеличения рынка военных сателлитов провалится. Наоборот, произойдет его уменьшение в денежном выражении. Впрочем, аэрокосмические корпорации постараются не упустить прибыль и затормозить малоразмерных конкурентов. В России это удалось. Производители тяжелых спутников пролоббировали запрет РНИИ космического приборостроения создавать космические аппараты. Только сейчас снова пошла речь о запуске наноспутника ТНС-2, готового еще восемь лет назад.
Потребность в тяжелых энергоемких КА на околоземных орбитах продолжает сокращаться. Тем более что и наземная аппаратура пользователей становится все более чувствительной и экономичной.
Тяжелые спутники в основном останутся прерогативой ученых. Космические телескопы, съемочная аппаратура высокого разрешения, автоматические станции для изучения планет по-прежнему будут изготавливаться и запускаться в интересах всего человечества.
Национальные программы станут делать упор на более дешевые КА, пригодные для массового производства и оперативного использования. Пример БПЛА, резко вошедших в боевые системы развитых государств, наглядно в этом убеждает. Буквально десятилетия хватило, чтобы ударно-разведывательные БПЛА заняли свое место в ВВС США и их союзников. Можно не сомневаться, что к 2020 году облик орбитальных группировок изменится столь же радикально. Появятся целые рои пико- и наноспутников.
Сейчас речь уже идет о фемтоспутниках массой до 100 г. Если компьютеры уменьшаются до размеров наручных часов, то и спутники подобной размерности скоро появятся.
Виктор Мясников
