Pienet avaruusalukset voivat tehdä enemmän
Huolimatta johtavien avaruusvaltojen kilpailusta suurikapasiteettisten kantorakettien kehittämisessä, lähitulevaisuudessa pienet ja erittäin pienet avaruusalukset (SSC) kehittyvät nopeasti. Mitä tehtäviä he ratkaisevat?
Maan lähellä olevan tilan ruuhkissa pienen avaruusaluksen panos voi osoittautua erittäin lupaavaksi. Eikä vain siksi, että ne ovat useita kertoja halvempia kuin monitonniset moottorit, ja niiden tehokkuus ei ole vähäisempi.
Hirviöt kiertoradalla
Yksi tärkeimmistä suunnista pienten avaruusalusten järjestelmien kehittämisessä on joukkojen tiedottaminen. Venäjä oli ensimmäinen maista, joka sijoitti asianmukaiset laitteet erittäin pieneen avaruusalukseen. Vuonna 1995 tätä suuntaa tukivat ja, kuten sanotaan, siunasi sotilaallisten avaruusjoukkojen komentaja (1989-1992), kenraali eversti Vladimir Ivanov. Suunnitelman toteuttamiseksi joukko nuoria tutkijoita kokoontui kenraalimajuri Vjatšeslav Fatejevin johdolla.
Pieniä avaruusaluksia voidaan luoda yliopiston seinien sisään
Kuva: bmstu.ru
Mitä tekemistä pienillä avaruusaluksilla on maavoimien ja ilmailualan puolustuksen informaatiotuen kanssa? Tosiasia on, että jokaisella perinteisellä avaruusjärjestelmällä on hyvät ja huonot puolensa. Loppujen lopuksi ei ole ilman syytä, että kiertoradan kehitys eteni jatkuvasti koon ja painon kasvaessa - sitä vaativat niihin sijoitetut laitteet. Ota optisia ja elektronisia tiedustelusatelliitteja. Niiden resoluutio on verrannollinen sisäisen teleskoopin linssin halkaisijaan. Optiikan, joka antaa hyväksyttäviä tuloksia tiedusteluun, massa on kolmesta viiteen tonnia. Tällaisilla laitteilla varustetut satelliitit tuottavat hyviä kuvia. Mutta taloudellisista syistä tällaisia avaruusaluksia laukaistaan hyvin vähän, eivätkä ne fyysisesti voi olla oikealla kiertoradalla hallitakseen tilannetta mielivaltaisesti valitulla alueella. Joko tällaisia tiedustelusatelliitteja pitäisi olla paljon, tai sinun on hyväksyttävä, että valvonta avaruudesta tietyllä taistelukentällä on mahdollista parhaimmillaan kaksi tai kolme kertaa päivässä. Lisäksi avaruuden kuvien tulkitseminen kohteen tunnistamista varten vaatii pääsääntöisesti paljon aikaa, jota ei voida hyväksyä sodankäynnin olosuhteissa.
Elektroninen älykkyys asettaa myös vakavia vaatimuksia kantoajoneuvolle: resoluution lisäämiseksi sisäiset vastaanottimet on levitettävä mahdollisimman pitkälle, mutta niillä on rajansa - satelliitin mitat.
Avaruustutkatutkimuksella, joka perustuu ns. Monolokaation periaatteeseen, on omat vaatimukset. Tässä tarvitaan enemmän virtaa junan virtalähdejärjestelmästä, mikä lisää kuormaa. Lisäksi tällainen järjestelmä tarjoaa vain yhden havaintokulman, ja sitä on helppo pettää käyttämällä vääriä kohteita yksinkertaisimpien kulmaheijastimien muodossa.
Tee tilaa "lapsille"!
On käynyt ilmi, että perinteisillä avaruustutkimusmenetelmillä avaruusalus ei voi olla määritelmän mukaan pieni. Se tarkoittaa, että on tullut aika ottaa käyttöön muita menetelmiä. Armeija -2015 -foorumilla he omistivat "pyöreän pöydän" "pienelle avaruusalukselle - työkalulle ilmailualan puolustuksen ongelmien ratkaisemisessa".
Ensimmäinen alue on monitieteinen etsintä. Vjatšeslav Fatejevin mukaan pienimmän halkaisijan teleskoopilla voimme, kuten sanotaan, peittää kohteen ja ottaa kuvan pienellä resoluutiolla. Mutta jos lisäämme tähän kohteen monispektrisen muotokuvan, saamme ajotietokoneen avulla korkealaatuisen kuvan reaaliajassa. Optinen tiedustelujärjestelmä ilman suurta teleskooppia osoittautuu varsin kompaktiksi ja signaalin käsittelynopeus nykyaikaisin keinoin on korkea. Suoritetut kokeet ovat antaneet lupaavia tuloksia, mutta puolustusministeriö ei ole vielä väittänyt niitä. Mutta Yhdysvalloissa tällä periaatteella avaruusalus TACSAT -taistelukentän tiedottamiseksi on jo luotu.
Toinen suunta on sähköisen älykkyyden kehittäminen. Kun satelliittien välinen etäisyys on 10-50 kilometriä, avaruusjärjestelmän resoluutio kasvaa satoja kertoja mittausalustan kasvun vuoksi. Näihin tarkoituksiin tarvittavat avaruusaluksen parametrit on laskettu. Se painaa vain 100 kiloa. Kolmen tai neljän tällaisen pienen avaruusaluksen järjestelmä pystyy tarjoamaan kaksisuuntaisen viestinnän taistelukentällä, seuraamaan ajoneuvoja, aluetta, ilmapiiriä … Koordinaattien määrittämisen tarkkuus on metrejä. Nykyään tällaiselle järjestelmälle on suuri kysyntä ohjusvoimilla ja tykistöllä. Mutta saadaksemme tilauksen sille meidän on jälleen tehtävä vakavasti yhteistyötä puolustusministeriön kanssa.
Tutkan osalta asiantuntijat tutkivat mahdollisuutta, että kolmannen osapuolen radio valaisee kohteen tai säteilee sen muista satelliiteista - ikään kuin sivulta. Mitä se tekee?
"Yksi klusterin satelliitti lähettimellä säteilee maan pintaa ja kohteita, ja sen vieressä olevat kevyet satelliitit (ilman lähettimiä ja tehokkaita virtalähdejärjestelmiä) saavat vastaussignaalin", Fateev selittää, "ja rakentavat näistä kohteista radiokuvia. Lisäksi klusterissa ei ole yhtä, vaan useita radiokuvia kerralla, mikä eliminoi häiriön mahdollisuuden ja avaa mahdollisuuden avata naamioituja kohteita."
Tutkijat tekivät kokeen radion valaistuksesta käyttäen GLONASS -avaruusalusta. Signaali oli heikko. Kuitenkin seitsemän radiokuvaa havaitusta kohteesta syntetisoitiin valaistuksella seitsemästä satelliitista kerralla. Tästä on tullut uusi työn suunta. Ulkomaisen lehdistön julkaisujen perusteella he kiinnostuivat kokeesta ulkomailla. Euroopan avaruusjärjestö aikoo toistaa sen. Mutta riippumatta siitä, mitä he menestyvät, täällä olimme ensimmäiset.
Kiertoradan rajojen vartiointi
Joukkojen tiedottamiseksi on tärkeää ratkaista paitsi alayksiköiden operatiivisen yhteenliittämisen ongelma sotilaallisen konfliktin alueella myös etäisten sotilasryhmittymien (merivoimien laivaryhmät, ilmailuryhmät) maailmanlaajuinen operatiivinen viestintä.) sotilaskeskuksen kanssa. Kuten kotimaiset ja ulkomaiset kokemukset osoittavat, kaikki nämä ongelmat ovat suhteellisen yksinkertaisia ja vakaita, ja ne voidaan ratkaista pienten avaruusalusten viestinnän matalan kiertoradan ryhmien avulla.
Toinen tärkeä joukkojen tiedottamisen tukialue on sääolojen maailmanlaajuinen hallinta taistelutoimilla ja joukkojen uudelleensijoittamisalueilla. Tämä on myös ICA -ryhmittymien vallassa. Meidän ja ulkomaiset kokemuksemme ovat osoittaneet tämän.
Toinen suunta on Itä -Kazakstanin alueen avaruusasteen parantaminen. Täällä Vjatšeslav Fatejevin mukaan pienten avaruusalusten ensimmäinen ja menestynein sovellus on avaruudenohjausjärjestelmän (OMSS) kehittäminen. Kiertorataan on sijoitettu useita kentänvälisiä satelliitteja. Mallinnus viittaa siihen, että vain kahdeksan avaruusalusta tähtikuviossa mahdollistaa minkä tahansa uuden kohteen kohteen selvittämisen puolen tunnin sisällä. Nyt maanpäällisissä optoelektronisissa ja tutkajärjestelmissä tämä kestää useita tunteja.
Toinen etu tällaisen avaruusasteen luomisessa on se, että meillä ei ole maanpäällisiä laitteita, jotka havaitsisivat kiertoradat, joiden kaltevuus on alle 30 astetta. Ne eivät ole meidän käytettävissämme, mutta tämä järjestelmä tekee tehtävän ratkaistavaksi.
SKKP: n avaruusketjua on mahdollista laajentaa myös luomalla sähköisen tiedustelun keinoja. Tätä varten pienet avaruusalukset on varustettu elektronisilla sieppaimilla. Tämän seurauksena on mahdollista havaita globaalisti kaikki geostationaariset viestintäjärjestelmät, jotka eivät olleet aikaisemmin hallittavissa.
Toinen ongelma, joka ilmailualan puolustuksen on ratkaistava lähitulevaisuudessa, on taistelu niin kutsuttuja tarkastussatelliitteja vastaan. Tiedämme, että amerikkalaiset käyttävät niitä. Tiedot julkaistiin kahden noin 220 kilogramman painoisen pienen satelliitin luomisesta ja laukaisemisesta geostationaariselle kiertoradalle. Tavoitteena on valvoa niiden geostationaaristen avaruusalusten toimintaa. Nämä kaksi kiertoradalla olevaa ajoneuvoa kuitenkin liikkuvat joko yhteen suuntaan tai toiseen sekä amerikkalaisen että geostationaarisen avaruusaluksen peittoalueella. On erittäin vaikeaa havaita ne Maasta, mutta SKKP pystyi siihen.
Voisiko MCA olla vielä pienempi? On olemassa laskelmia: 0,4 metrin koolla MCA: n tähtien suuruus on noin M18. Ja jos se on vielä pienempi, satelliitti muuttuu erottamattomaksi Maasta, ja tällaisen "näkymättömyyden" kanssa on käytännössä mahdotonta taistella. Mitä tehdä?
"Yksi pienten avaruusalusten kehittämisen tärkeimmistä suunnista on geostaationaarisen kiertoradan tarkastus", Fateev uskoo. - Jos voimme tehdä sen, se on menestys. Mutta tätä varten tarvitsemme omia tarkastussatelliitteja."
Seuraavaksi vaikein alue on hypersonic -lentokoneiden avaruustunnistusjärjestelmät (GZVA). Tämä on yksi vaarallisimmista ja vakavimmista aseista, joka lentää keskikorkeudella (20-40 km ja jopa korkeampi). Näyttää siltä, eikä satelliitti, mutta ei myöskään lentokone. Nopeudet - yli Mach 5. Kaikki tutka -asemat eivät pysty havaitsemaan. Ja kuitenkin, Venäjän avaruusohjausjärjestelmä, jossa on pieni avaruusalus, pystyy näkemään tällaiset yliääniset ajoneuvot. Koska ne kuumenevat 1000 asteeseen ja muodostavat plasmakentän ympärilleen, vain yhdeksän pientä avaruusalusta vaaditaan "peittämään" GZVA.
Lopuksi on tarpeen luoda ryhmä ionosfäärin operatiiviseen hallintaan, myös ympäryspolaarisella alueella. Tämä on erittäin tärkeää erityisesti GLONASSin tarkkuuden lisäämiseen liittyvien ongelmien ratkaisemisessa. Virheet koordinaattien määrittämisessä ovat edelleen merkittäviä, ja niitä on vähennettävä merkittävästi vuoteen 2020 mennessä. Tämä on tarpeen myös ilma-alusten puolustusjärjestelmän horisontin ulkopuolella olevien tutkatilojen käyttöönoton yhteydessä. Ilman syvää tietoa ionosfäärin ominaisuuksista emme voi ratkaista tutkakohteiden koordinaattien tarkan määrittämisen ongelmaa. Tehtävä on varsin ratkaistavissa pienten ionosfääristen valvontalaitteiden ryhmittelyn avulla.
Myöskään jatkuvan säteilyvalvonnan ongelma maanläheisessä tilassa ei ole poistettu esityslistalta.
Yleinen työkalu
Kuten voimme nähdä, monen tehtävän ratkaisemiseksi, myös joukkoja vastaan, on kehitettävä monisatelliittitietojärjestelmä. Tämä ei tarkoita, että jokainen edellä mainituista 10–12 järjestelmästä vaatii erillisen ryhmittelyn. Se tulee liian kalliiksi. Fateevin mukaan kaikki tämä voidaan ja pitää yhdistää yhdeksi ryhmäksi, jonka perusta on keskinäinen radioviestintä kaikkien lähimpien verkkoa luovien pienien avaruusalusten välillä. Kaikki näkevät naapurin millimetriaallon kanavalla ja välittävät tietonsa hänen kauttaan.
Samalla ratkaistaan tärkein tehtävä - luodaan maailmanlaajuinen järjestelmä tiedon siirtämiseksi minkä tahansa maan ja avaruuden kuluttajien välillä. Jos tämä saavutetaan, minkä tahansa pienen avaruusaluksen tiedot voidaan siirtää haluttuun kohtaan maapallolla, olivatpa ne sitten taistelun ohjaussignaaleja komentajalta alaiselle tai muiden ajoneuvojen älykkyyttä. Lisäksi yhden tai kolmen pienen avaruusaluksen jatkuvan läsnäolon vuoksi kuluttajan näkyvyysvyöhykkeellä (sotilashallinto) tiedustelutieto lähetetään reaaliajassa mistä tahansa.
Siten yksi universaali monisatelliittikokonaisuus ratkaisee ongelmat, jotka liittyvät maailmanlaajuisen viestinnän tarjoamiseen, operaatiokeskuksen ja maanläheisen avaruuden kattavaan tiedusteluun, maan painovoimakentän täydelliseen hallintaan (valitettavasti Venäjä on nyt ilman kiertoradan geodeettisia järjestelmiä) ja sää … armeija ja rauhanomaisiin tarkoituksiin. Lisäksi mielenkiintoisin siviili -sovellus vaikuttaa meihin jokaiseen. Kyse on "Avaruusinternetin" idean toteuttamisesta. Jotkut maat rakentavat jo tällaisia hankkeita. "Space Internet" nimittää Venäjän tietoisesti kehittyneimpien maiden joukkoon.
"Vielä on vakuutettava sotilasasiakkaamme ehdotetun yleismaailmallisen kaksikäyttöisten avaruusalusten yhden järjestelmän tehokkuudesta", Fateev tiivistää. - On tietysti ongelmia. On välttämätöntä kehittää täysin uusia tieto- ja avaruusteknologioita. Lisäksi mitä pienempi avaruusalus, sitä lyhyempi sen kiertorata. Siksi on välttämätöntä säätää joko kiertoratakorkeuden lisäämisestä tai pienen avaruusaluksen hyvistä ajoista. Lisäksi taloudellinen arviointi luodusta yhtenäisestä järjestelmästä on välttämätön, jotta voidaan ymmärtää, kuinka hyödyllistä se on valtiolle."
Kuka muotoilee tehtävät?
Yksi ongelmista on asiantuntijoiden mukaan se, että asiakkaalla eli puolustusministeriöllä ei ole kokemusta niiden luomisesta ja käytöstä. Toinen este on taktisten ja teknisten vaatimusten puute tällaisille pienille avaruusaluksille. Toistaiseksi kukaan ei ole sanonut selvästi ja täsmällisesti, mitä TK: n pitäisi olla.
Tietenkin on olemassa asiaankuuluvia instituutioita, tutkimuslaitoksia ja toisiinsa liittyviä standardeja.”Kansainvälisen luokituksen mukaan MCA on jaettu laitteisiin, joiden paino on 500–100 kilogrammaa, 100–10 kilogrammaa, 10–1 kilogrammaa, kilogrammasta 100 grammaan”, muistuttaa Vladimir Letunov, Teknologiat NCCI. - Myös laitteiden koolla on väliä. Esineitä, joiden halkaisija on alle 10 senttimetriä, ei tunnisteta radio -ohjauksella, ja ne voidaan nähdä optiikan kautta vain tietyillä korkeuksilla."
Ymmärretään, että tällaisille pienille avaruusaluksille olisi kehitettävä yksi alusta. Suunnitelmaa ei kuitenkaan ole vielä täsmennetty. Ryhmittelyn perusteet ovat selvät, on olemassa joukko luokittelijoita, rajoituksia ja komponentteja. Letunovin mukaan 90 prosenttia avaruusaluksista tulee lähitulevaisuudessa pienestä luokasta tulevaisuuden takana.
NPO: n apulaispääsuunnittelija Lavochkin Nikolay Klimenko selitti, että heidän yrityksensä on tehnyt pitkään ja määrätietoisesti työtä MCA: n luomiseksi ja että sillä on vastaava perusta. Muokattu avaruusalusta "Karat-200" luotiin. Sen perusteella tarjotaan sovellettuja tieteellisiä ja teknisiä ratkaisuja. Useita kokeellisia ajoneuvoja on jo ollut avaruudessa. On olemassa muitakin tämän tyyppisiä avaruusaluksia koskevia hankkeita sovellettujen ongelmien ratkaisemiseksi armeijan edun vuoksi. Puolustusministeriö ei kuitenkaan ole vielä antanut suuntaa tuotantoon.
Jauhepullot ovat tyhjiä
Onko Venäjällä käsite pienten avaruusalusten laukaisemiseksi ja käyttämiseksi? Valitettavasti … Vaikka ensimmäistä kertaa ehdotus pienen avaruusaluksen käytöstä esitettiin, toistamme entisen sotilasavaruusjoukkojen komentajan, eversti Vladimir Ivanovin. Hänen ajatuksensa mukaan suuret satelliitit ovat ylimmälle johdolle, MCA on joukkojen ryhmille. Se oli 20 vuotta sitten, mutta konseptia ei ole koskaan toteutettu. Miksi?
Erityistapauksia vaadittiin. Erityisesti suunniteltiin sarja pieniä tutkalaitteita koodinimellä "Condor". Niitä ei ole kehitetty. Nyt vain yksi näistä ajoneuvoista on kiertoradalla. Miksi se ei toiminut? Koska suurten ja pienten avaruusalusten vastakkainasettelu on haitallista ja väärin. Niiden pitäisi täydentää toisiaan. Rauhan aikana vertailutietokantojen muodostamiseen tarvitaan tehokkaita laitteita. MCA ei ratkaise tätä ongelmaa. Ja isot voivat. Aiemmin erityisaikana, eli ennen sotaa, nykyisten kaanonien mukaan oli tarkoitus rakentaa kiertorata ryhmä avaruusalusten ampumatarvikkeiden kustannuksella. Mutta sitä ei ole ollut olemassa moneen vuoteen, kiertoradan ryhmää ei yksinkertaisesti voida täydentää. Ammuksia pitäisi kuitenkin olla. Koska kun on välttämätöntä syöttää tarvittavat tiedot ohjusreittikarttoihin, päärooli ei ole enää niinkään suorituskyky kuin tarkkailutiheys. Ryhmän kasvu ei edellytä vain laitteiden määrän kasvua: 20–25–30 … Mikään talous ei kestä tätä. Tämä tarkoittaa, että määrä on laskettava tarkasti. Armeijaosastolle sopii kahden tai kolmen tunnin tarkkailuaika.
On tarpeen yksinkertaistaa suunnittelua mahdollisimman paljon, vähentää tuotteiden kustannuksia käyttämällä kaupallisia tarjouksia. Kuten paikallisten konfliktien kokemus osoittaa, niiden kesto on viikosta vuoteen. Tämä tarkoittaa, että MCA: n aktiivisen olemassaolon ajan on oltava oikeassa suhteessa. Tärkeintä on estää tilanne, jossa valmius laukaisuun varmistetaan vasta vihollisuuksien päättyessä.
Mutta tämä edellyttää sopivan konseptin kehittämistä. Valmistautumisaika tällaisten laitteiden käynnistämiseen komennon vastaanottamisesta on viikko. Kehittäjien mielestä olisi suositeltavaa:
- luoda käsite kiertoradan ominaisuuksien operatiivisesta rakentamisesta erityisaikana säilyttäen kuitenkin tämän standardin hyötykuormavaatimukset (niitä olisi sovellettava sekä suuriin että pieniin avaruusaluksiin);
- kehittää yhtenäiset vaatimukset avaruusalusten valmistustekniikalle, jotta varmistetaan niiden nopeutettu vapautuminen;
- luoda yhtenäisiä avaruusalustoja, joissa on modulaarinen arkkitehtuuri ja automaattiset rajapinnat nopeutettua integrointia varten avaruusjärjestelmiin (jotta kaikilla kehittäjillä olisi selkeä käsitys siitä, miten ja mistä teemme laitteen);
- ottaa käyttöön venäläisiä rajapintoja, jotka varmistavat avaruusalustojen toiminnan eri olosuhteissa.
Lopuksi olisi oikein kerätä asiantuntijayhteisö, mukaan lukien puolustusteollisuuskompleksin ja tilauslaitosten edustajat, päättääkseen tällaisen monikäyttöisen avaruusalusten yhteisryhmän käytöstä tietyn ajan kuluessa.
Ennen kuin edellä mainitut lähestymistavat on toteutettu, Venäjän avaruusradalla ei näy mitään uutta.
