Väikesed kosmoselaevad suudavad rohkem
Vaatamata juhtivate kosmosejõudude rivaalitsemisele suure võimsusega kanderaketite väljatöötamisel, arenevad lähitulevikus kiiresti väikesed ja üliväikesed kosmoselaevad (SSC). Milliseid ülesandeid nad lahendavad?
Maalähedase ruumi ummikute tingimustes võib väikese kosmoselaeva panus osutuda väga paljutõotavaks. Ja mitte ainult sellepärast, et need on mitu korda odavamad kui mitmetonnised mootorid ja nende efektiivsus pole sugugi väiksem.
Koletised orbiidil
Väikeste kosmoselaevade süsteemide arendamise üks olulisemaid suundi on vägede teavitamine. Venemaa oli esimene riikidest, kes paigutas sobiva varustuse üliväikese kosmoselaeva pardale. 1995. aastal toetas seda suunda ja, nagu öeldakse, õnnistas sõjaväe kosmosevägede ülem (1989-1992) kindralpolkovnik Vladimir Ivanov. Plaani elluviimiseks kogunes rühm noori teadlasi kindralmajor Vjatšeslav Fatejevi juhtimisel.
Ülikooli seinte vahele saab luua väikeseid kosmoselaevu
Foto: bmstu.ru
Mis pistmist on väikesel kosmoselaeval maavägede ja lennunduskaitse teabetoega? Fakt on see, et igal traditsioonilisel kosmosesüsteemil on oma plussid ja miinused. Lõppude lõpuks ei läinud ilmaasjata orbiitide areng pidevalt suuruse ja kaalu suurenemisega - seda nõudis neile paigutatud varustus. Võtke optilise elektroonilise luure satelliidid. Nende eraldusvõime on võrdeline pardateleskoobi läätse läbimõõduga. Luure jaoks vastuvõetavaid tulemusi andva optika mass on kolm kuni viis tonni. Selliste seadmetega varustatud satelliidid annavad häid pilte. Kuid majanduslikel põhjustel käivitatakse selliseid kosmoselaevu väga vähe ja nad ei saa füüsiliselt olla orbiidi õiges punktis, et kontrollida olukorda meelevaldselt valitud piirkonnas. Selliseid luuresatelliite peaks olema palju või peate leppima sellega, et juhtimine kosmosest konkreetsel lahinguväljal on võimalik parimal juhul kaks või kolm korda päevas. Lisaks nõuab kosmosepiltide dešifreerimine sihtmärgi äratundmiseks reeglina suuri ajainvesteeringuid, mis on sõjapidamise tingimustes vastuvõetamatu.
Elektrooniline luure esitab kandesõidukile ka tõsiseid nõudeid: eraldusvõime suurendamiseks tuleb pardal olevad vastuvõtjad võimalikult laiali hajutada, kuid sellel on piir - satelliidi mõõtmed.
Kosmoseradari luurel, mis põhineb nn monolokatsiooni põhimõttel, on oma nõuded. Siin on vaja rohkem energiat rongisisesest toitesüsteemist, mis suurendab koormust. Lisaks annab selline süsteem ainult ühe vaatenurga ja seda on lihtne petta, kasutades lihtsaid nurgapeegeldajate näol vale sihtmärke.
Tee teed "lastele"!
Tuleb välja, et traditsiooniliste kosmoseuuringute meetoditega ei saa kosmoselaev oma olemuselt olla väike. See tähendab, et on aeg võtta kasutusele muud meetodid. Armee -2015 foorumil olid nad pühendatud "ümarlauale" "Väikesed kosmoseaparaadid - tööriist kosmosekaitse probleemide lahendamiseks".
Esimene valdkond on multispektraalne uurimine. Vjatšeslav Fatejevi sõnul saame minimaalse läbimõõduga teleskoobiga, nagu öeldakse, katta sihtmärgi ja teha väikese eraldusvõimega pildi. Kui aga lisada sellele sihtmärgi multispektriline portree, siis saame pardaarvutit kasutades reaalajas kvaliteetse pildi. Ilma suure teleskoobita optiline luuresüsteem osutub üsna kompaktseks ja signaalitöötluskiirus tänapäevaste vahenditega on suur. Läbiviidud katsed on näidanud paljutõotavaid tulemusi, kuid kaitseministeerium pole neid veel väitnud. Kuid USA -s on sellel põhimõttel juba loodud kosmoselaev TACSAT -i lahinguvälja teabe toetamiseks.
Teine suund on elektroonilise luure arendamine. Kui satelliitide vaheline kaugus on 10–50 kilomeetrit, suureneb kosmosesüsteemi eraldusvõime mõõtmisbaasi suurenemise tõttu sadu kordi. Nendel eesmärkidel vajalikud kosmoseaparaadi parameetrid on välja arvutatud. See kaalub vaid 100 kilogrammi. Ja kolmest või neljast sellisest väikesest kosmoselaevast koosnev süsteem suudab lahinguväljal pakkuda kahepoolset sidet, jälgida sõidukeid, territooriumi, atmosfääri … Koordinaatide määramise täpsus on meetrit. Tänapäeval on selline süsteem raketivägede ja suurtükiväe poolt väga nõutud. Aga selleks tellimuse saamiseks peame taas tõsiselt koostööd tegema kaitseministeeriumiga.
Radarite osas uurisid eksperdid võimalust sihtmärgi kolmanda osapoole raadiovalgustuseks või selle kiirgamiseks teistelt satelliitidelt - justkui küljelt. Mida see teeb?
"Üks klastri satelliit saatjaga kiirgab Maa pinda ja sihtmärke ning selle kõrval asuvad kerged satelliidid (ilma saatjate ja võimsate toitesüsteemideta) saavad vastussignaali," selgitab Fateev, "ja ehitavad nendest sihtmärkidest raadiopilte. Veelgi enam, klastris saame mitte ühe, vaid mitu raadiopilti korraga, mis välistab häirete võimaluse ja avab maskeeritud sihtmärkide avamise võimaluse."
Teadlased viisid läbi raadio sihtvalgustuse katse, kasutades kosmoselaeva GLONASS. Signaal oli nõrk. Sellegipoolest sünteesiti vaadeldava sihtmärgi seitse raadiopilti valgustusega korraga seitsmest satelliidist. Sellest on saanud uus töösuund. Välisajakirjanduses ilmunud trükiste järgi otsustades tekkis neil huvi eksperimendi vastu välismaal. Euroopa Kosmoseagentuur kavatseb seda korrata. Kuid ükskõik, mis neil ka ei õnnestu, olime siin esimesed.
Orbitaalpiiride valvamine
Vägede teavitamiseks on oluline lahendada mitte ainult allüksuste operatiivse ühendamise probleem sõjalise konflikti piirkonnas, vaid ka kaugete sõjaliste rühmituste (merelaevade rühmad, lennundusrühmitused) ülemaailmse operatiivsuhtluse probleem.) koos keskväejuhatusega. Nagu näitavad kodumaised ja välismaised kogemused, on kõik need probleemid suhteliselt lihtsad ja stabiilsed, et neid saaks lahendada väikeste kosmoselaevade side väikese orbiidiga rühmituste abil.
Teine oluline vägede teavitamise valdkond on lahingutegevuse ja vägede ümberpaigutamise piirkondade ilmastiku ülemaailmne kontroll. See on ka ICA rühmituste võimuses. Meie ja välismaa kogemus on seda näidanud.
Teine suund on Ida -Kasahstani piirkonna kosmoseešeloni täiustamine. Siin on Vjatšeslav Fatejevi sõnul väikese ja väikese kosmoselaeva esimene ja edukaim rakendus kosmosekontrollisüsteemi (OMSS) arendamine. Orbiidile on paigutatud hulk väljadevahelisi satelliite. Modelleerimine viitab sellele, et ainult kaheksa tähtkujus olevat kosmoselaeva võimaldab poole tunni jooksul selgitada iga uue objekti sihtmärki. Nüüd, maapealsetes optoelektroonilistes ja radarisüsteemides, kulub selleks mitu tundi.
Sellise kosmoseešeloni loomisel on veel üks eelis see, et meil pole maapealseid rajatisi, mis jälgiksid orbiite, mille kalle on alla 30 kraadi. Need pole meile kättesaadavad, kuid see süsteem muudab ülesande lahendatavaks.
SKKP kosmoseešeloni on võimalik laiendada ka elektroonilise luurevahendite loomisega. Selleks on väikesed kosmoselaevad varustatud elektrooniliste püüduritega. Selle tulemusel on võimalik globaalselt jälgida kõiki geostatsionaarseid sidesüsteeme, mis ei olnud varem kontrollimiseks kättesaadavad.
Teine probleem, mille lennunduskaitse peab lähitulevikus lahendama, on võitlus niinimetatud inspektsioonisatelliitide vastu. Me teame, et ameeriklased kasutavad neid. Avaldati andmed kahe väikese, umbes 220 kilogrammi kaaluva satelliidi loomise ja geostatsionaarsele orbiidile laskmise kohta. Eesmärk on kontrollida nende geostatsionaarsete kosmoseaparaatide tööd. Need kaks orbiidil olevat sõidukit liiguvad aga nii Ameerika kui ka meie geostatsionaarse kosmoselaeva levialas kas ühes või teises suunas. Neid on Maalt väga raske märgata, kuid meie SKKP suutis seda teha.
Kas MCA võiks olla veelgi väiksem? Arvutusi on: suurusega 0,4 meetrit on MCA tähe suurusjärk ligikaudu M18. Ja kui see on veelgi väiksem, siis muutub satelliit Maast eristamatuks ja sellise "nähtamatusega" on praktiliselt võimatu võidelda. Mida teha?
"Väikeste kosmoseaparaatide arendamise üks olulisemaid suundi on geostatsionaarse orbiidi kontrollimine," usub Fateev. - Kui me saame hakkama, on see edukas. Kuid selleks vajame oma kontrollisatelliite."
Järgmine kõige raskem valdkond on hüpersooniliste lennukite kosmosetuvastussüsteemid (GZVA). See on üks ohtlikumaid ja tõsisemaid relvi, mis lendab keskmisel kõrgusel (20–40 km ja isegi kõrgemal). Tundub ja mitte satelliit, vaid ka mitte lennuk. Kiirused - üle 5 Machi. Mitte iga radarijaam ei suuda tuvastada. Ja ometi näeb Vene kosmosejuhtimissüsteem, millel on väike kosmoselaev, selliseid hüpersoonilisi sõidukeid näha. Kuna need kuumenevad kuni 1000 kraadi ja tekitavad nende ümber plasmavälja, on GZVA "katmiseks" vaja ainult üheksa väikest kosmoselaeva.
Lõpuks on vaja luua rühm ionosfääri operatiivseks juhtimiseks, sealhulgas tsirkulaarpiirkonnas. See on äärmiselt oluline, eriti GLONASSi täpsust suurendavate probleemide lahendamisel. Koordinaatide määramisel tehtud vead on endiselt olulised ja aastaks 2020 tuleb neid oluliselt vähendada. See on vajalik ka seoses kosmosekaitsesüsteemi silmapiiril asuvate radarite kasutuselevõtmisega. Ilma sügavate teadmisteta ionosfääri omadustest ei suuda me lahendada radari sihtmärkide koordinaatide täpse määramise probleemi. Ülesanne on väikeste ionosfääri jälgimisseadmete rühmituse abil üsna lahendatav.
Päevakorrast ei ole eemaldatud ka pideva kiirgusseire probleem maapinnalises ruumis.
Universaalne tööriist
Nagu näeme, on mitmesuguste ülesannete, sealhulgas vägede ees seisvate ülesannete lahendamiseks vaja välja töötada mitme satelliidi teabe tugisüsteem. See ei tähenda, et kõik eespool käsitletud 10–12 süsteemi vajavad eraldi rühmitamist. See läheb liiga kalliks. Fatejevi sõnul saab ja tulebki see kõik ühendada üheks rühmituseks, mille aluseks on vastastikune raadioside kõigi lähimate võrku loovate väikeste kosmoseaparaatide vahel. Kõik näevad millimeetrilaine kanalil naabrit ja edastavad tema kaudu teavet.
Samal ajal lahendatakse kõige olulisem ülesanne - luua ülemaailmne süsteem teabe edastamiseks mis tahes maa- ja kosmosetarbijate vahel. Kui see saavutatakse, saab mis tahes väikese kosmoselaeva teavet edastada soovitud punkti Maa peal, olgu see siis lahingujuhtimissignaalid ülemalt alluvale või luure teistelt sõidukitelt. Veelgi enam, kuna ühe või kolme väikese kosmoseaparaadi pideva viibimise tõttu tarbija nähtavuse tsoonis (sõjaväe keskjuhatus) edastatakse luureandmeid reaalajas kõikjalt.
Seega lahendab ühtne universaalne mitme satelliidi tähtkuju ülemaailmse side pakkumise, operatsiooniteatri ja maa-lähedase ruumi igakülgse operatiivse tutvumise, Maa gravitatsioonivälja täieliku kontrolli probleemid (kahjuks on Venemaa nüüd orbitaalgeodeetilistest süsteemidest ilma jäänud) ja ilm … sõjaline ja rahumeelsetel eesmärkidel. Veelgi enam, kõige huvitavam tsiviilrakendus mõjutab meid kõiki. See puudutab "Kosmoseinterneti" idee elluviimist. Mõned riigid juba ehitavad selliseid projekte. "Kosmoseinternet" esitab Venemaa kõige informatiivsemalt arenenud riikide hulka.
"Jääb veel veenda meie sõjalist klienti kavandatud universaalse kahekordse kasutusega väikeste kosmoseaparaatide süsteemi tõhususes," võtab Fateev kokku. - Muidugi on probleeme. On vaja välja töötada täiesti uued info- ja kosmosetehnoloogiad. Lisaks, mida väiksem on kosmoselaev, seda lühem on selle orbiidi eluiga. Seetõttu on vaja ette näha kas orbiidi kõrguse suurendamine või väikese kosmoselaeva õigeaegne asendamine. Lisaks on loodava ühtse süsteemi majanduslik hindamine vajalik, et mõista, kui kasulik see riigile on."
Kes sõnastab lähteülesande?
Üks probleemidest on ekspertide sõnul see, et tellijal ehk kaitseministeeriumil puudub nende loomise ja kasutamise kogemus. Teine takistus on selliste väikeste kosmoselaevade taktikaliste ja tehniliste nõuete puudumine. Siiani pole keegi selgelt ja täpselt öelnud, milline peaks olema TK.
Loomulikult on olemas asjakohased institutsioonid, uurimisinstituudid ja omavahel seotud standardid. „Rahvusvahelise klassifikatsiooni kohaselt on MCA jagatud seadmeteks 500–100 kilogrammi, 100–10 kilogrammi, 10–1 kilogrammi, kilogrammist 100 grammini,” tuletab meelde integreeritud arengu peadirektor Vladimir Letunov. Tehnoloogiad NCCI. - Oluline on ka seadmete suurus. Objekte, mille läbimõõt on alla 10 sentimeetri, raadiokontrolli abil ei tuvastata ja neid saab optika kaudu näha ainult teatud kõrgustel."
On arusaam, et selliste väikeste kosmoselaevade jaoks tuleks välja töötada ühtne platvorm. Kuid plaani pole veel täpsustatud. Alused, millele rühmitus on üles ehitatud, on selged, on olemas klassifikaatorite, piirangute ja komponentide komplekt. Letunovi sõnul on lähitulevikus 90 protsenti kosmoseaparaatidest väikeklassi, tulevik seljataga.
MTÜ peadisaineri asetäitja Lavochkin Nikolay Klimenko selgitas, et nende ettevõte on pikka aega ja sihikindlalt teostanud tööd MCA loomiseks ning tal on vastav alus. Loodi muudetud kosmoseplatvorm "Karat-200". Selle põhjal pakutakse rakenduslikke teaduslikke ja tehnilisi lahendusi. Kosmoses on juba viibinud hulk eksperimentaalseid sõidukeid. On olemas ka teist tüüpi seda tüüpi kosmoselaevade projekte sõjaväe huvides rakendatud probleemide lahendamiseks. Kaitseministeerium pole aga tootmisele veel kätt ette andnud.
Pulberkolvid on tühjad
Kas Venemaal on kontseptsioon väikeste kosmoseaparaatide käivitamiseks ja kasutamiseks? Paraku … Kuigi esmakordselt esitati ettepanek väikese kosmoseaparaadi kasutamiseks, kordame endise sõjaväe kosmosejõudude ülema kindralpolkovniku Vladimir Ivanovi poolt. Tema idee oli, et suured satelliidid on tippjuhtkonnale, MCA on vägede rühmitustele. See oli 20 aastat tagasi, kuid kontseptsiooni pole kunagi rakendatud. Miks?
Vaja oli erijuhtumeid. Eelkõige kavandati seeria väikeseid radariseadmeid koodnime "Condor" all. Neid ei ole välja töötatud. Nüüd on ainult üks neist sõidukitest orbiidil. Miks see ei töötanud? Kuna suurte ja väikeste kosmoseaparaatide vastandamine on kahjulik ja vale. Need peaksid üksteist täiendama. Rahu ajal on võrdlusandmebaaside moodustamiseks vaja suure jõudlusega seadmeid. MCA seda probleemi ei lahenda. Ja suured saavad. Varem, erilisel perioodil, see tähendab enne sõda, kavandati olemasolevate kaanonite järgi orbitaalrühma ülesehitamist kosmoseaparaatide laskemoona arvelt. Kuid seda pole juba aastaid eksisteerinud, orbitaalrühma pole lihtsalt millegagi täiendada. Laskemoona peaks siiski olema. Sest kui muutub vajalikuks vajalike andmete sisestamine raketi marsruudi kaartidele, pole peamine roll enam niivõrd jõudlusel kui vaatlussagedusel. Rühmituse kasv eeldab mitte ainult aparaatide arvu suurenemist: 20–25–30 … Ükski majandus ei pea sellele vastu. See tähendab, et kogus tuleb täpselt arvutada. Sõjaväeosakonnale sobib vaatlusperiood kaks kuni kolm tundi.
On vaja disaini võimalikult lihtsustada, vähendada toodete maksumust, kasutades selleks kaubanduslikke pakkumisi. Nagu näitab kohalike konfliktide kogemus, on nende kestus nädalast aastani. See tähendab, et MCA aktiivse eksisteerimise periood peab olema võrdeline. Peamine on vältida olukorda, kus stardivalmidus tagatakse alles sõjategevuse lõpuks.
Kuid selleks on vaja välja töötada sobiv kontseptsioon. Selliste seadmete käivitamise ettevalmistusperiood alates käsu saamisest on nädal. Arendajate arvates on soovitatav:
- luua kontseptsioon orbiidikomplekti võimete operatiivse ülesehitamise kohta eriperioodil, säilitades samal ajal selle standardi kasulikud koormusnõuded (need peaksid kehtima nii suurte kui ka väikeste kosmoseaparaatide puhul);
- töötada välja ühtsed nõuded kosmoseaparaatide tootmistehnoloogiale, mis tagab nende kiirendatud vabastamise;
- luua ühtsed modulaarse arhitektuuriga ja automatiseeritud liidestega kosmoseplatvormid kosmosesüsteemide kiiremaks integreerimiseks (nii et kõigil arendajatel oleks selge ettekujutus sellest, kuidas ja millest me seadme teeme);
- tutvustada vene liideseid, mis tagavad kosmoseplatvormide toimimise erinevates tingimustes.
Lõpuks oleks õige koguda ekspertide kogukond, sealhulgas kaitsetööstuskompleksi ja tellimisorganite esindajad, et otsustada sellise mitmeotstarbelise kosmoselaevade ühisrühma kasutamise kohta teatud aja jooksul.
Kuni eelnimetatud lähenemisviise pole rakendatud, ei ilmu Venemaa kosmoseorbiitidele midagi uut.
