Nanosatelity wkrótce staną się częścią systemów walki wraz z dronami
W Stanach Zjednoczonych opublikowano raport z komercyjną prognozą rozwoju światowego rynku satelitów wojskowych. W 2012 roku ten segment przemysłu kosmicznego oszacowano na 11,8 mld USD, a autorzy raportu uważają, że będzie on rósł o 3,9% rocznie. A w 2022 roku osiągnie 17,3 miliarda dolarów.
Należy zauważyć, że prognozy długoterminowe w dziedzinie astronautyki zawsze wyróżniały się, delikatnie mówiąc, zawodnością. Na rozwój branży duży wpływ ma polityka i ekonomia. Często finansowanie projektów zależy od ambicji kierownictwa kraju. A jeszcze częściej - ze stanu gospodarki. W kryzysie zaczynają oszczędzać na najdroższych programach z długoterminowym cyklem zwrotu. A najłatwiejszym sposobem na sekwestrację jest niejasne wydatki na przestrzeń kosmiczną.
Ale ostatnio silniejszy czynnik wpływu zaatakował astronautykę - szybka zmiana pokoleń technologicznych. Teraz nie jest już możliwe rozciągnięcie tworzenia statku kosmicznego (AC) o 10-15 lat, co było wcześniej normą. W tym czasie urządzenie staje się przestarzałe, nigdy nie rozpoczynając pracy. Podobnie stało się z ciężkimi satelitami komunikacyjnymi pod koniec XX wieku. Światłowodowe linie komunikacyjne, które w krótkim czasie ogarnęły cały świat, sprawiły, że komunikacja dalekobieżna stała się powszechnie dostępna, tania i niezawodna. W rezultacie nie było popytu na dziesiątki transponderów satelitarnych, co wiązało się z dużymi stratami.
Gwałtowna zmiana pokoleń technologicznych doprowadziła do rozwoju głównych trendów w projektowaniu i produkcji statków kosmicznych - są to miniaturyzacja, modułowość i wydajność. Satelity mają coraz mniejsze rozmiary i wagę, zużywają mniej energii, w projektowaniu i produkcji wykorzystywane są gotowe elementy i zespoły, co znacznie skraca czas i koszty produkcji. A koszt wystrzelenia lekkiego satelity jest tańszy.
Nawigacja wszędzie
Obecnie liczba startów kosmicznych na świecie jest znacznie mniejsza niż w latach 70. i 80. XX wieku. Wynika to przede wszystkim ze znacznego wzrostu przeżywalności statku kosmicznego. Normalna żywotność satelitów na orbicie wynosi 15–20 lat. Nie jest już potrzebny, ponieważ do tego czasu satelita nieuchronnie stanie się przestarzały.
Wśród wojskowych statków kosmicznych udział satelitów komunikacyjnych wynosi 52,8%, wywiadowczych i obserwacyjnych - 28,4%, satelity nawigacyjne zajmują 18,8%. Ale to sektor satelitów nawigacyjnych ma stałą tendencję wzrostową.
Obecnie konstelacja orbitalna amerykańskich satelitów nawigacyjnych systemu NAVSTAR GPS obejmuje 31 statków kosmicznych, z których wszystkie działają zgodnie z przeznaczeniem. Od 2015 roku planowane jest zastąpienie konstelacji satelitami trzeciej generacji w ramach rozbudowy systemu do poziomu GPS III. Siły Powietrzne USA planują pozyskać łącznie 32 statki kosmiczne GPS III.
Roskosmos spodziewa się, że do 2020 roku osiągnie dokładność wyznaczania współrzędnych przez system GLONASS na poziomie poniżej 10 cm – powiedział szef departamentu Władimir Popowkin na posiedzeniu rządu rosyjskiego, na którym rozważano program kosmiczny do 2020 roku. „Dziś dokładność pomiaru wynosi 2,8 metra, do 2015 roku osiągniemy 1,4 metra, do 2020 roku o 0,6 metra” – powiedział szef Roscosmosu, zauważając, że „biorąc pod uwagę uzupełnienia, które zostały wdrożone dzisiaj w rzeczywistości będzie to mniej niż 10 centymetrów dokładności.” Dodatki to stacje naziemne do korekcji różnicowej sygnału nawigacyjnego. Jednocześnie obecną konstelację orbitalną GLONASS należy zastąpić statkiem kosmicznym nowej generacji, którego liczba zostanie zwiększona do 30.
Unia Europejska tworzy swój system nawigacji wspólnie z Europejską Agencją Kosmiczną. W latach 2014-2016 zaplanowano utworzenie konstelacji 30 statków kosmicznych - 27 pracujących w systemie i 3 rezerwowych. Ze względu na kryzys gospodarczy plany te mogą zostać odłożone na kilka lat.
W 2020 roku ChRL zamierza dokończyć tworzenie krajowego systemu nawigacji satelitarnej Beidou. System został wprowadzony do komercyjnej eksploatacji 27 grudnia 2012 r. jako regionalny system pozycjonowania z konstelacją orbitalną 16 satelitów. Dało to sygnał nawigacyjny w Chinach i krajach sąsiednich. W 2020 roku na orbicie geostacjonarnej powinno zostać rozmieszczonych 5 statków kosmicznych, a poza orbitą geostacjonarną 30 satelitów, co pozwoli na objęcie sygnałem nawigacyjnym całego terytorium planety.
W czerwcu 2013 r. Indie zamierzają wystrzelić pierwszego satelitę nawigacyjnego swojego krajowego systemu IRNSS (Indyjski Regionalny System Nawigacji Satelitarnej) z wyspy Sriharikota u południowego wybrzeża Andhra Pradesh. Wystrzelenie na orbitę przeprowadzi indyjski pojazd nośny PSLV-C22. Drugi satelita ma zostać wystrzelony w kosmos do końca 2013 roku. Pięć kolejnych zostanie uruchomionych w latach 2014-2015. W ten sposób powstanie regionalny system nawigacji satelitarnej, obejmujący subkontynent indyjski i kolejne 1500 km od jego granic z dokładnością do 10 metrów.
Japonia poszła własną drogą, tworząc Quasi-Zenith Satellite System (QZSS, „Quasi-Zenith Satellite System”) - system synchronizacji czasu i korekcji różnicowej sygnału nawigacji GPS dla Japonii. Ten regionalny system satelitarny jest przeznaczony do uzyskiwania sygnału pozycji wyższej jakości podczas korzystania z GPS. Nie działa osobno. Pierwszy satelita Michibiki został wyniesiony na orbitę w 2010 roku. W najbliższych latach planowane jest wycofanie trzech kolejnych. Sygnały QZSS obejmą Japonię i zachodni Pacyfik.
Telefon komórkowy na orbicie
Mikroelektronika to prawdopodobnie najszybciej rozwijająca się dziedzina nowoczesnych technologii. Samsung Electronics, Apple i Google są gotowe, by dosłownie w najbliższych miesiącach zaprezentować „inteligentny” zegarek-komputer. Czy można się dziwić, że statki kosmiczne stają się coraz mniejsze? Nowe materiały i nanotechnologia sprawiają, że urządzenia kosmiczne są bardziej kompaktowe, lżejsze i bardziej energooszczędne. Można uznać, że era małych statków kosmicznych już się rozpoczęła. W zależności od wagi dzieli się je teraz na następujące kategorie: do 1 kg – „pico”, do 10 kg – „nano”, do 100 kg – „mikro”, do 1000 kg – „mini”. Jeszcze 10 lat temu mikrosatelity o wadze 50-60 kg wydawały się wybitnym osiągnięciem. Obecnie światowym trendem są nanosatelity. Ponad 80 z nich zostało już wystrzelonych w kosmos.
Tak jak produkcja i rozwój bezzałogowych statków powietrznych (UAV) odbywa się w wielu krajach, które wcześniej nawet nie myślały o własnym przemyśle lotniczym, tak projektowanie nanosatelitów jest obecnie prowadzone w wielu uczelniach, laboratoriach, a nawet indywidualnych amatorach. Co więcej, koszt takich urządzeń, zmontowanych na bazie gotowych elementów, okazuje się niezwykle niski. Czasami podstawą konstrukcji nanosatelity jest zwykły telefon komórkowy.
Z Indii na orbitę wysłano smartfon, który został wykorzystany jako podstawa eksperymentalnego satelity Strand-1 w ramach projektu Sat-Smartphone. Satelita został opracowany w Wielkiej Brytanii wspólnie przez Centrum Kosmiczne Uniwersytetu Surrey (SSC) i Surrey Satellite Technology (SSTL). Waga urządzenia to 4,3 kg, wymiary to 10x10x30 cm Oprócz smartfona urządzenie zawiera zwykły zestaw elementów roboczych - układy zasilania i sterowania. W pierwszym etapie satelitą sterować będzie standardowy komputer pokładowy, następnie tę funkcję całkowicie przejmie smartfon.
System operacyjny Android z szeregiem specjalnie zaprojektowanych aplikacji pozwala na szereg eksperymentów. Aplikacja iTesa będzie rejestrować wartości pola magnetycznego podczas ruchu satelity. Za pomocą innej aplikacji wbudowana kamera wykona zdjęcia, które zostaną przesłane w celu opublikowania na Facebooku i Twitterze. A to tylko niewielka część programu badawczego. Misja potrwa sześć miesięcy. Nie przewiduje się powrotu na Ziemię. Kosmonautyka przestała być udziałem elity.
Najważniejszy wniosek: technologie wojskowe i kosmiczne nie są już lokomotywą rozwoju przemysłu cywilnego. Wręcz przeciwnie – rozwój cywilizacyjny intensywnej nauki pozwala na rozwój wojskowej technologii kosmicznej. Przychody firm produkujących dobra konsumpcyjne są wielokrotnie wyższe niż przychody koncernów obronnych. Światowi liderzy elektroniki mogą wydać miliardy dolarów na nowe rozwiązania. A silna konkurencja zmusza nas do robienia wszystkiego w jak najkrótszym czasie.
Nanosatelity się posuwają
W 2005 roku rosyjski kosmonauta Salizhan Sharipov po prostu wyrzucił w kosmos pierwszego rosyjskiego nanosatelitę TNS-1 z Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Ważące 4,5 kg urządzenie powstało w ciągu zaledwie roku w Rosyjskim Instytucie Badań Kosmicznych za pieniądze firmy. W skrócie, czym jest satelita? To jest urządzenie w kosmosie!
Działający tani TNS-1 okazał się prawie darmowy. Nie potrzebował Centrum Kontroli Misji, ogromnych anten nadawczo-odbiorczych, analizy telemetrycznej i wielu innych rzeczy. Można nim sterować za pomocą laptopa, siedząc na ławce w parku. Eksperyment wykazał, że za pomocą komunikacji mobilnej i Internetu można sterować obiektem kosmicznym. Ponadto 10 nowych zespołów sprzętu przeszło pomyślnie testy projektu lotu. Gdyby nie nanosatelity, musiałyby zostać przetestowane jako część wyposażenia pokładowego jednego z przyszłych statków kosmicznych. A to strata czasu i duże ryzyko.
TNS-1 był wielkim przełomem. Mogłoby polegać na tworzeniu taktycznych systemów kosmicznych na poziomie niemal dowódcy batalionu, jak małe drony taktyczne. Niedrogie urządzenie, zmontowane w żądanej konfiguracji w ciągu kilku dni i wystrzeliwane przez lekką rakietę z lotniskowca, mogło pokazać dowódcy pole bitwy, zapewnić łączność i zautomatyzowany system sterowania dla rzutu taktycznego. Taki statek kosmiczny mógłby być bardzo pomocny podczas lokalnego konfliktu w Osetii Południowej i na Północnym Kaukazie.
Kolejnym ważnym obszarem jest eliminacja skutków klęsk żywiołowych i katastrof spowodowanych przez człowieka. A także ich ostrzeżenie. Tanie nanosatelity z kilkumiesięcznym okresem ważności mogłyby pokazać stan sytuacji lodowej w danym regionie, prowadzić ewidencję pożarów lasów, śledzić stan wody podczas powodzi. Do kontroli operacyjnej nanosatelity mogą być wystrzeliwane bezpośrednio nad terytorium klęsk żywiołowych w celu monitorowania zmian sytuacji online. I okazało się, że Ministerstwo Sytuacji Nadzwyczajnych FR otrzymało kosmiczne zdjęcia Krymska po powodzi jako pomoc charytatywną ze Stanów Zjednoczonych.
W przyszłości należy spodziewać się wprowadzenia nanosatelitów do systemów walki czołowych armii świata, przede wszystkim Stanów Zjednoczonych. Najprawdopodobniej nie jednorazowe, ale wystrzelenie małych statków kosmicznych w całych rojach, które będą obejmować satelity do różnych celów - komunikacja, przekazywanie, sondowanie powierzchni Ziemi w różnych długościach fal, elektroniczne środki zaradcze, wyznaczanie celów itp. To znacznie rozszerzy możliwości prowadzenia wojny zbliżeniowej.
Jeśli miniaturyzacja okaże się jednym z głównych trendów w rozwoju wojskowych statków kosmicznych, to prognoza wzrostu rynku satelitów wojskowych się nie powiedzie. Wręcz przeciwnie, zmniejszy się w kategoriach pieniężnych. Jednak korporacje lotnicze będą starały się nie tracić zysków i spowalniać małych konkurentów. W Rosji się udało. Producenci ciężkich satelitów lobbowali RNII za oprzyrządowaniem kosmicznym, aby zakazać statków kosmicznych. Dopiero teraz ponownie pojawiła się kwestia uruchomienia gotowego 8 lat temu nanosatelity TNS-2.
Zapotrzebowanie na ciężkie, energochłonne statki kosmiczne na orbitach bliskich Ziemi nadal spada. Ponadto sprzęt naziemny użytkowników staje się coraz bardziej czuły i ekonomiczny.
Ciężkie satelity pozostaną w większości domeną naukowców. Teleskopy kosmiczne, sprzęt do obrazowania w wysokiej rozdzielczości, automatyczne stacje do badań planetarnych będą nadal produkowane i uruchamiane w interesie całej ludzkości.
Programy krajowe skoncentrują się na tańszych statkach kosmicznych nadających się do masowej produkcji i użytku operacyjnego. Przykład bezzałogowców, które ostro weszły w systemy walki krajów rozwiniętych, wyraźnie o tym przekonuje. Dosłownie dekada wystarczyła, aby bezzałogowo-zwiadowczo-strajkowe UAV zajęły miejsce w Siłach Powietrznych USA i ich sojusznikach. Nie ma wątpliwości, że do 2020 r. wygląd ugrupowań orbitalnych zmieni się równie radykalnie. Pojawią się roje piko i nanosatelitów.
Teraz mówimy o femtosatelitach o wadze do 100 g. Jeśli komputery zostaną zredukowane do rozmiarów zegarków naręcznych, wkrótce pojawią się satelity o podobnych wymiarach.
