Les petites naus poden fer més
Tot i la rivalitat de les principals potències espacials en el desenvolupament de vehicles de llançament d'alta capacitat, en un futur proper es desenvoluparan ràpidament les naus espacials petites i ultra petites (SSC). Quines tasques resoldran?
En condicions de congestió a l’espai proper a la Terra, l’estaca de la petita sonda pot resultar ser molt prometedora. I no només perquè són diverses vegades més barates que els motors de diverses tones, i la seva eficiència no és menor.
Monstres en òrbita
Una de les direccions més importants en el desenvolupament de sistemes de petites naus espacials és el suport d'informació per a les tropes. Rússia va ser el primer dels països a col·locar l’equip adequat a bord d’una nau espacial ultra petita. El 1995, aquesta direcció va ser recolzada i, com es diu, beneïda pel comandant de les forces espacials militars (1989-1992), el coronel general Vladimir Ivanov. Per implementar el pla, un grup de joves científics es va reunir sota la direcció del major general Vyacheslav Fateev.
Es poden crear petites naus espacials a les parets d’una universitat
Foto: bmstu.ru
Què té a veure la petita nau espacial amb el suport informatiu de les forces terrestres i la defensa aeroespacial? El fet és que cada sistema espacial tradicional té els seus pros i els seus contres. Al cap i a la fi, no és sense motiu que el desenvolupament dels orbitadors va procedir amb un augment constant de mida i pes, cosa que requerien els equips que hi posaven. Pren satèl·lits de reconeixement òptic-electrònic. La seva resolució és proporcional al diàmetre de la lent del telescopi incorporat. L'òptica, que dóna resultats acceptables per al reconeixement, té una massa de tres a cinc tones. Els satèl·lits equipats amb aquests equips produeixen bones imatges. Però, per raons econòmiques, es llancen molt poques naus espacials d’aquest tipus i físicament no poden estar en el punt adequat de l’òrbita per controlar la situació en una zona escollida arbitràriament. O bé hi hauria d’haver molts satèl·lits de reconeixement, o bé haureu d’acceptar que el control des de l’espai en un camp de batalla concret és possible, com a màxim, dues o tres vegades al dia. A més, desxifrar imatges espacials per al reconeixement d’objectius requereix, per regla general, una gran inversió de temps, que és inacceptable en condicions de guerra.
La intel·ligència electrònica també fa serioses exigències al vehicle portador: per augmentar la resolució, els receptors a bord s’han d’estendre el màxim possible, però hi ha un límit: les dimensions del satèl·lit.
El reconeixement de radars espacials, basat en l’anomenat principi de monolocalització, té els seus propis requisits. Aquí, es necessita més energia del sistema d'alimentació incorporat, cosa que augmenta la càrrega. A més, aquest sistema només proporciona un angle d’observació i és fàcil enganyar-lo utilitzant falsos objectius en forma de reflectors de cantonada més senzills.
Deixeu pas als "nens"!
Resulta que amb els mètodes tradicionals de reconeixement espacial una nau espacial no pot ser petita per definició. Vol dir que ha arribat el moment d’adoptar altres mètodes. Al fòrum de l'Exèrcit-2015, es van dedicar a la "taula rodona" "Petites naus espacials: una eina per resoldre problemes de defensa aeroespacial".
La primera àrea és l’exploració multiespectral. Segons Vyacheslav Fateev, amb un telescopi amb un diàmetre mínim, podem, com es diu, cobrir l'objectiu i fer una foto amb una resolució baixa. Però si hi afegim un retrat multiespectral de l'objectiu, mitjançant l'ordinador de bord obtindrem una imatge d'alta qualitat en temps real. Un sistema de reconeixement òptic sense un telescopi gran resulta ser força compacte i la velocitat de processament del senyal per mitjans moderns és elevada. Els experiments realitzats han mostrat resultats prometedors, però encara no han estat reclamats pel Ministeri de Defensa. Però als EUA, per aquest principi, la nau espacial de suport a la informació del camp de batalla TACSAT ja s'ha creat.
La segona direcció és el desenvolupament de la intel·ligència electrònica. Amb una distància entre satèl·lits de 10 a 50 quilòmetres, la resolució del sistema espacial augmenta centenars de vegades a causa de l’augment de la base de mesura. S’han calculat els paràmetres de la nau espacial necessaris per a aquests propòsits. Pesa només 100 quilograms. I un sistema de tres o quatre naus espacials tan petites serà capaç de proporcionar comunicació dúplex al camp de batalla, supervisar vehicles, territori, atmosfera … La precisió de determinar les coordenades és de metres. Avui dia, aquest sistema és molt demandat per les forces míssils i l'artilleria. Però, per obtenir una ordre, hem de tornar a treballar seriosament amb el Ministeri de Defensa.
Pel que fa al radar, els experts van investigar la possibilitat de la il·luminació per ràdio de tercers de l'objectiu o irradiar-la des d'altres satèl·lits, com si fos de costat. Què fa?
"Un satèl·lit del cúmul amb un transmissor irradia la superfície i els objectius de la Terra i els satèl·lits lleugers situats al seu costat (sense transmissors i potents sistemes d'alimentació) reben un senyal de resposta", explica Fateev, "i construeixen imatges radiofòniques d'aquests objectius. A més, al clúster obtenim no una, sinó diverses imatges de ràdio alhora, cosa que elimina la possibilitat d'interferències i obre la possibilitat d'obrir objectius emmascarats ".
Els científics van realitzar un experiment sobre la il·luminació de la ràdio objectiu mitjançant la sonda espacial GLONASS. El senyal era feble. No obstant això, set imatges de ràdio de l'objectiu observat es van sintetitzar amb la il·luminació de set satèl·lits alhora. Això s’ha convertit en una nova direcció de treball. A jutjar per les publicacions de la premsa estrangera, es van interessar per l’experiment a l’estranger. L’Agència Espacial Europea té la intenció de repetir-ho. Però, independentment del que triomfin, aquí vam ser els primers.
Vetllar pels límits orbitals
Per al suport informatiu de les tropes, és important resoldre no només el problema de la interconnexió operativa de subunitats a la zona d’un conflicte militar, sinó també el problema de la comunicació operativa global d’agrupacions militars remotes (grups de vaixells navals, agrupacions d’aviació)) amb el comandament militar central. Com mostra l'experiència nacional i estrangera, tots aquests problemes són relativament senzills i estables per resoldre's amb l'ajut de grups de petites òrbites de comunicacions de naus espacials petites.
Una altra àrea important de suport a la informació per a les tropes és el control global del clima en àrees d'operacions de combat i zones de redistribució de tropes. Això també està dins del poder de les agrupacions ICA. La nostra experiència i l'exterior ho han demostrat.
Una altra direcció és la millora de l’escala espacial de la regió de Kazakhstan Oriental. Aquí, segons Vyacheslav Fateev, la primera i més exitosa aplicació de la petita nau espacial és el desenvolupament del sistema de control espacial (OMSS). Diversos satèl·lits de camp creuat es col·loquen en òrbita. La modelització suggereix que només vuit naus espacials de la constel·lació permetran aclarir l'objectiu de qualsevol objecte nou en una mitja hora. Ara, en sistemes optoelectrònics i de radar terrestres, això triga unes quantes hores.
Un altre avantatge en crear un esglaó espacial d’aquest tipus és que no disposem d’instal·lacions terrestres que observin òrbites amb una inclinació inferior a 30 graus. No estan disponibles per a nosaltres, però aquest sistema farà que la tasca sigui resolta.
És possible ampliar l’escala espacial del SKKP també creant mitjans de reconeixement electrònic. Per fer-ho, les petites naus estan equipades amb interceptors electrònics. Com a resultat, es fa possible observar globalment tots els sistemes de comunicació geoestacionaris que abans no estaven disponibles per al control.
Un altre problema que la defensa aeroespacial haurà de resoldre en un futur proper és la lluita contra els anomenats satèl·lits d’inspecció. Sabem que els nord-americans els fan servir. Es van publicar dades sobre la creació i el llançament en òrbita geoestacionària de dos petits satèl·lits que pesen uns 220 quilograms. L’objectiu és controlar el funcionament de les seves naus espacials geoestacionàries. No obstant això, aquests dos vehicles en òrbita es mouen en una direcció o en l’altra a la zona de cobertura de la sonda espacial americana i geoestacionària. És molt difícil detectar-los des de la Terra, però el nostre SKKP va ser capaç de fer-ho.
L’MCA podria ser encara més petit? Hi ha càlculs: amb una mida de 0,4 metres, la magnitud estel·lar del MCA serà aproximadament M18. I si encara és més petit, el satèl·lit es fa indistingible de la Terra i és pràcticament impossible lluitar amb aquesta "invisibilitat". Què fer?
"Una de les direccions més importants en el desenvolupament de petites naus espacials és la inspecció de l'òrbita geoestacionària", creu Fateev. - Si ho podem fer, serà un èxit. Però per a això necessitem els nostres propis satèl·lits d’inspecció ".
La següent àrea més difícil són els sistemes de detecció d’espai per a avions hipersònics (GZVA). Aquesta és una de les armes més perilloses i greus que vola a altituds mitjanes (de 20 a 40 km i fins i tot més altes). Sembla, i no un satèl·lit, però tampoc un avió. Velocitats superiors a Mach 5. No totes les estacions de radar són capaces de detectar. Tot i això, el sistema de control espacial rus, que té una petita nau espacial, podrà veure vehicles tan hipersònics. Com que escalfen fins a 1000 graus i creen un camp de plasma al seu voltant, només es requereixen nou naus petites per "cobrir" el GZVA.
Finalment, cal crear un grup per al control operacional de la ionosfera, inclosa la regió circumpolar. Això és extremadament important, especialment quan es resolen problemes d'augment de la precisió de GLONASS. Els errors a l’hora de determinar les coordenades continuen sent importants avui en dia i cal reduir-los significativament el 2020. Això també és necessari en relació amb la posada en servei d’instal·lacions de radar fora de l’horitzó del sistema de defensa aeroespacial. Sense un coneixement profund de les propietats de la ionosfera, no podrem resoldre el problema de determinar amb precisió les coordenades dels objectius del radar. La tasca es pot resoldre amb l'ajut d'una agrupació de petits dispositius de monitorització ionosfèrica.
El problema de la vigilància contínua de la radiació a l’espai proper a la terra tampoc no s’elimina de l’agenda.
Eina universal
Com podem veure, per resoldre diverses tasques, incloses les que s’enfronten a les tropes, és necessari desenvolupar un sistema de suport a la informació multisatèl·lit. Això no vol dir que cadascun dels 10-12 sistemes comentats anteriorment requereixi una agrupació separada. Serà massa car. Segons Fateev, tot això es pot i ha de combinar-se en una única agrupació, la base de la qual és la comunicació per ràdio mútua entre totes les petites naus espacials més properes que creen la xarxa. Tothom veu un veí al canal d’ones mil·limètriques i transmet la seva informació a través d’ell.
Al mateix temps, es resol la tasca més important: la creació d’un sistema global per transmetre informació entre qualsevol consumidor terrestre i espacial. Si s’aconsegueix això, la informació de qualsevol nau espacial petita es pot transmetre al punt desitjat de la Terra, ja siguin senyals de control de combat d’un comandant a un subordinat o intel·ligència d’altres vehicles. A més, a causa de la presència constant d'una o tres petites naus espacials a la zona de visibilitat del consumidor (comandament militar central), la informació d'intel·ligència es transmet en temps real des de qualsevol lloc.
Per tant, una única constel·lació universal multisatèl·lit resol els problemes de proporcionar comunicacions globals, un reconeixement operatiu integral del teatre d’operacions i l’espai proper a la terra, un control total del camp gravitatori de la Terra (malauradament, Rússia es queda ara sense sistemes geodèsics orbitals) i el clima … militar, i amb finalitats pacífiques. A més, l'aplicació civil més interessant afectarà a cadascun de nosaltres. Es tracta de la implementació de la idea d '"Internet espacial". Alguns països ja estan construint aquests projectes. "Internet espacial" designarà Rússia entre els països més informats.
"Queda per convèncer els nostres clients militars de l'eficàcia del sistema únic universal proposat de naus espacials petites de doble ús", resumeix Fateev. - Per descomptat, hi ha problemes. Cal desenvolupar tecnologies de la informació i de l’espai completament noves. A més, com més petita sigui la nau espacial, més curta serà la seva vida orbital. Per tant, caldrà preveure un augment de l’alçada de l’òrbita o una substitució oportuna de la petita nau espacial. A més, és necessària una avaluació econòmica del sistema unificat que s’està creant per entendre el benefici que tindrà per a l’Estat ".
Qui formularà els termes de referència?
Segons els experts, un dels problemes és que el client, és a dir, el Ministeri de Defensa, no té experiència en crear-los i utilitzar-los. El segon obstacle és la manca de requisits tàctics i tècnics per a aquestes naus espacials tan petites. Fins ara, ningú no ha dit amb claredat i precisió què hauria de ser el coneixement tradicional.
Per descomptat, hi ha institucions rellevants, instituts de recerca i estàndards interrelacionats. "D'acord amb la classificació internacional, els MCA es subdivideixen en dispositius de 500 a 100 quilograms, de 100 a 10 quilograms, de 10 a 1 quilogram, d'un quilogram a 100 grams", recorda Vladimir Letunov, director general del Desenvolupament Integrat de Tecnologies NCCI. - La mida dels dispositius també importa. Els objectes amb un diàmetre inferior a 10 centímetres no s’identifiquen mitjançant un radiocontrol i només es poden veure a través de l’òptica a determinades altures."
S'entén que s'hauria de desenvolupar una plataforma única per a aquestes naus tan petites. Però el pla encara no s’ha concretat. Les bases sobre les quals es basa l’agrupació són clares, hi ha un conjunt de classificadors, restriccions i components. Segons Letunov, en un futur previsible, el 90% de les naus espacials seran d’una classe petita, amb el futur darrere.
Subdissenyador en cap de NPO amb el seu nom Lavochkin Nikolay Klimenko va explicar que la seva empresa ha realitzat durant molt de temps i de manera intencionada treballs en la creació de MCA i que té els fonaments corresponents. Es va crear la plataforma espacial modificada "Karat-200". Les seves solucions científiques i tècniques aplicades s’ofereixen sobre la seva base. Alguns vehicles experimentals ja han estat a l'espai. Hi ha projectes d'altres naus espacials d'aquest tipus per resoldre problemes aplicats en interès dels militars. Tot i això, el Ministeri de Defensa encara no ha donat el vistiplau a la producció.
Els flascons de pols estan buits
Té Rússia un concepte per llançar i utilitzar petites naus espacials? Ai … Tot i que per primera vegada es va presentar una proposta d’ús de la petita nau espacial, repetim, per l’ex comandant de les Forces Espacials Militars, el coronel general Vladimir Ivanov. La seva idea era que els grans satèl·lits fossin per al màxim lideratge, i l'MCA fos per a agrupacions de tropes. Va ser fa 20 anys, però el concepte mai s’ha implementat. Per què?
Es van requerir casos específics. En particular, es va planejar una sèrie de petits aparells de radar amb el nom de codi "Còndor". No s’han desenvolupat. Ara només hi ha un d’aquests vehicles en òrbita. Per què no va funcionar? Perquè oposar-se a les naus grans i petites és contraproduent i és erroni. S’han de complementar. En temps de pau, es necessiten dispositius d’alt rendiment per formar les bases de dades de referència. MCA no resol aquest problema. I els grans poden. Abans, en un període especial, és a dir, abans de la guerra, segons els cànons existents, es preveia construir el grup orbital a costa de municions de naus espacials. Però fa molts anys que no existeix, simplement no hi ha res per reposar el grup orbital. Tot i això, hi hauria d’haver munició. Perquè quan es fa necessari introduir les dades necessàries als mapes de rutes de míssils, el paper principal ja no és tant el rendiment com la freqüència d’observació. El creixement de l’agrupació pressuposa no només un augment del nombre d’aparells: 20-25-30 … Cap economia ho pot suportar. Això significa que la quantitat s'ha de calcular amb precisió. Un període d’observació de dues a tres hores s’adaptarà al departament militar.
Cal simplificar el disseny tant com sigui possible, per reduir el cost dels productes, utilitzant ofertes comercials per a això. Com mostra l'experiència dels conflictes locals, la seva durada és d'una setmana a un any. Això significa que el període d’existència activa de l’MCA ha de ser proporcional. El més important és evitar una situació en què la preparació per al llançament només s’asseguri al final de les hostilitats.
Però això requereix el desenvolupament d’un concepte adequat. El període de preparació per al llançament d’aquests dispositius a partir de la recepció de l’ordre és d’una setmana. Segons l'opinió dels desenvolupadors, seria aconsellable:
- crear un concepte d’acumulació operativa de les capacitats de la constel·lació orbital en un període especial mantenint els requisits de càrrega útil d’aquest estàndard (haurien de ser aplicables tant a les naus espacials grans com petites);
- Desenvolupar requisits unificats per a la tecnologia de fabricació de naus espacials, que assegurin el seu alliberament accelerat;
- crear plataformes espacials unificades amb arquitectura modular i interfícies automatitzades per a una integració accelerada en sistemes espacials (de manera que tots els desenvolupadors tinguin una idea clara de com i de què fabricarem el dispositiu);
- introduir interfícies russes que assegurin el funcionament de les plataformes espacials en diverses condicions.
Finalment, seria correcte reunir una comunitat d’experts, inclosos representants del complex de la indústria de defensa i organismes d’ordenació, per decidir sobre l’ús d’aquesta agrupació conjunta polivalent de naus espacials en un període de temps especial.
Fins que no s’implementin els plantejaments esmentats, no apareixerà res de nou a les òrbites espacials de Rússia.
