Ondanks de rivaliteit tussen de leidende ruimtemachten bij het maken van lanceervoertuigen met hoge capaciteit, zullen kleine en ultrakleine ruimtevaartuigen (SV's) zich in de nabije toekomst snel ontwikkelen. Welke taken gaan ze oplossen?
In omstandigheden van congestie in de nabije aarde-ruimte, kan de gok op het kleine ruimtevaartuig veelbelovend zijn. En niet alleen omdat ze meerdere keren goedkoper zijn dan een multi-ton-kolos, maar de efficiëntie van hun werk is er niet minder om.
Monsters in een baan om de aarde
Een van de belangrijkste richtingen bij de ontwikkeling van ICA-systemen is de informatieondersteuning van de troepen. Rusland was het eerste land dat de bijbehorende apparatuur aan boord van een ultraklein ruimtevaartuig plaatste. In 1995 werd deze richting ondersteund en, zoals ze zeggen, gezegend door de commandant van de Military Space Forces (1989-1992), kolonel-generaal Vladimir Ivanov. Om het plan uit te voeren, verzamelde een groep jonge wetenschappers zich onder leiding van generaal-majoor Vyacheslav Fateev.
Binnen de muren van een universiteit kan ook een klein ruimtevaartuig worden gemaakt
Foto: bmstu.ru
Foto: bmstu.ru
Wat heeft de ICA te maken met de informatieondersteuning van grondgroeperingen van troepen en lucht- en ruimtevaartverdediging? Feit is dat elk traditioneel ruimtesysteem zijn voor- en nadelen heeft. Het was immers niet voor niets dat de ontwikkeling van orbitale voertuigen ging met een constante toename in grootte en gewicht - dit was vereist door de apparatuur die erop was geplaatst. Neem optisch-elektronische verkenningssatellieten. Hun resolutie is evenredig met de diameter van het objectief van de telescoop aan boord. Optica, die acceptabele resultaten geeft voor verkenning, heeft een massa van drie tot vijf ton. Satellieten die met dergelijke apparatuur zijn uitgerust, produceren goede beelden. Maar om economische redenen worden er maar heel weinig van dergelijke ruimtevaartuigen gelanceerd, en ze kunnen fysiek niet op het juiste punt in de baan zijn om de situatie in een willekeurig gekozen gebied te beheersen. Of er zouden veel van dergelijke verkenningssatellieten moeten zijn, of je moet accepteren dat controle vanuit de ruimte van een bepaald slagveld op zijn best twee of drie keer per dag mogelijk is. Bovendien vereist de interpretatie van ruimtebeelden voor doelherkenning in de regel een grote tijdsinvestering, wat onaanvaardbaar is in de omstandigheden van oorlogvoering.
Elektronische intelligentie stelt ook zware eisen aan het draagapparaat: om de resolutie te verhogen, moeten de ontvangers aan boord zo ver mogelijk uit elkaar staan, maar er is een grens: de afmetingen van de satelliet.
Ruimteradarverkenning, gebaseerd op het zogenaamde monolocatieprincipe, stelt zijn eigen eisen. Hier is een grote capaciteit van het boordnet nodig, wat de belasting verhoogt. Bovendien biedt een dergelijk systeem slechts één waarnemingshoek en wordt het gemakkelijk misleid door het gebruik van lokvogels in de vorm van eenvoudige hoekreflectoren.
Weg naar "kinderen"!
Het blijkt dat met traditionele methoden van ruimteverkenning een ruimtevaartuig niet per definitie klein kan zijn. Het is dus tijd om andere methoden toe te passen. Op het forum "Army-2015" waren ze gewijd aan de "ronde tafel" "Klein ruimtevaartuig - een hulpmiddel voor het oplossen van problemen met lucht- en ruimtevaartverdediging."
De eerste richting is multispectrale verkenning. Zoals Vyacheslav Fateev zegt, kunnen we met een telescoop met de minimale diameter, zoals ze zeggen, het doelwit bedekken en een foto maken met een lage resolutie. Maar als we hier een multispectraal portret van het doelwit aan toevoegen, dan krijgen we met behulp van de boordcomputer realtime een hoogwaardig beeld. Een optisch verkenningssysteem zonder grote telescoop blijkt vrij compact te zijn en de snelheid van signaalverwerking met moderne middelen is hoog. De uitgevoerde experimenten lieten veelbelovende resultaten zien, maar ze zijn nog niet in trek bij het Ministerie van Defensie. Maar in de VS is volgens dit principe het ruimtevaartuig voor informatieondersteuning van het TACSAT-slagveld al gemaakt.
De tweede richting is de ontwikkeling van elektronische intelligentie. Met een afstand tussen satellieten van 10-50 kilometer neemt de resolutie van het ruimtesysteem honderden keren toe door de toename van de meetbasis. De parameters van het ruimtevaartuig die hiervoor nodig zijn, zijn berekend. Hij weegt slechts 100 kilogram. En een systeem van drie of vier van dergelijke kleine ruimtevaartuigen zal duplexcommunicatie op het slagveld kunnen bieden, voertuigen, territorium, atmosfeer bewaken ... De nauwkeurigheid van het bepalen van coördinaten is meters. Tegenwoordig is een dergelijk systeem zeer in trek bij rakettroepen en artillerie. Maar om daar een order voor te krijgen, moet je opnieuw serieus samenwerken met het ministerie van Defensie.
Wat radar betreft, onderzochten de experts de mogelijkheid van radioverlichting van derden van het doel of bestraling ervan door andere satellieten - als van opzij. Wat geeft het?
"Eén satelliet van de cluster, die een zender heeft, bestraalt het aardoppervlak en doelen, en lichtgewicht satellieten die ernaast staan (zonder zenders en krachtige voedingssystemen) ontvangen een reactiesignaal", legt Fateev uit, "en bouwen radiobeelden van deze doelen. Bovendien ontvangen we in een cluster niet één, maar meerdere radiobeelden tegelijk, wat de mogelijkheid van interferentie elimineert en de mogelijkheid opent om gecamoufleerde doelen te onthullen.”
Wetenschappers voerden een experiment uit op doelradioverlichting met behulp van GLONASS-ruimtevaartuigen. Het signaal was zwak. Niettemin werden zeven radiobeelden van het waargenomen doelwit gesynthetiseerd met verlichting van zeven satellieten tegelijk. Dit is een nieuw werkgebied geworden. Afgaande op de publicaties in de buitenlandse pers raakte het buitenland geïnteresseerd in het experiment. Het Europees Ruimteagentschap is van plan het te herhalen. Maar wat ze ook doen, wij waren de eersten hier.
Op bewaking van de orbitale grenzen
Voor de informatieondersteuning van de troepen is het belangrijk om niet alleen het probleem van de operationele onderlinge verbinding van eenheden in het gebied van een militair conflict op te lossen, maar ook het probleem van de wereldwijde operationele communicatie van afgelegen militaire groeperingen (groepen van schepen van de Marine, luchtvaart groeperingen) met een centraal militair commando. Zoals de binnen- en buitenlandse ervaring leert, kunnen al deze problemen relatief eenvoudig en stabiel worden opgelost met behulp van lage-orbitconstellaties van kleine communicatiesatellieten.
Een ander belangrijk gebied van informatieondersteuning voor de troepen is de wereldwijde monitoring van het weer op het gebied van gevechtsoperaties en gebieden van herschikking van troepen. Dit ligt ook binnen de macht van de ICA-facties. Onze en buitenlandse ervaring heeft dit aangetoond.
Een andere richting is de verbetering van het ruimte-echelon van de lucht- en ruimtevaartverdediging. Hier, volgens Vyacheslav Fateev, is de eerste en meest succesvolle toepassing van de ISC de ontwikkeling van het ruimtecontrolesysteem (SKKP). Een aantal satellieten met gekruiste waarnemingsvelden worden in een baan om de aarde gebracht. Modellering suggereert dat slechts acht ruimtevaartuigen in het sterrenbeeld het mogelijk zullen maken om het doel van een nieuw object binnen een half uur te verduidelijken. Nu, in opto-elektronische en radarsystemen op de grond, duurt dit enkele uren.
Een ander voordeel bij het creëren van zo'n ruimte-echelon is dat we geen grondfaciliteiten hebben die banen met een helling van minder dan 30 graden zouden waarnemen. Voor ons zijn ze niet beschikbaar, maar dit systeem zal de taak oplosbaar maken.
Het is mogelijk om het ruimte-echelon van de SKKP uit te breiden door middel van elektronische intelligentie. Hiervoor worden op kleine ruimtevaartuigen radiotechnische onderscheppingsfaciliteiten geplaatst. Hierdoor wordt het mogelijk om wereldwijd alle geostationaire communicatiesystemen te observeren die voorheen niet beschikbaar waren voor monitoring.
Een ander probleem dat Aerospace Defense in de nabije toekomst zal moeten oplossen, is de strijd tegen de zogenaamde inspectiesatellieten. We weten dat de Amerikanen ze gebruiken. Er werden gegevens gepubliceerd over de creatie en lancering in een geostationaire baan van twee kleine satellieten met een gewicht van ongeveer 220 kilogram. Het doel is om de werking van hun geostationaire ruimtevaartuig te controleren. Deze twee apparaten in een baan om de aarde bewegen echter in de ene of de andere richting in het dekkingsgebied van zowel Amerikaanse als onze geostationaire ruimtevaartuigen. Het is heel moeilijk om ze vanaf de aarde op te merken, maar onze SKKP was in staat om het te doen.
Kan ICA nog kleiner zijn? Er zijn berekeningen: met een grootte van 0,4 meter zal de magnitude van de ICA ongeveer M18 zijn. En als het nog kleiner is, wordt de satelliet niet te onderscheiden van de aarde en is het bijna onmogelijk om met zo'n "onzichtbaarheid" om te gaan. Wat moeten we doen?
“Een van de belangrijkste richtingen in de ontwikkeling van de ICA is de inspectie van de geostationaire baan”, meent Fateev. “Als het ons lukt, wordt het een succes. Maar daarvoor hebben we onze eigen inspectiesatellieten nodig.”
De volgende moeilijkste richting zijn op de ruimte gebaseerde systemen voor het detecteren van hypersonische vliegtuigen (HZLA). Dit is een van de gevaarlijkste en meest serieuze wapens die op gemiddelde hoogte vliegt (van 20 tot 40 km en zelfs hoger). Zoals, en geen satelliet, maar geen vliegtuig. Snelheden - meer dan 5 Machs. Niet elk radarstation kan dit repareren. En toch zal het Russische ruimtecontrolesysteem, dat MSC's heeft, dergelijke hypersonische voertuigen kunnen zien. Omdat ze tot 1000 graden opwarmen en een plasmaveld om hen heen creëren, zijn er slechts negen MCA's nodig om de GZLA te "bedekken".
Ten slotte is het noodzakelijk om een groepering van operationele controle van de ionosfeer te creëren, ook in het subpolaire gebied. Dit is uiterst belangrijk, vooral bij het oplossen van problemen met het verbeteren van de nauwkeurigheid van GLONASS. Fouten bij het bepalen van de coördinaten blijven vandaag de dag nog steeds aanzienlijk en moeten tegen 2020 aanzienlijk worden verminderd. Dit is ook nodig in verband met de ingebruikname van over-the-horizon radarsystemen van het lucht- en ruimtevaartverdedigingssysteem. Zonder een grondige kennis van de eigenschappen van de ionosfeer zullen we het probleem van het nauwkeurig bepalen van de coördinaten van radardoelen niet kunnen oplossen. De taak kan volledig worden opgelost met behulp van een groep kleine ionosferische bewakingsapparatuur.
Het probleem van continue stralingsmonitoring in de nabije aarde staat ook op de agenda.
Universeel gereedschap
Zoals we kunnen zien, is het nodig om een multi-satelliet informatie-ondersteuningssysteem te ontwikkelen om een verscheidenheid aan taken op te lossen, inclusief die waarmee de troepen worden geconfronteerd. Dit betekent niet dat voor elk van de hierboven besproken 10-12 systemen een aparte groepering nodig is. Het zal te duur worden. Volgens Fateev kan en moet dit alles worden verenigd in één groep, met als basis wederzijdse radiocommunicatie tussen alle dichtstbijzijnde kleine satellieten die een netwerk creëren. Iedereen ziet een buurman op een millimetergolfkanaal en zendt zijn informatie erdoorheen.
Tegelijkertijd is de belangrijkste taak opgelost - het creëren van een wereldwijd systeem voor het verzenden van informatie tussen alle grond- en ruimteverbruikers. Als dit wordt bereikt, kan informatie van elk klein ruimtevaartuig naar het gewenste punt op aarde worden verzonden, of het nu gevechtsbesturingssignalen zijn van een commandant naar een ondergeschikte of inlichtingengegevens van andere voertuigen. Bovendien wordt door de constante aanwezigheid van één tot drie SSC's in de zichtzone van de consument (het centrale militaire commando), inlichtingeninformatie in realtime vanaf elke plaats verzonden.
Zo lost een enkele universele multi-satellietconstellatie de problemen op van het bieden van wereldwijde communicatie, uitgebreide operationele verkenning van theateroperaties en bijna-aardse ruimte, volledige controle over het zwaartekrachtveld van de aarde (helaas heeft Rusland nu geen orbitale geodetische systemen) en weer ... Het is duidelijk dat dergelijke kansen zowel voor militaire als voor vreedzame doeleinden zullen worden gebruikt. Bovendien zal de meest interessante civiele toepassing van invloed zijn op ieder van ons. We hebben het over de implementatie van het idee van "Space Internet". Sommige landen bouwen al aan dergelijke projecten. "Space Internet" zal Rusland nomineren tot de meest informatie-ontwikkelde landen.
"Het blijft om onze militaire klant te overtuigen van de effectiviteit van het voorgestelde universele enkelvoudige systeem van kleine ruimtevaartuigen voor twee doeleinden", vat Fateev samen. – Natuurlijk zijn er problemen. Het is noodzakelijk om volledig nieuwe informatie- en ruimtetechnologieën te ontwikkelen. Bovendien, hoe kleiner het ruimtevaartuig, hoe korter de levensduur in een baan om de aarde. Daarom zal het nodig zijn om te zorgen voor ofwel een verhoging van de hoogte van de baan, ofwel een tijdige vervanging van het kleine ruimtevaartuig. Bovendien is een economische beoordeling van het verenigde systeem dat wordt gecreëerd nodig om te begrijpen hoe gunstig het zal zijn voor de staat.”
Wie stelt de taakomschrijving op?
Een van de problemen, zeggen experts, is dat de klant, dat wil zeggen het ministerie van Defensie, geen ervaring heeft met het maken en gebruiken ervan. Het tweede obstakel is het ontbreken van tactische en technische vereisten voor dergelijke kleine ruimtevaartuigen. Tot nu toe heeft niemand duidelijk en precies gezegd wat de TK zou moeten zijn.
Natuurlijk zijn er overeenkomstige instituten, wetenschappelijke onderzoeksinstituten, onderling verbonden standaarden. "Volgens de internationale classificatie worden kleine ruimtevaartuigen onderverdeeld in apparaten van 500 tot 100 kilogram, van 100 tot 10 kilogram, van 10 tot 1 kilogram, van een kilogram tot 100 gram", herinnert Vladimir Letunov, directeur-generaal van de Complex Development of Technologieën Onderzoek en productie Enterprise. – De grootte van de apparaten is ook van belang. Objecten met een diameter van minder dan 10 centimeter worden niet radiografisch gesignaleerd en zijn alleen op bepaalde hoogtes zichtbaar door optica.
Men is het erover eens dat voor dergelijke ICA's één enkel platform moet worden ontwikkeld. Maar het idee is nog niet geconcretiseerd. De basis waarop de groepering is gebouwd, is duidelijk, er is een reeks classificaties, beperkingen en componenten. Volgens Letunov zal al in de nabije toekomst 90 procent van de ruimtevaartuigen van een kleine klasse zijn, de toekomst ligt bij hen.
Plaatsvervangend hoofdontwerper van NPO hen. Lavochkin, Nikolai Klimenko legden uit dat hun bedrijf al lange tijd en doelbewust werkt aan de oprichting van de ICA en een overeenkomstige achterstand heeft. Er is een aangepast ruimteplatform "Karat-200" gemaakt. Op basis hiervan worden toegepaste wetenschappelijke en technische oplossingen aangeboden. Er zijn al een aantal experimentele apparaten in de ruimte geweest. Er zijn projecten van andere ruimtevaartuigen van dit type voor het oplossen van toegepaste problemen in het belang van het leger. Het ministerie van Defensie heeft echter nog geen groen licht gegeven voor de productie.
De poederflacons zijn leeg
Heeft Rusland een concept voor het lanceren en gebruiken van ICA? Helaas... Hoewel voor het eerst een voorstel werd gedaan om de ICA te gebruiken, herhalen we, door de voormalige commandant van de militaire ruimtemacht, kolonel-generaal Vladimir Ivanov. Zijn idee was dat grote satellieten voor hoger leiderschap zijn, ICA's voor groepen troepen. Het is 20 jaar geleden, maar het concept is nog niet geïmplementeerd. Waarom?
Er waren specifieke acties nodig. In het bijzonder was een reeks kleine radarvoertuigen gepland onder de voorwaardelijke naam "Condor". Ze zijn niet ontwikkeld. Momenteel is er slechts één van deze apparaten in een baan om de aarde. Waarom werkte het niet? Omdat de oppositie van grote en kleine ruimtevaartuigen contraproductief is, verkeerd. Ze moeten elkaar aanvullen. In vredestijd zijn krachtige apparaten nodig om referentiedatabases te vormen. ICA lost een dergelijk probleem niet op. Maar de groten kunnen dat wel. Eerder, in een bijzondere periode, dat wil zeggen voor de oorlog, werd volgens de bestaande kanunniken overwogen om de orbitale groep op te bouwen ten koste van de munitie van ruimtevaartuigen. Maar het bestaat al vele jaren niet, er is gewoon niets om de orbitale groepering aan te vullen. Er moet echter munitie zijn. Want wanneer het nodig wordt om de benodigde gegevens in raketroutekaarten in te voeren, wordt de hoofdrol niet zozeer gespeeld door productiviteit als wel door de frequentie van observatie. Het vergroten van de groepering impliceert niet alleen een toename van het aantal apparaten: 20-25-30 ... Daar kan geen economie tegen op. Dit betekent dat de hoeveelheid nauwkeurig moet worden berekend. De observatieperiode van twee tot drie uur zal de militaire afdeling goed uitkomen.
Het is noodzakelijk om het ontwerp zo veel mogelijk te vereenvoudigen, de kosten van producten te verlagen, hiervoor commerciële aanbiedingen te gebruiken. Zoals de ervaring van lokale conflicten laat zien, duurt de duur van een week tot een jaar. Dit betekent dat de periode van actief bestaan van de ICA evenredig moet zijn. Het belangrijkste is om een situatie te voorkomen waarin de gereedheid voor lancering pas aan het einde van de vijandelijkheden is gegarandeerd.
Maar dat vraagt om de ontwikkeling van een passend concept. De voorbereidingstermijn voor de lancering van dergelijke apparaten vanaf de ontvangst van een opdracht is een week. Naar de mening van de ontwikkelaars zou het raadzaam zijn:
-een concept creëren voor de snelle toename van de mogelijkheden van de orbitale constellatie in een speciale periode met behoud van de vereisten voor het laadvermogen voor deze standaard (ze moeten van toepassing zijn op zowel grote als kleine ruimtevaartuigen);
- uniforme eisen te ontwikkelen voor de technologie van de fabricage van ruimtevaartuigen, die ervoor zullen zorgen dat ze versneld worden vrijgegeven;
-uniforme ruimteplatforms creëren met een modulaire architectuur en geautomatiseerde interfaces voor versnelde integratie in ruimtesystemen (zodat alle ontwikkelaars een duidelijk idee hebben van hoe en waarvan we het apparaat zullen maken);
-Russische interfaces introduceren die het functioneren van ruimteplatforms onder verschillende omstandigheden zullen garanderen.
Ten slotte zou het goed zijn om een gemeenschap van deskundigen bijeen te brengen, waaronder vertegenwoordigers van de defensie-industrie en opdrachtgevende autoriteiten, om te beslissen over het gebruik van zo'n multifunctioneel gecombineerd ruimtevaartuigconstellatie in een speciale periode.
Zolang deze benaderingen niet zijn geïmplementeerd, zal er niets nieuws verschijnen in de ruimtebanen van Rusland.