Ondanks de rivaliteit van de leidende ruimtemachten bij de ontwikkeling van lanceervoertuigen met hoge capaciteit, zullen in de nabije toekomst kleine en ultrakleine ruimtevaartuigen (SSC) zich snel ontwikkelen. Welke taken gaan ze oplossen?
In omstandigheden van congestie in de nabije aarde-ruimte, kan de inzet op het kleine ruimtevaartuig veelbelovend blijken te zijn. En niet alleen omdat ze meerdere malen goedkoper zijn dan multi-tonmotoren, en hun efficiëntie is er niet minder om.
Monsters in een baan om de aarde
Een van de belangrijkste richtingen bij de ontwikkeling van kleine ruimtevaartuigsystemen is informatieondersteuning voor troepen. Rusland was de eerste van de landen die de juiste apparatuur aan boord van een ultraklein ruimtevaartuig plaatste. In 1995 werd deze richting ondersteund en, zoals ze zeggen, gezegend door de commandant van de militaire ruimtemacht (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 kunnen kleine ruimtevaartuigen worden gemaakt
Foto: bmstu.ru
Wat heeft het kleine ruimtevaartuig 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 is immers niet voor niets dat de ontwikkeling van orbiters met een constante toename in grootte en gewicht plaatsvond - dit was vereist door de apparatuur die erop was geplaatst. Neem optisch-elektronische verkenningssatellieten. Hun resolutie is evenredig met de lensdiameter 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 van 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 op een bepaald slagveld op zijn best twee of drie keer per dag mogelijk is. Bovendien vereist het ontcijferen van ruimtebeelden voor doelherkenning in de regel een grote tijdsinvestering, hetgeen onaanvaardbaar is in oorlogssituaties.
Elektronische intelligentie stelt ook hoge eisen aan het draagvoertuig: om de resolutie te verhogen, moeten de boordontvangers zo ver mogelijk worden verspreid, maar er is een grens: de afmetingen van de satelliet.
Ruimteradarverkenning, gebaseerd op het zogenaamde monolocatieprincipe, stelt zijn eigen eisen. Hier is meer stroom nodig van het boordnet, waardoor de belasting toeneemt. Bovendien biedt een dergelijk systeem slechts één observatiehoek en is het gemakkelijk om deze te misleiden door valse doelen te gebruiken in de vorm van de eenvoudigste hoekreflectoren.
Maak plaats voor "kinderen"!
Het blijkt dat met traditionele methoden van ruimteverkenning een ruimtevaartuig niet per definitie klein kan zijn. Het betekent dat het tijd is om andere methoden toe te passen. Op het Army-2015-forum waren ze gewijd aan de "ronde tafel" "Klein ruimtevaartuig - een hulpmiddel voor het oplossen van problemen met lucht- en ruimtevaartverdediging."
Het eerste gebied is multispectrale verkenning. Volgens Vyacheslav Fateev kunnen we met een telescoop met een minimale diameter, zoals ze zeggen, het doel bedekken en een foto maken met een lage resolutie. Maar als we daar een multispectraal portret van het doel aan toevoegen, dan krijgen we met de boordcomputer in realtime een hoogwaardig beeld. Een optisch verkenningssysteem zonder grote telescoop blijkt vrij compact te zijn en de signaalverwerkingssnelheid met moderne middelen is hoog. De uitgevoerde experimenten hebben veelbelovende resultaten opgeleverd, maar zijn nog niet geclaimd door 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 dat hiervoor nodig is, 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 er veel vraag naar een dergelijk systeem door rakettroepen en artillerie. Maar om daar een opdracht voor te krijgen, moeten we opnieuw serieus samenwerken met het ministerie van Defensie.
Met betrekking tot radar hebben experts de mogelijkheid onderzocht van radioverlichting van het doel door derden of bestraling door andere satellieten - alsof het van opzij is. Wat doet het?
"Een satelliet van het cluster met een zender bestraalt het aardoppervlak en doelen, en de lichtgewicht satellieten die ernaast staan (zonder zenders en krachtige voedingssystemen) ontvangen een reactiesignaal", legt Fateev uit, "en maken radiobeelden van deze doelen. Bovendien krijgen we in het cluster niet één, maar meerdere radiobeelden tegelijk, wat de mogelijkheid van interferentie elimineert en de mogelijkheid opent om gemaskeerde doelen te openen."
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 nieuwe richting van werken geworden. Aan de publicaties in de buitenlandse pers te zien, raakten ze geïnteresseerd in het experiment in het buitenland. Het Europees Ruimteagentschap is van plan het te herhalen. Maar wat ze ook slagen, hier waren we de eersten.
De orbitale grenzen bewaken
Voor informatieondersteuning van troepen is het belangrijk om niet alleen het probleem van operationele onderlinge verbinding van subeenheden in het gebied van een militair conflict op te lossen, maar ook het probleem van wereldwijde operationele communicatie van afgelegen militaire groeperingen (groepen marineschepen, luchtvaartgroeperingen) met het centrale militaire commando. Zoals de binnenlandse en buitenlandse ervaring leert, zijn al deze problemen relatief eenvoudig en stabiel om op te lossen met behulp van lage-orbit-groeperingen van kleine ruimtevaartuigcommunicatie.
Een ander belangrijk gebied van informatieondersteuning voor troepen is de wereldwijde controle van het weer in gebieden van gevechtsoperaties en gebieden van herschikking van troepen. Dit valt ook binnen de bevoegdheid van de ICA-groeperingen. Onze en buitenlandse ervaring heeft dit aangetoond.
Een andere richting is de verbetering van het ruimte-echelon van de regio Oost-Kazachstan. Hier, volgens Vyacheslav Fateev, is de eerste en meest succesvolle toepassing van het kleine ruimtevaartuig de ontwikkeling van het ruimtecontrolesysteem (OMSS). Een aantal cross-field-satellieten wordt in een baan om de aarde geplaatst. Modellering suggereert dat slechts acht ruimtevaartuigen in het sterrenbeeld het mogelijk zullen maken om het doelwit van een nieuw object binnen een half uur op te helderen. 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 faciliteiten op de grond hebben die banen met een helling van minder dan 30 graden zouden waarnemen. Ze zijn niet beschikbaar voor ons, maar dit systeem zal de taak oplosbaar maken.
Het is mogelijk om het ruimte-echelon van de SKKP ook uit te breiden door middel van elektronische verkenning. Om dit te doen, zijn kleine ruimtevaartuigen uitgerust met elektronische onderscheppers. Hierdoor wordt het mogelijk om wereldwijd alle geostationaire communicatiesystemen te observeren die voorheen niet beschikbaar waren voor controle.
Een ander probleem dat de lucht- en ruimtevaartverdediging 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 voertuigen in een baan om de aarde bewegen zich 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 te zien, maar onze SKKP was in staat om het te doen.
Zou MCA nog kleiner kunnen zijn? Er zijn berekeningen: met een grootte van 0,4 meter zal de stellaire magnitude van de MCA ongeveer M18 zijn. En als het nog kleiner is, wordt de satelliet niet te onderscheiden van de aarde en is het praktisch onmogelijk om met zo'n "onzichtbaarheid" te vechten. Wat te doen?
"Een van de belangrijkste richtingen in de ontwikkeling van kleine ruimtevaartuigen is inspectie van de geostationaire baan", meent Fateev. - Als we het kunnen, wordt het een succes. Maar daarvoor hebben we onze eigen inspectiesatellieten nodig."
Het volgende moeilijkste gebied zijn ruimtedetectiesystemen voor hypersonische vliegtuigen (GZVA). Dit is een van de gevaarlijkste en meest serieuze wapens die op gemiddelde hoogte vliegt (van 20 tot 40 km en zelfs hoger). Het lijkt erop, en geen satelliet, maar ook geen vliegtuig. Snelheden - meer dan Mach 5. Niet elk radarstation is in staat om te detecteren. En toch zal het Russische ruimtecontrolesysteem, dat een klein ruimtevaartuig heeft, dergelijke hypersonische voertuigen kunnen zien. Omdat ze tot 1000 graden opwarmen en een plasmaveld om hen heen creëren, zijn er slechts negen kleine ruimtevaartuigen nodig om de GZVA te "bedekken".
Ten slotte is het noodzakelijk om een groep te creëren voor operationele controle van de ionosfeer, ook in het circumpolaire gebied. Dit is uiterst belangrijk, vooral bij het oplossen van problemen met het vergroten van de nauwkeurigheid van GLONASS. Fouten bij het bepalen van de coördinaten zijn vandaag nog steeds aanzienlijk en tegen 2020 moeten ze aanzienlijk worden verminderd. Dit is ook nodig in verband met de ingebruikname van over-the-horizon radarfaciliteiten 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 is redelijk oplosbaar met behulp van een groep kleine ionosferische bewakingsapparatuur.
Ook het probleem van continue stralingsmonitoring in de nabije aarde wordt niet van de agenda gehaald.
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 elk van de 10-12 systemen die hierboven zijn besproken een aparte groepering vereist. Het zal te duur zijn. Volgens Fateev kan en moet dit alles worden gecombineerd tot één groep, waarvan de basis wederzijdse radiocommunicatie is tussen alle dichtstbijzijnde kleine ruimtevaartuigen die het netwerk creëren. Iedereen ziet een buurman op het millimetergolfkanaal en geeft via hem zijn informatie door.
Tegelijkertijd wordt 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 intelligentie van andere voertuigen. Bovendien wordt, door de constante aanwezigheid van een of drie kleine ruimtevaartuigen in de zichtzone van de consument (centraal militair commando), inlichtingeninformatie overal in realtime verzonden.
Zo lost een enkele universele multi-satellietconstellatie de problemen op van het bieden van wereldwijde communicatie, uitgebreide operationele verkenning van het operatiegebied en de ruimte nabij de aarde, volledige controle over het zwaartekrachtveld van de aarde (helaas heeft Rusland nu geen orbitale geodetische systemen) en weer … militair, en voor vreedzame doeleinden. Bovendien zal de meest interessante civiele toepassing ons allemaal raken. Het gaat om de implementatie van het idee van het "Space Internet". Sommige landen bouwen al aan dergelijke projecten. "Space Internet" zal Rusland nomineren als een van de meest informatief ontwikkelde landen.
"Het blijft om onze militaire klant te overtuigen van de effectiviteit van het voorgestelde universele enkelvoudige systeem van kleine ruimtevaartuigen voor tweeërlei gebruik", 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 baanduur. Daarom zal het nodig zijn om te zorgen voor een toename van de baanhoogte of voor 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 is, zeggen experts, dat de klant, dat wil zeggen 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 relevante instellingen, onderzoeksinstituten en onderling gerelateerde standaarden. "Volgens de internationale classificatie worden MCA's 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 Integrated Development of Technologieën NCCI. - De grootte van de apparaten is ook van belang. Objecten met een diameter van minder dan 10 centimeter worden door middel van radiobesturing niet geïdentificeerd en zijn alleen op bepaalde hoogtes door optica te zien."
Men begrijpt dat er voor zo'n klein ruimtevaartuig één enkel platform moet worden ontwikkeld. Maar het plan is nog niet geconcretiseerd. De basis waarop de groepering is gebouwd, is duidelijk, er is een reeks classificaties, beperkingen en componenten. Volgens Letunov zal in de nabije toekomst 90 procent van de ruimtevaartuigen van een kleine klasse zijn, met de toekomst achter zich.
Plaatsvervangend hoofdontwerper van NPO vernoemd naar Lavochkin Nikolay Klimenko legde uit dat hun bedrijf lang en doelbewust heeft gewerkt aan de oprichting van MCA en een overeenkomstige basis heeft. Het aangepaste ruimteplatform "Karat-200" is gemaakt. Op basis hiervan worden toegepaste wetenschappelijke en technische oplossingen aangeboden. Er zijn al een aantal experimentele voertuigen 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 kleine ruimtevaartuigen? Helaas … Hoewel voor het eerst een voorstel voor het gebruik van het kleine ruimtevaartuig werd ingediend, herhalen we, door de voormalige commandant van de militaire ruimtemacht, kolonel-generaal Vladimir Ivanov. Zijn idee was dat grote satellieten voor de top zijn, de MCA voor troepengroepen. Het was 20 jaar geleden, maar het concept is nooit geïmplementeerd. Waarom?
Er waren specifieke gevallen nodig. In het bijzonder werd een reeks kleine radartoestellen gepland onder de codenaam "Condor". Ze zijn niet ontwikkeld. Nu is er nog maar één van deze voertuigen in een baan om de aarde. Waarom werkte het niet? Omdat tegengestelde grote en kleine ruimtevaartuigen contraproductief en verkeerd zijn. Ze moeten elkaar aanvullen. In vredestijd zijn krachtige apparaten nodig om de referentiedatabases te vormen. MCA lost dit probleem niet op. En de groten kunnen dat. 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 munitie voor ruimtevaartuigen. Maar het bestaat al vele jaren niet, er is gewoon niets om de orbitale groep aan te vullen. Er moet echter munitie zijn. Want wanneer het nodig wordt om de benodigde gegevens in de raketroutekaarten in te voeren, is de belangrijkste rol niet meer zozeer de prestatie als wel de observatiefrequentie. De groei van de groepering veronderstelt niet alleen een toename van het aantal apparaten: 20-25-30 … Geen enkele economie kan dit weerstaan. Dit betekent dat de hoeveelheid nauwkeurig moet worden berekend. Een observatieperiode van twee tot drie uur past bij de militaire afdeling.
Het is noodzakelijk om het ontwerp zo veel mogelijk te vereenvoudigen, om de kosten van producten te verlagen, hiervoor commerciële aanbiedingen te gebruiken. Zoals de ervaring met lokale conflicten laat zien, duurt de duur ervan een week tot een jaar. Dit betekent dat de periode van actief bestaan van de MCA 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 voorbereidingsperiode voor de lancering van dergelijke apparaten vanaf de ontvangst van de opdracht is een week. Naar de mening van de ontwikkelaars is het raadzaam om:
- het creëren van een concept voor de operationele opbouw van de capaciteiten van de orbitale constellatie in een speciale periode, met behoud van de vereisten voor het laadvermogen voor deze standaard (ze zouden van toepassing moeten zijn op zowel grote als kleine ruimtevaartuigen);
- uniforme eisen te ontwikkelen voor de technologie van de fabricage van ruimtevaartuigen, die een versnelde introductie ervan zullen garanderen;
- om uniforme ruimteplatforms te creëren met 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 invoeren die het functioneren van ruimteplatforms onder verschillende omstandigheden zullen garanderen.
Ten slotte zou het goed zijn een gemeenschap van deskundigen bijeen te brengen, met inbegrip van vertegenwoordigers van het defensie-industriecomplex en opdrachtgevende instanties, om te beslissen over het gebruik van een dergelijke multifunctionele gezamenlijke groepering van ruimtevaartuigen in een speciale periode.
Totdat de bovengenoemde benaderingen zijn geïmplementeerd, zal er niets nieuws verschijnen in de ruimtebanen van Rusland.
