عين كابيلا سبيس الشاملة: نذير ثورة ذكاء الأقمار الصناعية

جدول المحتويات:

عين كابيلا سبيس الشاملة: نذير ثورة ذكاء الأقمار الصناعية
عين كابيلا سبيس الشاملة: نذير ثورة ذكاء الأقمار الصناعية

فيديو: عين كابيلا سبيس الشاملة: نذير ثورة ذكاء الأقمار الصناعية

فيديو: عين كابيلا سبيس الشاملة: نذير ثورة ذكاء الأقمار الصناعية
فيديو: تجربة أقوى صواريخ المضادة للطيران 😱مشاهد حماسية قوية وممتعة😱 2024, مارس
Anonim
صورة
صورة

في الآونة الأخيرة ، درسنا قدرات أصول الاستطلاع الفضائية للكشف عن مجموعات حاملات الطائرات الضاربة. على وجه الخصوص ، طرح المؤلف الافتراض حول إنشاء "أبراج" في المستقبل القريب من أقمار الاستطلاع المدمجة وغير المكلفة ، الموضوعة في مدارات منخفضة وقادرة على استبدال أقمار الاستطلاع الكبيرة والمكلفة الحالية. يحدث شيء مشابه بالفعل مع أقمار الاتصالات بفضل Space X ومشروع الإنترنت عبر الأقمار الصناعية عالي السرعة Starlink.

وفقًا لافتراض المؤلف ، يمكن استخدام التقنيات المستخدمة في بناء ونشر أقمار ستارلينك على نطاق واسع في وقت لاحق لبناء أقمار الاستطلاع. اعترض بعض المعارضين على ذلك بأن أقمار الاستطلاع ستكون أكبر بكثير وأكثر تعقيدًا وأكثر تكلفة. وهذا ينطبق بشكل خاص على أقمار الاستطلاع بالرادار النشطة ، والتي تحظى بأكبر قدر من الاهتمام ، حيث يمكنها العمل في أي وقت من اليوم وفي أي طقس.

حسنًا ، المستقبل يأتي في وقت أبكر مما افترضه المؤلف. لكن ، للأسف ، هذا المستقبل لا يأتي للجميع.

مساحة كابيلا

تهدف شركة Capella Space الأمريكية ، التي تأسست عام 2016 ، ومقرها سان فرانسيسكو ، كاليفورنيا ، إلى تزويد المستخدمين في جميع أنحاء العالم بالقدرة على الحصول على صور رادار تجارية عالية الدقة لسطح الكوكب.

تخطط كابيلا سبيس لنشر 36 قمرا صناعيا مجهزة برادار ذو فتحة اصطناعية. كان من المفترض أن كتلة قمر صناعي واحد ستكون حوالي 40 كجم. يجب أن يسمح النظام بالحصول على صور رادار (RL) لسطح الأرض بدقة تبلغ 50 سم.

علاوة على ذلك ، من المفترض أن يكون النظام قادرًا على استقبال الصور بدقة 25 سم وأعلى ، لكن هذه الفرصة للمستهلكين المدنيين لا تزال محظورة بموجب القانون الأمريكي.

في ديسمبر 2018 ، أطلقت كابيلا سبيس أول قمر صناعي تجريبي لها ، دينالي ، في المدار. تم الإطلاق باستخدام مركبة إطلاق SpaceX Falcon 9 من قاعدة فاندنبرغ الجوية (كاليفورنيا).

صُمم القمر الصناعي دينالي لاختبار التصميم والتكنولوجيا. لم يتم بيع صور RL منه. لكن تم استخدامها للاختبار الداخلي وجذب المستثمرين والعملاء المحتملين. بعد الإطلاق ، نشر القمر الصناعي دينالي شبكة هوائي مرنة تغطي مساحة تبلغ حوالي 8 أمتار.

صورة
صورة
صورة
صورة
صورة
صورة

في أغسطس 2020 ، تم إطلاق أول قمر صناعي تشغيلي تسلسلي ، سيكويا ، وهو قادر بالفعل على توفير صور الرادار لسطح الأرض للعملاء التجاريين. تم تنفيذ الإطلاق إلى المدار بواسطة RN Electron التابعة لشركة الطيران الأمريكية الخاصة Rocket Lab.

كتلة القمر الصناعي سيكويا 107 كجم. يحتوي على 400 متر من الكابلات والأسلاك التي تربط أكثر من مائة وحدة إلكترونية. يشتمل البرنامج على أكثر من 250000 سطر من كود C ، وأكثر من 10000 سطر من كود Python ، وأكثر من 500000 سطر من كود FPGA.

صورة
صورة

مع ارتفاع مداري يبلغ 525 كيلومترًا وميل مداري يبلغ 45 درجة ، يمكن لسيكويا تزويد العملاء بصور الرادار في مناطق مثل الشرق الأوسط وكوريا واليابان وأوروبا وجنوب شرق آسيا وأفريقيا والولايات المتحدة.

بحلول نهاية عام 2020 ، من المخطط إطلاق قمرين صناعيين آخرين من نوع Sequoia RN Falcon 9 في مدار بواسطة SpaceX. في المجموع ، من المخطط إطلاق ما لا يقل عن سبعة أقمار صناعية من هذا النوع.

صورة
صورة

يجب أن يكون مفهوماً أن الحد الأقصى لاستبانة المنطقة المختارة للمسح يتم توفيره عند تعرض صورة الرادار لمدة 60 ثانية تقريبًا ، حيث تم تجهيز أقمار سيكويا بنظام توجيه ميكانيكي لشريط الهوائي. سيكون التخليص على متن الطائرة أقل. يسمح وضع الفتحة التركيبية بتضاريس ثلاثية الأبعاد دقيقة وتعريف السطح.

صورة
صورة

من المفترض أن الكوكبة النهائية المكونة من 36 قمرا صناعيا ستوفر صورة لأي جزء من الكوكب بفاصل زمني لا يزيد عن ساعة واحدة.

صورة
صورة
صورة
صورة

تم إنشاء القمر الصناعي سيكويا التابع لكابيلا سبيس في 4 سنوات من قبل فريق مكون من 100 شخص.

صورة
صورة
صورة
صورة

وقعت Capella Space بالفعل عقودًا لتوفير معلومات الخرائط مع الوكالات الحكومية الأمريكية.

على وجه الخصوص ، في عام 2019 ، تم توقيع اتفاقية مع مكتب الاستطلاع الوطني الأمريكي (NRO) لدمج صور الرادار التجارية التي حصلت عليها أقمار كابيلا الفضائية مع أقمار المراقبة NRO المملوكة للدولة.

في نوفمبر 2019 ، وقعت القوات الجوية الأمريكية (Air Force) عقدًا مع Capella Space لدمج صور الشركة في برنامج الواقع الافتراضي للقوات الجوية (ربما يشير إلى خرائط تضاريس ثلاثية الأبعاد مفصلة للغاية للطيران).

في 13 مايو 2020 ، تم توقيع عقد مع وزارة الدفاع الأمريكية لتوفير بيانات الرادار المحمولة جواً ذات الفتحة الاصطناعية للبحرية الأمريكية. كما ستزود كابيلا وزارة الدفاع بخدمات تحليلية داخلية لتفسير النتائج.

وفي 25 يونيو 2020 ، أعلنت كابيلا سبيس عن توقيع اتفاقية مشتركة للبحث والتطوير (CRADA) مع الوكالة الوطنية الأمريكية للجغرافيا المكانية (NGA). ستوفر اتفاقية CRADA لكابيلا سبيس إمكانية الوصول إلى باحثي NGA لفهم أعمق للقضايا. في المقابل ، تحصل NGA على إمكانية الوصول إلى خدمات الصور والتحليلات الخاصة بـ Capella Space. هذه هي أول اتفاقية CRADA بين NGA وشركة تجارية تقدم صورًا من أقمار صناعية للرادار ذات الفتحة الاصطناعية.

بالطبع ، لا يمكن اعتبار أقمار كابيلا الفضائية نظائر مباشرة لأقمار الاستطلاع المتطورة والمكلفة التي أطلقتها القوى الصناعية العسكرية الرائدة. لكن هناك شيء آخر مهم هنا.

قامت شركة مكونة من 100 شخص بتطوير وتصنيع أقمار صناعية قادرة على استقبال صور الرادار عالية الدقة. تخطط هذه الشركة لنشر كوكبة من 36 قمرا صناعيا من هذا القبيل. يسمح حجم وكتلة هذه الأقمار الصناعية بوضعها في المدار في مجموعات ، كما هو الحال مع أقمار الاتصالات Starlink. هذا يجعل من الممكن ليس فقط بناء مجموعاتهم في المدار بسرعة ، ولكن أيضًا لإطلاقها بشكل عاجل ، إذا لزم الأمر ، باستخدام مركبات الإطلاق الصغيرة.

إذا كانت شركة ناشئة خاصة فقط قادرة على ذلك؟ كم عدد الأقمار الصناعية المماثلة أو المماثلة التي يمكن لوزارة الدفاع الأمريكية إطلاقها إذا لزم الأمر؟

بالمناسبة ، كابيلا سبيس ليست الشركة الوحيدة التي تعمل في هذا الاتجاه.

جليد

تأسست الشركة الفنلندية ICEYE في عام 2014 كشركة تابعة لجامعة آلتو ، كلية تكنولوجيا الراديو.

منذ عام 2019 ، تقدم ICEYE خدمات للحصول على صور رادار تجارية عالية الدقة تم الحصول عليها باستخدام ثلاثة أقمار صناعية مسجلة الملكية. تم إطلاق أول قمر صناعي ICEYE-X2 في 3 ديسمبر 2018 بواسطة مركبة الإطلاق Falcon 9 التابعة لشركة SpaceX ، وتم إطلاق قمرين صناعيين آخرين في 5 يوليو 2019.

من المفترض أنه مع النجاح التجاري للمشروع ، سيتم إطلاق العديد من الأقمار الصناعية سنويًا.

صورة
صورة

كتلة قمر صناعي واحد 85 كجم. وهي مجهزة بدوافع أيونية لتصحيح مدارها. دقة صور الرادار هي 0 ، 25x0 ، 5 ، 1x1 أو 3x3 متر ، دقة المحاذاة 10 أمتار ، سرعة قناة الاتصال 140 ميغا بت في الثانية.الارتفاع المداري: 570 كيلومترا ، الميل 97.69 درجة.

معامل الكوكب

تقوم شركة Planet Labs الأمريكية ، التي تأسست في عام 2010 ، بتطوير وتصنيع الأقمار الصناعية الصغيرة من نوع CubeSat والتي تسمى Dove ، والتي يتم تسليمها إلى المدار كحمولة إضافية لمهام أخرى.

تم تجهيز كل قمر صناعي من طراز Dove بأحدث أنظمة الاستطلاع البصري المبرمجة لمسح أجزاء مختلفة من الأرض. يقوم كل قمر صناعي من أقمار المراقبة Dove بمسح سطح الأرض بشكل مستمر ، وإرسال البيانات بعد المرور فوق المحطة الأرضية.

تم إطلاق أول قمرين صناعيين تجريبيين من نوع Dove في عام 2013.

صورة
صورة

بعد الاستحواذ على شركة BlackBridge AG الألمانية ، تم توسيع كوكبة الأقمار الصناعية Planet Labs بأقمار RapidEye. وبعد استحواذ كوكبة SkySat على TerraBella من Google أيضًا.

في يوليو 2015 ، وضعت Planet Labs 87 قمرا صناعيا من نوع Dove و 5 أقمار RapidEye في المدار. في عام 2017 ، أطلقت شركة Planet 88 قمراً صناعياً آخر من نوع Dove. بحلول سبتمبر 2018 ، أطلقت الشركة حوالي 300 قمر صناعي إضافي ، 150 منها نشطة. في عام 2020 ، أطلقت شركة Planet Labs ستة أقمار صناعية إضافية عالية الدقة من SkySats و 35 قمراً صناعياً من طراز Dove.

تزن الأقمار الصناعية حمامة 4 كيلوغرامات. أبعادها 10x10x30 سم ، ارتفاع المدار 400 كيلومتر.

توفر الأقمار الصناعية صورًا بدقة تصل إلى 3-5 أمتار.

صورة
صورة

توفر أقمار RapidEye التي يقل حجمها عن متر مكعب ووزنها 150 كيلوجرامًا ، والموجودة على ارتفاع 630 كيلومترًا ، صورة بدقة 5 أمتار باستخدام مستشعر متعدد الأطياف باللون الأزرق (440-510 نانومتر) والأخضر (520-590 نانومتر).) ، بالقرب من الأحمر (630 –690 نانومتر) ، الأحمر البعيد (690-730 نانومتر) والأشعة تحت الحمراء القريبة (760-880 نانومتر) نطاقات الطول الموجي.

صورة
صورة

توفر الأقمار الصناعية SkySat صور فيديو بدقة أقل من متر. يعتمد تصميمها على استخدام مكونات إلكترونية غير مكلفة ومتاحة تجاريًا.

يبلغ طول أقمار SkySat حوالي 80 سنتيمترا ويزن حوالي 100 كيلوغرام.

صورة
صورة

توجد سواتل SkySat في المدار على ارتفاع 450 كيلومترًا ومجهزة بأجهزة استشعار متعددة الأطياف ومتعددة الألوان. الدقة المكانية في النطاق اللوني 400-900 نانومتر هي 0.9 متر.

يجمع المستشعر متعدد الأطياف البيانات باللون الأزرق (450-515 نانومتر) ، والأخضر (515-595 نانومتر) ، والأحمر (605-695 نانومتر) والأشعة تحت الحمراء القريبة (740-900 نانومتر) بدقة 2 متر.

هل لدينا شيء مشابه؟

رواد الفضاء الروس

إن نجاحات رواد الفضاء الروس أكثر تواضعا.

بادئ ذي بدء ، يمكن للمرء أن يتذكر شركة SPUTNIX التي تأسست في عام 2011 ، والتي أطلقت في عام 2014 أول شركة روسية خاصة لتكنولوجيا الأقمار الصناعية الصغيرة Tablettsat-Aurora في مدار أرضي منخفض بكتلة 26 كجم.

وباعتبارها الحمولة الرئيسية ، فقد تم تجهيز المركبة بكاميرا بانكروماتية لتصوير سطح الأرض في النطاق الطيفي 430-950 نانومتر بدقة 15 مترًا وعرض مسطح يبلغ 47 كيلومترًا.

عين كابيلا سبيس الشاملة: نذير ثورة ذكاء الأقمار الصناعية
عين كابيلا سبيس الشاملة: نذير ثورة ذكاء الأقمار الصناعية

كما تم إطلاق العديد من السواتل النانوية العلمية والتعليمية التي طورها الطلاب وأطفال المدارس.

من بين الأجهزة قيد التطوير ، يمكن ملاحظة القمر الصناعي فائق الصغر للاستشعار عن بعد للأرض RBIKRAFT-ZORKIY.

ستكون كتلته 10 ، 5 كيلوغرامات. ومن المقرر الإطلاق في عام 2021.

سيحمل الجهاز كاميرا تليسكوب بدقة 6 ، 6 أمتار لكل بكسل ، من إنتاج شركة NPO Lepton. الكاميرا مزودة بنظام تثبيت حراري وتركيز ، بالإضافة إلى جهاز ذاكرة مدمج يسمح بالتصوير حسب الطلب دون أن تكون مقيدة بمحطات استقبال.

الارتفاع المداري المقدر للقمر الصناعي RBIKRAFT-ZORKY سيكون 550 كيلومترًا بميل 98 درجة.

صورة
صورة

شركة أخرى هي NPP Dauria Aerospace ، التي تأسست في عام 2011 وهي واحدة من أولى الشركات الروسية لإنشاء وإطلاق أقمار صناعية تجارية.

في 8 يوليو 2014 ، أطلقت Dauria Aerospay أول قمر صناعي من سلسلة DX مجهزًا بحمولة لاستقبال وإرسال الإشارات من نظام التعرف التلقائي ، المصمم للملاحة وتحديد السفن في المحيط العالمي وعلى خطوط الأنهار.

صورة
صورة

تم بيع قمرين صناعيين آخرين PERSEUS-M1 و PERSEUS-M2 إلى American Aquila Space في نهاية عام 2015.

في نفس عام 2015 ، قام ميخائيل كوكوريتش ، مؤسس NPP Dauria Aerospay LLC ، ببيع حصته في الشركة وهاجر إلى الولايات المتحدة.

كما نرى ، فإن تأخرنا في مجال الأقمار الصناعية التجارية من الدول الرائدة في العالم هو حوالي 10-15 سنة.

رسميًا ، هناك شركات تنتج مكونات للأقمار الصناعية - محركات أيونية ، وأجهزة استشعار ، ومكونات إلكترونية. لكن إنشاء منشأة إنتاج تنتج المنتج النهائي - أقمار صناعية عالية التقنية - بطريقة ما لا تنمو معًا.

لدينا وضع مماثل مع مركبات الإطلاق. بشكل عام ، ليس لدينا شيء يمكن مقارنته بـ Spaсe X أو Capella Space حتى الآن.

الاستنتاجات

يتطور تسويق الفضاء بأعلى المعدلات ، سواء من حيث وضع الحمولات في المدار ، أو من حيث إنشاء أقمار صناعية أرضية لأغراض مختلفة. وتجدر الإشارة إلى أن اتجاه تسويق الفضاء تم تحديده في بداية العقد الأول من القرن الحادي والعشرين وأصبح متفجراً في العقد الماضي. وقد سمح ذلك بظهور المعدات والتقنيات والخدمات التي لم يكن من الممكن الوصول إليها مؤخرًا ، ليس فقط لأغراض تجارية ، ولكن أيضًا للعملاء الحكوميين.

في ضوء ذلك ، فإن احتمال نشر القوات المسلحة الأمريكية لمئات أو حتى الآلاف من أقمار الاستطلاع والاتصالات ، وفي المستقبل أيضًا أقمار صناعية لنظام الدفاع المضاد للصواريخ (ABM) ، لم يعد يثير أي شكوك

ماذا يعني هذا بالنسبة لنا من الناحية العملية؟

يمكن القول أنه منذ لحظة معينة ، مع نشر عدد متزايد من أقمار الاستطلاع من مختلف الفئات والأغراض ، بالإضافة إلى تحسين خصائصها التقنية ، سيصبح من المستحيل تقريبًا تجنب اكتشاف العديد من أنواع الأسلحة من الفضاء

إن القدرة على الحصول على بيانات استطلاع عالمية وعلى مدار الساعة وفي جميع الأحوال الجوية ، على نطاق زمني قريب من الواقع ، ستجعل من الممكن تنفيذ ضربات بأسلحة دقيقة وطائرات بدون طيار (UAVs) على عمق كامل من أراضي العدو ، ليس فقط على الأهداف الثابتة ، ولكن أيضًا على الأهداف المتحركة ، وإعادة توجيه الأسلحة أثناء الطيران.

تتعرض أنظمة الصواريخ الأرضية المتنقلة (PGRK) للتهديد ، والتي تشكل أحد عناصر قوات الردع النووي الروسية (SNF) ، وستفقد السفن السطحية ذات التصميم التقليدي أدنى فرصة لتضيع في أعماق المحيط ، مما يعني أن طائرات العدو بعيدة المدى ستتمتع دائمًا بالمبادرة وستكون قادرة على توفير التركيز اللازم للقوات للضربة بالصواريخ المضادة للسفن (ASM) ، وهو ما يكفي للتغلب على الدفاع الجوي (الدفاع الجوي) حاملات الطائرات والمجموعات الضاربة البحرية (AUG و KUG).

إذا شرعت الولايات المتحدة رسميًا في بيع الصور من الفضاء بدقة 50 سم ، فما الدقة المتاحة للجيش - 25 أو 10 سم أو أقل؟

مع جودة الصورة هذه ، لن تساعد أي عاكسات زاوية. على سبيل المثال ، عند مهاجمة السفن ، يمكن إجراء اكتشافها الأولي بدقة تصل إلى 3-5 أمتار ، ثم يتم تحديد الهوية بدقة تبلغ 50 سم أو أقل. وبعد ذلك ، بعد إطلاق نظام الصواريخ المضادة للسفن ، يمكن تتبع السفن وإرسال إحداثياتها في الوقت الفعلي مباشرة إلى نظام الصواريخ المضادة للسفن عبر قناة اتصال عبر الأقمار الصناعية (إعادة التوجيه أثناء الطيران).

سيقول شخص ما لماذا لا تستخدم الحرب الإلكترونية؟

يمكنهم حل بعض المشاكل ، ولكن ليس كلها. معدات الحرب الإلكترونية نفسها "منارة" للعدو ؛ من المستحيل استخدامها باستمرار. بالإضافة إلى ذلك ، لا تزال معدات الاستطلاع البصري موجودة.

من غير الواقعي عمليًا وغير فعال اقتصاديًا تدمير شبكة من الأقمار الصناعية الصغيرة من السطح - من الممكن تجديد مجموعة الأقمار الصناعية الصغيرة بخسائر اقتصادية أقل من إسقاطها بصواريخ الدفاع الصاروخي. وهذا يتطلب أجهزة اعتراض فضائية متخصصة قادرة على المناورة المكثفة والبقاء في المدار لفترة طويلة ، مما يضمن التدمير المستمر للعديد من الأهداف.

ولا تعتمد على المفهوم الخاطئ الشائع حول "دلو من المكسرات في المدار".لن يكون الاقتصاد الكلي للكوكب قادرًا على نقل "الجوز" إلى المدار بكمية كافية لتدمير الأقمار الصناعية.

وفقًا لوكالة الفضاء الأوروبية ، هناك أكثر من 29000 حطام كبير يدور حول كوكبنا ، من قطع معدنية بحجم 4 بوصات إلى أقمار صناعية غير موجودة بالكامل وخزانات وقود مستنفد. أضف حوالي 670.000 قطعة معدنية يتراوح حجمها بين 1 و 10 سنتيمترات ، وحوالي 170 مليون جزيء طلاء ، ومليارات لا حصر لها من قطرات سائل التبريد وجزيئات الغبار التي يقل حجمها عن سنتيمتر واحد.

من المرجح أن يؤدي تحسين التقنيات الخاصة بإنشاء سواتل صغيرة الحجم وتكنولوجيات الدفاع الصاروخي إلى استئناف التنفيذ على مستوى تقني جديد لمشاريع الصواريخ الاعتراضية للدفاع المداري من النوع "Diamond pebble" ، والتي ، مع مراعاة تعزيز قدرات الاستطلاع والضربة لقوات الأمن الوطنية الأمريكية.

في نهاية القرن العشرين ، قيل الكثير عن حقيقة أن القرن الحادي والعشرين سيكون قرن الواقع الافتراضي والتكنولوجيا النانوية والبيوتكنولوجيا. من ناحية أخرى ، أصبح الفضاء "مطبقًا يوميًا" ، مرتبطًا بشيء مثل الفضائيات.

أدى ظهور الشركات الخاصة ذات الأهداف والمشاريع الطموحة إلى تغيير كل شيء. ووجد الفضاء نفسه مرة أخرى في طليعة التقدم التكنولوجي.

الفضاء ليس فقط مشاريع البحث العلمي وتوسع البشرية في مناطق جديدة ، ولكنه أيضًا حجر الزاوية في ضمان أمن الدولة. الآن ، من دون الحصول على ميزة ، أو على الأقل التكافؤ في الفضاء الخارجي ، فإن أي قوى برية وجوية وبحرية محكوم عليها بالهزيمة. في المستقبل ، سوف يزداد هذا الوضع سوءًا.

هذا يجعل مشاريع إنشاء مركبات الإطلاق والمركبات الفضائية الواعدة لأغراض مختلفة من بين المهام ذات الأولوية القصوى في بلدنا.

موصى به: