يمكن للمركبة الفضائية الصغيرة أن تفعل المزيد
على الرغم من التنافس بين القوى الفضائية الرائدة في تطوير مركبات الإطلاق عالية السعة ، في المستقبل القريب ، ستتطور المركبات الفضائية الصغيرة والصغيرة جدًا (SSC) بسرعة. ما المهام التي سيحلونها؟
في ظروف الازدحام في الفضاء القريب من الأرض ، قد تكون الحصة على المركبة الفضائية الصغيرة واعدة للغاية. وليس فقط لأنها أرخص بعدة مرات من المحركات متعددة الأطنان ، وكفاءتها لا تقل.
الوحوش في المدار
أحد أهم الاتجاهات في تطوير أنظمة المركبات الفضائية الصغيرة هو دعم المعلومات للقوات. كانت روسيا أول الدول التي وضعت المعدات المناسبة على متن مركبة فضائية بالغة الصغر. في عام 1995 ، تم دعم هذا الاتجاه ، وكما يقولون ، باركه قائد قوات الفضاء العسكرية (1989-1992) ، العقيد فلاديمير إيفانوف. لتنفيذ الخطة ، اجتمعت مجموعة من العلماء الشباب تحت قيادة اللواء فياتشيسلاف فاتيف.
يمكن إنشاء مركبة فضائية صغيرة داخل جدران الجامعة
الصورة: bmstu.ru
ما علاقة المركبة الفضائية الصغيرة بالدعم المعلوماتي للقوات البرية والدفاع الجوي؟ الحقيقة هي أن كل نظام فضائي تقليدي له مزايا وعيوب. بعد كل شيء ، ليس من دون سبب أن تطوير المدارات استمر بزيادة مستمرة في الحجم والوزن - كان هذا مطلوبًا من خلال المعدات الموضوعة عليها. خذ أقمار الاستطلاع الضوئية الإلكترونية. تتناسب دقتها مع قطر عدسة التلسكوب الموجود على متن الطائرة. البصريات ، التي تعطي نتائج مقبولة للاستطلاع ، لها كتلة من ثلاثة إلى خمسة أطنان. تنتج الأقمار الصناعية المجهزة بهذه المعدات صورًا جيدة. ولكن لأسباب اقتصادية ، يتم إطلاق عدد قليل جدًا من المركبات الفضائية من هذا القبيل ، ولا يمكن أن يكونوا فعليًا في النقطة الصحيحة من المدار للتحكم في الوضع في منطقة تم اختيارها عشوائيًا. إما أنه يجب أن يكون هناك الكثير من أقمار الاستطلاع ، أو سيكون عليك قبول أن السيطرة من الفضاء في ساحة معركة معينة ممكنة في أحسن الأحوال مرتين أو ثلاث مرات في اليوم. بالإضافة إلى ذلك ، يتطلب فك رموز الصور الفضائية للتعرف على الهدف ، كقاعدة عامة ، استثمارًا كبيرًا للوقت ، وهو أمر غير مقبول في ظروف الحرب.
تفرض الاستخبارات الإلكترونية أيضًا مطالب جدية على المركبة الحاملة: لزيادة الدقة ، يجب أن تنتشر أجهزة الاستقبال الموجودة على متن الطائرة إلى أقصى حد ممكن ، ولكن هناك حدًا - أبعاد القمر الصناعي.
استطلاع الرادار الفضائي ، القائم على ما يسمى بمبدأ الموقع الأحادي ، له متطلباته الخاصة. هنا ، هناك حاجة إلى مزيد من الطاقة من نظام إمداد الطاقة الموجود على متن الطائرة ، مما يزيد من الحمل. بالإضافة إلى ذلك ، يوفر هذا النظام زاوية مراقبة واحدة فقط ومن السهل خداعها باستخدام أهداف خاطئة في شكل أبسط عاكسات الزاوية.
إفساح المجال "للأطفال"!
اتضح أنه مع الأساليب التقليدية لاستطلاع الفضاء ، لا يمكن أن تكون المركبة الفضائية صغيرة بحكم التعريف. يعني أن الوقت قد حان لتبني أساليب أخرى. في منتدى Army-2015 ، تم تخصيصهم لـ "المائدة المستديرة" "المركبات الفضائية الصغيرة - أداة لحل مشاكل الدفاع الجوي."
المجال الأول هو الاستكشاف متعدد الأطياف. وفقًا لـ Vyacheslav Fateev ، باستخدام تلسكوب بقطر أدنى ، يمكننا ، كما يقولون ، تغطية الهدف والتقاط صورة بدقة منخفضة.ولكن إذا أضفنا إلى هذا صورة متعددة الأطياف للهدف ، فباستخدام الكمبيوتر الموجود على اللوحة ، سنحصل على صورة عالية الجودة في الوقت الفعلي. تبين أن نظام الاستطلاع البصري بدون تلسكوب كبير يكون مضغوطًا تمامًا ، كما أن سرعة معالجة الإشارة بالوسائل الحديثة عالية. أظهرت التجارب التي تم إجراؤها نتائج واعدة ، لكن وزارة الدفاع لم تطالب بها بعد. ولكن في الولايات المتحدة ، بناءً على هذا المبدأ ، تم بالفعل إنشاء المركبة الفضائية لدعم المعلومات في ساحة معركة TACSAT.
الاتجاه الثاني هو تطوير الذكاء الإلكتروني. مع وجود مسافة بين الأقمار الصناعية من 10 إلى 50 كيلومترًا ، تزداد دقة نظام الفضاء مئات المرات بسبب الزيادة في قاعدة القياس. تم حساب معلمات المركبة الفضائية المطلوبة لهذه الأغراض. يزن 100 كيلوغرام فقط. وسيكون نظامًا مكونًا من ثلاث أو أربع مركبات فضائية صغيرة من هذا القبيل قادرًا على توفير اتصال مزدوج في ساحة المعركة ، ومراقبة المركبات ، والأرض ، والجو … دقة تحديد الإحداثيات هي بالأمتار. اليوم ، هناك طلب كبير على مثل هذا النظام من قبل القوات الصاروخية والمدفعية. ولكن من أجل الحصول على أمر بذلك ، علينا مرة أخرى العمل بجدية مع وزارة الدفاع.
فيما يتعلق بالرادار ، حقق الخبراء في إمكانية إضاءة راديو طرف ثالث للهدف أو تشعيعه من أقمار صناعية أخرى - كما لو كان من الجانب. ماذا تعمل، أو ماذا تفعل؟
يوضح فاتيف قائلاً: "يقوم أحد الأقمار الصناعية في الكتلة المزودة بجهاز إرسال بإشعاع سطح الأرض والأهداف ، وتتلقى الأقمار الصناعية خفيفة الوزن الموجودة بجواره (بدون أجهزة إرسال وأنظمة إمداد طاقة قوية) إشارة استجابة ، وتقوم بإنشاء صور لاسلكية لهذه الأهداف. علاوة على ذلك ، لا نحصل في العنقود على صورة واحدة ، بل عدة صور لاسلكية في آن واحد ، مما يلغي إمكانية التداخل ويفتح إمكانية فتح أهداف مقنعة ".
أجرى العلماء تجربة على الإضاءة الراديوية المستهدفة باستخدام المركبة الفضائية GLONASS. كانت الإشارة ضعيفة. ومع ذلك ، تم تصنيع سبع صور راديوية للهدف المرصود بإضاءة من سبعة أقمار صناعية في وقت واحد. لقد أصبح هذا اتجاهًا جديدًا للعمل. بناءً على المنشورات في الصحافة الأجنبية ، أصبحوا مهتمين بالتجربة في الخارج. وكالة الفضاء الأوروبية تعتزم تكراره. لكن مهما نجحوا ، فقد كنا الأوائل.
حراسة حدود المدار
لدعم المعلومات للقوات ، من المهم ليس فقط حل مشكلة الترابط التشغيلي للوحدات الفرعية في منطقة النزاع العسكري ، ولكن أيضًا مشكلة الاتصالات التشغيلية العالمية للتجمعات العسكرية البعيدة (مجموعات السفن البحرية ، مجموعات الطيران) مع القيادة العسكرية المركزية. كما تظهر التجربة المحلية والأجنبية ، فإن كل هذه المشكلات بسيطة نسبيًا ومستقرة ليتم حلها بمساعدة مجموعات المدار المنخفض لاتصالات المركبات الفضائية الصغيرة.
مجال آخر مهم لدعم المعلومات للقوات هو السيطرة العالمية على الطقس في مناطق العمليات القتالية ومناطق إعادة انتشار القوات. هذا أيضًا ضمن قوة مجموعات ICA. لقد أظهرت تجربتنا والأجنبية ذلك.
الاتجاه الآخر هو تحسين المستوى الفضائي لمنطقة شرق كازاخستان. هنا ، وفقًا لفياتشيسلاف فاتيف ، فإن أول وأنجح تطبيق للمركبة الفضائية الصغيرة هو تطوير نظام التحكم في الفضاء (OMSS). يتم وضع عدد من الأقمار الصناعية ذات المجال المتقاطع في المدار. تشير النمذجة إلى أن ثماني مركبات فضائية فقط في الكوكبة ستجعل من الممكن توضيح هدف أي جسم جديد في غضون نصف ساعة. الآن ، في أنظمة الإلكترونيات الضوئية وأنظمة الرادار الأرضية ، يستغرق ذلك عدة ساعات.
ميزة أخرى في إنشاء مثل هذا المستوى الفضائي هي أنه ليس لدينا منشآت أرضية يمكنها مراقبة المدارات بميل أقل من 30 درجة. إنها غير متاحة لنا ، لكن هذا النظام سيجعل المهمة قابلة للحل.
من الممكن أيضًا توسيع المستوى الفضائي لـ SKKP من خلال إنشاء وسائل استطلاع إلكترونية. للقيام بذلك ، تم تجهيز المركبات الفضائية الصغيرة بأجهزة اعتراض إلكترونية.نتيجة لذلك ، يصبح من الممكن مراقبة جميع أنظمة الاتصالات المستقرة بالنسبة إلى الأرض التي لم تكن متاحة من قبل للتحكم.
هناك مشكلة أخرى سيتعين على الدفاع الفضائي حلها في المستقبل القريب وهي مكافحة ما يسمى بأقمار التفتيش الصناعية. نحن نعلم أن الأمريكيين يستخدمونها. تم نشر بيانات عن إنشاء وإطلاق قمرين صناعيين صغيرين يزنان حوالي 220 كيلوجرام في مدار ثابت بالنسبة للأرض. الهدف هو التحكم في تشغيل مركباتهم الفضائية المستقرة بالنسبة إلى الأرض. ومع ذلك ، فإن هاتين السيارتين في المدار تتحركان إما في اتجاه واحد أو في الآخر في منطقة التغطية لكل من مركبتنا الفضائية الأمريكية والثابتة بالنسبة للأرض. من الصعب جدًا اكتشافهم من الأرض ، لكن SKKP الخاص بنا كان قادرًا على القيام بذلك.
هل يمكن أن يكون MCA أصغر؟ هناك حسابات: بحجم 0.4 متر ، سيكون الحجم النجمي لـ MCA تقريبًا M18. وإذا كان أصغر من ذلك ، يصبح القمر الصناعي غير قابل للتمييز عن الأرض ، ومن المستحيل عمليًا القتال بمثل هذا "الخفاء". ما يجب القيام به؟
يعتقد فاتيف أن "أحد أهم الاتجاهات في تطوير المركبات الفضائية الصغيرة هو فحص المدار الثابت بالنسبة للأرض". - إذا استطعنا القيام بذلك ، فسيكون ذلك ناجحًا. لكن لهذا نحتاج إلى أقمارنا الصناعية الخاصة بالتفتيش ".
المنطقة التالية الأكثر صعوبة هي أنظمة الكشف عن الفضاء للطائرات التي تفوق سرعتها سرعة الصوت (GZVA). يعد هذا من أخطر وأخطر الأسلحة التي تطير على ارتفاعات متوسطة (من 20 إلى 40 كم وحتى أعلى). يبدو ، وليس قمرًا صناعيًا ، ولكن ليس طائرة أيضًا. السرعات - أكثر من 5 ماخ. ليست كل محطة رادار قادرة على الكشف. ومع ذلك ، فإن نظام التحكم في الفضاء الروسي ، الذي يحتوي على مركبة فضائية صغيرة ، سيكون قادرًا على رؤية مثل هذه المركبات التي تفوق سرعتها سرعة الصوت. نظرًا لتسخينها حتى 1000 درجة وإنشاء مجال بلازما حولها ، يلزم فقط تسع مركبات فضائية صغيرة "لتغطية" GZVA.
أخيرًا ، من الضروري إنشاء مجموعة للتحكم التشغيلي في الأيونوسفير ، بما في ذلك المنطقة المحيطة بالقطب. هذا مهم للغاية ، خاصة عند حل مشاكل زيادة دقة GLONASS. لا تزال الأخطاء في تحديد الإحداثيات كبيرة اليوم ، وبحلول عام 2020 يجب تقليلها بشكل كبير. هذا ضروري أيضًا فيما يتعلق بتكليف منشآت الرادار عبر الأفق لنظام الدفاع الجوي. بدون معرفة عميقة بخصائص الأيونوسفير ، لن نتمكن من حل مشكلة التحديد الدقيق لإحداثيات أهداف الرادار. هذه المهمة قابلة للحل تمامًا بمساعدة مجموعة من أجهزة مراقبة الغلاف الأيوني الصغيرة.
مشكلة المراقبة المستمرة للإشعاع في الفضاء القريب من الأرض لم يتم إزالتها من جدول الأعمال أيضًا.
أداة عالمية
كما نرى ، من أجل حل مجموعة متنوعة من المهام ، بما في ذلك المهام التي تواجه القوات ، من الضروري تطوير نظام دعم معلومات متعدد الأقمار الصناعية. هذا لا يعني أن كل نظام من الأنظمة 10-12 التي تمت مناقشتها أعلاه يتطلب تجميعًا منفصلاً. ستكون باهظة الثمن. وفقًا لـ Fateev ، يمكن ويجب دمج كل هذا في مجموعة واحدة ، أساسها هو الاتصال اللاسلكي المتبادل بين جميع أقرب مركبة فضائية صغيرة تنشئ الشبكة. يرى الجميع جارًا على قناة الموجة المليمترية وينقل معلوماته من خلاله.
في الوقت نفسه ، يتم حل المهمة الأكثر أهمية - إنشاء نظام عالمي لنقل المعلومات بين أي مستهلك للأرض والفضاء. إذا تم تحقيق ذلك ، فيمكن نقل المعلومات من أي مركبة فضائية صغيرة إلى النقطة المرغوبة على الأرض ، سواء كانت إشارات تحكم قتالية من قائد إلى مرؤوس أو معلومات استخباراتية من مركبات أخرى. علاوة على ذلك ، نظرًا للوجود المستمر لواحدة أو ثلاث مركبات فضائية صغيرة في منطقة الرؤية للمستهلك (القيادة العسكرية المركزية) ، يتم نقل المعلومات الاستخباراتية في الوقت الفعلي من أي مكان.
وهكذا ، فإن كوكبة عالمية واحدة متعددة الأقمار الصناعية تحل مشاكل توفير الاتصالات العالمية ، والاستطلاع التشغيلي الشامل لمسرح العمليات والفضاء القريب من الأرض ، والسيطرة الكاملة على مجال جاذبية الأرض (لسوء الحظ ، تُترك روسيا الآن بدون أنظمة جيوديسية مدارية) و الطقس … العسكرية ، ولأغراض سلمية. علاوة على ذلك ، سيؤثر التطبيق المدني الأكثر إثارة للاهتمام على كل واحد منا. يتعلق الأمر بتنفيذ فكرة "الإنترنت الفضائي". تقوم بعض الدول بالفعل ببناء مثل هذه المشاريع. سترشح "إنترنت الفضاء" روسيا من بين الدول الأكثر تقدمًا من الناحية المعلوماتية.
يلخص فاتيف: "يبقى إقناع عملائنا العسكريين بفاعلية النظام الفردي العالمي المقترح للمركبات الفضائية الصغيرة ذات الاستخدام المزدوج". - طبعا هناك مشاكل. من الضروري تطوير معلومات وتقنيات فضائية جديدة تمامًا. بالإضافة إلى ذلك ، كلما كانت المركبة الفضائية أصغر ، كانت عمرها المداري أقصر. لذلك ، سيكون من الضروري توفير زيادة في ارتفاع المدار ، أو استبدال المركبة الفضائية الصغيرة في الوقت المناسب. بالإضافة إلى ذلك ، من الضروري إجراء تقييم اقتصادي للنظام الموحد الذي يتم إنشاؤه لفهم مدى فائدته للدولة ".
من الذي سيصوغ الاختصاصات؟
يقول الخبراء إن إحدى المشكلات هي أن العميل ، أي وزارة الدفاع ، ليس لديه خبرة في إنشائها واستخدامها. العقبة الثانية هي عدم وجود متطلبات تكتيكية وتقنية لمثل هذه المركبات الفضائية الصغيرة. حتى الآن ، لم يقل أحد بوضوح ودقة ما ينبغي أن تكون عليه المعارف التقليدية.
بالطبع ، هناك مؤسسات ذات صلة ومعاهد بحثية ومعايير مترابطة. يتذكر فلاديمير ليتونوف ، المدير العام للتنمية المتكاملة لـ تقنيات NCCI. - حجم الأجهزة مهم أيضًا. الأجسام التي يقل قطرها عن 10 سنتيمترات لا يتم تحديدها عن طريق التحكم اللاسلكي ، ويمكن رؤيتها من خلال البصريات فقط على ارتفاعات معينة.
هناك تفاهم على أنه ينبغي تطوير منصة واحدة لمثل هذه المركبات الفضائية الصغيرة. لكن الخطة لم يتم تجسيدها بعد. الأسس التي يقوم عليها التجمع واضحة ، هناك مجموعة من المصنفات والقيود والمكونات. وفقًا لـ Letunov ، في المستقبل المنظور ، ستكون 90 بالمائة من المركبات الفضائية من فئة صغيرة ، والمستقبل وراءها.
نائب رئيس المصممين NPO سميت باسم أوضح Lavochkin Nikolay Klimenko أن شركتهم قد نفذت منذ فترة طويلة وبشكل هادف العمل على إنشاء MCA ولديها أساس مماثل. تم إنشاء منصة الفضاء المعدلة "Karat-200". يتم تقديم الحلول العلمية والتقنية التطبيقية على أساسها. يوجد بالفعل عدد من المركبات التجريبية في الفضاء. هناك مشاريع لمركبات فضائية أخرى من هذا النوع لحل المشكلات التطبيقية لصالح الجيش. ومع ذلك ، فإن وزارة الدفاع لم تعط الضوء الأخضر حتى الآن للإنتاج.
قوارير المسحوق فارغة
هل لدى روسيا مفهوم لإطلاق واستخدام مركبات فضائية صغيرة؟ للأسف … على الرغم من طرح اقتراح لاستخدام المركبة الفضائية الصغيرة لأول مرة ، نكرر ، من قبل القائد السابق لقوات الفضاء العسكرية ، العقيد فلاديمير إيفانوف. كانت فكرته أن الأقمار الصناعية الكبيرة للقيادة العليا ، MCA لتجمعات القوات. كان ذلك قبل 20 عامًا ، لكن هذا المفهوم لم يتم تنفيذه مطلقًا. لماذا ا؟
مطلوب حالات محددة. على وجه الخصوص ، تم التخطيط لسلسلة من أجهزة الرادار الصغيرة تحت الاسم الرمزي "كوندور". لم يتم تطويرها. الآن واحدة فقط من هذه المركبات في المدار. لماذا لم تنجح؟ لأن معارضة المركبات الفضائية الكبيرة والصغيرة تؤدي إلى نتائج عكسية وخاطئة. يجب أن يكمل كل منهما الآخر. في وقت السلم ، هناك حاجة إلى أجهزة عالية الأداء لتشكيل قواعد البيانات المرجعية. MCA لا يحل هذه المشكلة. ويمكن للكبار. في وقت سابق ، في فترة خاصة ، أي قبل الحرب ، وفقًا للشرائع الموجودة ، كان من المتصور بناء المجموعة المدارية على حساب ذخيرة المركبات الفضائية. لكنها لم تكن موجودة منذ سنوات عديدة ، ببساطة لا يوجد شيء لتجديد المجموعة المدارية. ومع ذلك ، يجب أن يكون هناك ذخيرة. لأنه عندما يصبح من الضروري إدخال البيانات الضرورية في خرائط مسار الصاروخ ، لم يعد الدور الرئيسي هو الأداء بقدر ما هو تكرار المراقبة. إن نمو التجمع لا يفترض فقط زيادة في عدد الأجهزة: 20-25-30 … لا يمكن لأي اقتصاد أن يتحمل هذا. هذا يعني أنه يجب حساب الكمية بدقة.فترة المراقبة من ساعتين إلى ثلاث ساعات تناسب الإدارة العسكرية.
من الضروري تبسيط التصميم قدر الإمكان لتقليل تكلفة المنتجات باستخدام العروض التجارية لهذا الغرض. كما تظهر تجربة الصراعات المحلية ، فإن مدتها من أسبوع إلى عام. وهذا يعني أن فترة الوجود النشط لصندوق تحدي الألفية يجب أن تكون متناسبة. الشيء الرئيسي هو منع الموقف الذي لن يتم فيه ضمان الاستعداد للإطلاق إلا بنهاية الأعمال العدائية.
لكن هذا يتطلب تطوير مفهوم مناسب. فترة التحضير لإطلاق هذه الأجهزة من استلام الأمر هي أسبوع. في رأي المطورين ، من المستحسن القيام بما يلي:
- لإنشاء مفهوم للتراكم التشغيلي لقدرات الكوكبة المدارية في فترة خاصة مع الحفاظ على متطلبات الحمولة لهذه المواصفة القياسية (ينبغي أن تكون قابلة للتطبيق على كل من المركبات الفضائية الكبيرة والصغيرة) ؛
- تطوير متطلبات موحدة لتكنولوجيا تصنيع المركبات الفضائية ، بما يضمن تسريع إطلاقها ؛
- لإنشاء منصات فضائية موحدة مع بنية معيارية وواجهات آلية من أجل الاندماج السريع في أنظمة الفضاء (بحيث يكون لدى جميع المطورين فكرة واضحة عن كيفية صنع الجهاز ومنه) ؛
- إدخال واجهات روسية تضمن عمل المنصات الفضائية في ظروف مختلفة.
أخيرًا ، سيكون من المناسب جمع مجتمع من الخبراء ، بما في ذلك ممثلو مجمع صناعة الدفاع والهيئات التي تصدر الأوامر ، من أجل اتخاذ قرار بشأن استخدام مثل هذا التجمع المشترك متعدد الأغراض من المركبات الفضائية في فترة زمنية خاصة.
حتى يتم تنفيذ الأساليب المذكورة أعلاه ، لن يظهر أي جديد في المدارات الفضائية لروسيا.