ستصبح الأقمار الصناعية النانوية قريبًا جزءًا من أنظمة القتال جنبًا إلى جنب مع الطائرات بدون طيار
تم نشر تقرير مع توقعات تجارية لتطوير السوق العالمية للأقمار الصناعية العسكرية في الولايات المتحدة. في عام 2012 ، قُدرت هذه الشريحة من صناعة الفضاء بنحو 11.8 مليار دولار ، ويعتقد مؤلفو التقرير أنها ستنمو بنسبة 3.9٪ سنويًا. وفي عام 2022 ستصل إلى 17.3 مليار دولار.
وتجدر الإشارة إلى أن التنبؤات طويلة المدى في مجال الملاحة الفضائية كانت دائمًا مميزة ، بعبارة ملطفة ، لا يمكن الاعتماد عليها. يتأثر تطور الصناعة بشدة بالسياسة والاقتصاد. في كثير من الأحيان ، يعتمد تمويل المشروع على طموحات قيادة الدولة. وحتى في كثير من الأحيان - من حالة الاقتصاد. في أوقات الأزمات ، يبدأون في الادخار على أغلى البرامج مع دورة عودة طويلة الأجل. وأسهل طريقة للعزل هي الإنفاق الغامض على الفضاء.
لكن في الآونة الأخيرة ، غزا عامل تأثير أقوى رواد الفضاء - التغير السريع للأجيال التكنولوجية. الآن لم يعد من الممكن تمديد عملية إنشاء مركبة فضائية (AC) لمدة 10-15 عامًا ، وهو ما كان القاعدة في السابق. خلال هذا الوقت ، يمكن للجهاز أن يصبح قديمًا ، دون أن يبدأ العمل على الإطلاق. حدث شيء مماثل مع أقمار الاتصالات الثقيلة في نهاية القرن العشرين. خطوط الاتصال بالألياف الضوئية ، التي شبكت العالم بأسره في وقت قصير ، جعلت الاتصالات بعيدة المدى متاحة على نطاق واسع ورخيصة وموثوقة. ونتيجة لذلك ، لم يكن هناك طلب على العشرات من أجهزة الإرسال والاستقبال الفضائية ، مما أدى إلى خسائر فادحة.
أدى التغيير السريع للأجيال التكنولوجية إلى تطوير الاتجاهات الرئيسية في تصميم وتصنيع المركبات الفضائية - وهي التصغير والنمطية والكفاءة. أصبحت الأقمار الصناعية أصغر حجمًا ووزنًا ، وتتطلب طاقة أقل ، ويتم استخدام العناصر والتركيبات الجاهزة في التصميم والتصنيع ، مما يقلل بشكل كبير من وقت الإنتاج وتكلفته. وتكلفة إطلاق قمر صناعي خفيف أرخص.
التنقل في كل مكان
في الوقت الحاضر ، عدد عمليات الإطلاق الفضائية في العالم أقل بكثير مما كان عليه في السبعينيات والثمانينيات. هذا يرجع في المقام الأول إلى زيادة كبيرة في بقاء المركبة الفضائية. عمر الخدمة العادي للأقمار الصناعية في المدار هو 15-20 سنة. لم يعد مطلوبًا ، لأن القمر الصناعي سيصبح حتمًا عفا عليه الزمن بحلول هذا الوقت.
من بين المركبات الفضائية العسكرية ، تبلغ حصة أقمار الاتصالات 52.8٪ ، والاستخبارات والمراقبة - 28.4٪ ، والأقمار الصناعية للملاحة 18.8٪. لكن قطاع الأقمار الصناعية للملاحة لديه اتجاه تصاعدي ثابت.
حاليًا ، تشتمل الكوكبة المدارية لأقمار الملاحة الأمريكية لنظام NAVSTAR GPS على 31 مركبة فضائية ، تعمل جميعها على النحو المنشود. منذ عام 2015 ، تم التخطيط لاستبدال الكوكبة بأقمار من الجيل الثالث كجزء من تطوير النظام إلى مستوى GPS III. تخطط القوات الجوية الأمريكية للحصول على ما مجموعه 32 مركبة فضائية GPS III.
قال رئيس الدائرة فلاديمير بوبوفكين في اجتماع للحكومة الروسية ، حيث تم النظر في برنامج الفضاء حتى عام 2020 ، إن روسكوزموس تتوقع الوصول إلى دقة تحديد الإحداثيات بواسطة نظام GLONASS عند أقل من 10 سم بحلول عام 2020. وقال رئيس روسكوزموس "اليوم دقة القياس 2 ، 8 أمتار ، بحلول عام 2015 سنصل إلى 1 ، 4 أمتار ، بحلول عام 2020 بمقدار 0 ، 6 أمتار" ، مشيرًا إلى أنه "مع الأخذ بعين الاعتبار الإضافات التي تم تنفيذها اليوم. في الواقع ، ستكون دقتها أقل من 10 سنتيمترات ". الإضافات هي محطات أرضية للتصحيح التفاضلي لإشارة الملاحة.في الوقت نفسه ، يجب استبدال كوكبة GLONASS المدارية الحالية بمركبات فضائية من الجيل التالي ، سيرتفع عددها إلى 30.
يقوم الاتحاد الأوروبي بإنشاء نظام الملاحة الخاص به مع وكالة الفضاء الأوروبية. تم التخطيط في 2014-2016 لإنشاء كوكبة من 30 مركبة فضائية - 27 تعمل في النظام و 3 منها في وضع الاستعداد. بسبب الأزمة الاقتصادية ، قد يتم تأجيل هذه الخطط لعدة سنوات.
في عام 2020 ، تعتزم جمهورية الصين الشعبية استكمال إنشاء نظام بيدو الوطني للملاحة عبر الأقمار الصناعية. تم إطلاق النظام في التشغيل التجاري في 27 ديسمبر 2012 كنظام تحديد المواقع الإقليمي ، مع كوكبة مدارية من 16 قمرا صناعيا. قدم هذا إشارة ملاحية في الصين والدول المجاورة. في عام 2020 ، يجب نشر 5 مركبات فضائية في مدار ثابت بالنسبة للأرض و 30 قمرا صناعيا خارج المدار الثابت بالنسبة للأرض ، مما سيسمح بتغطية كامل أراضي الكوكب بإشارة ملاحية.
في يونيو 2013 ، تعتزم الهند إطلاق أول قمر صناعي ملاحي لنظامها الوطني IRNSS (نظام الملاحة الساتلي الإقليمي الهندي) من جزيرة سريهاريكوتا قبالة الساحل الجنوبي لأندرا براديش. سيتم الإطلاق إلى المدار بواسطة مركبة الإطلاق الهندية PSLV-C22. ومن المقرر إطلاق القمر الصناعي الثاني في الفضاء بحلول نهاية عام 2013. سيتم إطلاق خمسة أخرى في 2014-2015. وبالتالي ، سيتم إنشاء نظام ملاحة إقليمي عبر الأقمار الصناعية يغطي شبه القارة الهندية و 1500 كيلومتر أخرى من حدودها بدقة 10 أمتار.
سلكت اليابان طريقها الخاص ، حيث أنشأت نظام الأقمار الصناعية شبه زينيث (QZSS ، "نظام الأقمار الصناعية شبه زينيث") - وهو نظام لمزامنة الوقت والتصحيح التفاضلي لإشارة الملاحة GPS لليابان. تم تصميم نظام الأقمار الصناعية الإقليمي هذا للحصول على إشارة موقع عالية الجودة عند استخدام GPS. لا يعمل بشكل منفصل. تم إطلاق أول قمر صناعي ميتشيبيكي إلى المدار في عام 2010. في السنوات القادمة ، من المخطط سحب ثلاثة آخرين. ستغطي إشارات QZSS اليابان وغرب المحيط الهادئ.
الهاتف المحمول في المدار
ربما تكون الإلكترونيات الدقيقة هي المنطقة الأسرع نموًا في التكنولوجيا الحديثة. إن Samsung Electronics و Apple و Google على استعداد لتقديم كمبيوتر الساعات "الذكي" حرفياً في الأشهر المقبلة. فهل من المستغرب أن المركبات الفضائية أصبحت أصغر وأصغر؟ المواد الجديدة وتكنولوجيا النانو تجعل الأجهزة الفضائية أكثر إحكاما وأخف وزنا وأكثر كفاءة في استخدام الطاقة. يمكن اعتبار أن عصر المركبات الفضائية الصغيرة قد بدأ بالفعل. حسب وزنهم ، يتم تقسيمهم الآن إلى الفئات التالية: حتى 1 كجم - "بيكو" ، حتى 10 كجم - "نانو" ، حتى 100 كجم - "ميكرو" ، حتى 1000 كجم - "ميني". حتى قبل 10 سنوات ، بدت الأقمار الصناعية الدقيقة التي تزن 50-60 كجم إنجازًا رائعًا. الآن الاتجاه العالمي هو الأقمار الصناعية النانوية. تم إطلاق أكثر من 80 صاروخًا منها بالفعل في الفضاء.
مثلما يتم إنتاج وتطوير المركبات الجوية غير المأهولة (UAVs) في العديد من البلدان التي لم تفكر حتى في صناعة الطيران الخاصة بها من قبل ، فإن تصميم الأقمار الصناعية النانوية يتم تنفيذه الآن في العديد من الجامعات والمختبرات وحتى الهواة الأفراد. علاوة على ذلك ، فإن تكلفة هذه الأجهزة ، التي يتم تجميعها على أساس العناصر الجاهزة ، منخفضة للغاية. في بعض الأحيان ، تكون قاعدة تصميم الأقمار الصناعية النانوية عبارة عن هاتف محمول عادي.
تم إرسال هاتف ذكي إلى المدار من الهند ، والذي تم استخدامه كأساس للقمر الصناعي التجريبي Strand-1 في إطار مشروع Sat-Smartphone. تم تطوير القمر الصناعي في المملكة المتحدة بالاشتراك مع مركز الفضاء بجامعة ساري (SSC) وساري لتكنولوجيا الأقمار الصناعية (SSTL). يبلغ وزن الجهاز 4 ، 3 كجم ، الأبعاد 10 × 10 × 30 سم.بالإضافة إلى الهاتف الذكي ، يحتوي الجهاز على مجموعة مكونات العمل المعتادة - إمدادات الطاقة وأنظمة التحكم. في المرحلة الأولى ، سيتم التحكم في القمر الصناعي بواسطة كمبيوتر قياسي على متن الطائرة ، ثم سيتم الاستيلاء على هذه الوظيفة بالكامل بواسطة هاتف ذكي.
يسمح نظام التشغيل Android المزود بعدد من التطبيقات المصممة خصيصًا بإجراء عدد من التجارب. سيسجل تطبيق iTesa قيم المجال المغناطيسي أثناء تحرك القمر الصناعي. باستخدام تطبيق آخر ، ستلتقط الكاميرا المدمجة الصور التي سيتم نقلها لنشرها على Facebook و Twitter. وهذا ليس سوى جزء صغير من برنامج البحث. ستستمر المهمة ستة أشهر. العودة إلى الأرض ليست متصورة. لم يعد رواد الفضاء من نصيب النخبة.
الاستنتاج الأهم: لم تعد التقنيات العسكرية والفضائية قاطرة تطوير الصناعة المدنية. على العكس تمامًا - تسمح التطورات التي تعتمد على العلوم المدنية بتطوير تكنولوجيا الفضاء العسكرية. إن عائدات الشركات المنتجة للسلع الاستهلاكية أعلى بعدة مرات من عائدات شركات الدفاع. يمكن لقادة الإلكترونيات في العالم إنفاق مليارات الدولارات على التطورات الجديدة. والمنافسة القوية تجبرنا على القيام بكل شيء في أقصر وقت ممكن.
الأقمار الصناعية النانوية تتقدم
في عام 2005 ، ألقى رائد الفضاء الروسي ساليجان شاريبوف ببساطة أول ساتل نانوي روسي TNS-1 إلى الفضاء من محطة الفضاء الدولية. تم إنشاء الجهاز الذي يزن 4.5 كجم في عام واحد فقط في معهد الأبحاث الروسي لأجهزة الفضاء باستخدام أموال الشركة. من حيث الجوهر ، ما هو القمر الصناعي؟ هذا جهاز في الفضاء!
تبين أن TNS-1 الرخيص قيد التشغيل كان شبه مجاني. لم يكن بحاجة إلى مركز التحكم في المهام ، وهوائيات الإرسال والاستقبال الضخمة ، وتحليل القياس عن بُعد ، وغير ذلك الكثير. يمكن التحكم فيه باستخدام كمبيوتر محمول ، جالسًا على مقعد في الحديقة. أظهرت التجربة أنه بمساعدة اتصالات الهاتف المحمول والإنترنت ، من الممكن التحكم في جسم فضائي. بالإضافة إلى ذلك ، اجتازت 10 مجموعات معدات جديدة اختبارات تصميم الطيران. إذا لم يكن الأمر يتعلق بالقمر الصناعي النانوي ، فسيتعين اختبارهم كجزء من المعدات الموجودة على متن إحدى المركبات الفضائية المستقبلية. وهذا مضيعة للوقت ومخاطر كبيرة.
كان TNS-1 اختراقًا كبيرًا. يمكن أن يتعلق الأمر بإنشاء أنظمة فضائية تكتيكية على مستوى قائد كتيبة تقريبًا ، مثل الطائرات الصغيرة التكتيكية بدون طيار. يمكن لجهاز غير مكلف ، يتم تجميعه في التكوين المطلوب في غضون أيام قليلة ويتم إطلاقه بواسطة صاروخ خفيف من طائرة حاملة ، أن يُظهر للقائد ساحة المعركة ، ويوفر اتصالات ونظام تحكم آليًا للمستوى التكتيكي. يمكن أن تكون هذه المركبات الفضائية ذات فائدة كبيرة أثناء الصراع المحلي في أوسيتيا الجنوبية وشمال القوقاز.
مجال مهم آخر هو القضاء على عواقب الكوارث الطبيعية والكوارث من صنع الإنسان. وكذلك تحذيرهم. يمكن أن تظهر السواتل النانوية الرخيصة ذات فترة الصلاحية لعدة أشهر حالة الجليد في منطقة معينة ، وتحتفظ بسجلات لحرائق الغابات ، وتتبع مستوى المياه أثناء الفيضانات. للتحكم التشغيلي ، يمكن إطلاق الأقمار الصناعية النانوية مباشرة فوق أراضي الكوارث الطبيعية من أجل مراقبة التغيرات عبر الإنترنت في الموقف. واتضح أن وزارة حالات الطوارئ في روسيا الاتحادية تلقت صورًا فضائية لكريمسك بعد الفيضانات كمساعدات خيرية من الولايات المتحدة.
في المستقبل ، يجب أن نتوقع إدخال الأقمار الصناعية النانوية في أنظمة القتال للجيوش الرائدة في العالم ، وفي المقام الأول الولايات المتحدة. على الأرجح ، ليس استخدامًا واحدًا ، ولكن إطلاق مركبة فضائية صغيرة في أسراب كاملة ، والتي ستشمل الأقمار الصناعية لأغراض مختلفة - الاتصالات ، والترحيل ، وسبر سطح الأرض بأطوال موجية مختلفة ، والإجراءات المضادة الإلكترونية ، وتحديد الهدف ، وما إلى ذلك. سيؤدي هذا إلى زيادة كبيرة في احتمالات شن حرب بدون تلامس.
إذا تبين أن التصغير هو أحد الاتجاهات الرئيسية في تطوير المركبات الفضائية العسكرية ، فإن توقعات الزيادة في سوق الأقمار الصناعية العسكرية ستفشل. على العكس من ذلك ، سوف تنخفض من الناحية النقدية. ومع ذلك ، ستحاول شركات الطيران عدم تفويت الأرباح وإبطاء المنافسين الصغار. لقد نجحت في روسيا.لقد ضغط مصنعو الأقمار الصناعية الثقيلة على RNII من أجل الأجهزة الفضائية لحظر المركبات الفضائية. الآن فقط تمت مناقشة مسألة إطلاق القمر الصناعي النانوي TNS-2 ، الذي كان جاهزًا قبل ثماني سنوات ، مرة أخرى.
يستمر الطلب على المركبات الفضائية كثيفة الاستهلاك للطاقة في المدارات القريبة من الأرض في الانخفاض. علاوة على ذلك ، أصبحت المعدات الأرضية للمستخدمين أكثر حساسية واقتصادية.
ستبقى الأقمار الصناعية الثقيلة في الغالب حكراً على العلماء. سيستمر تصنيع وإطلاق التلسكوبات الفضائية ومعدات التصوير عالية الدقة والمحطات الآلية للدراسات الكوكبية لصالح البشرية جمعاء.
ستركز البرامج الوطنية على المركبات الفضائية الأرخص ثمناً المناسبة للإنتاج الضخم والاستخدام التشغيلي. من الواضح أن مثال الطائرات بدون طيار ، التي دخلت بشكل حاد في أنظمة القتال في البلدان المتقدمة ، يقنع بذلك. حرفيا كان عقدا كافيا للطائرات بدون طيار الاستطلاعية الهجومية لتحل محلها في القوات الجوية الأمريكية وحلفائها. ليس هناك شك في أنه بحلول عام 2020 ، سيتغير مظهر التجمعات المدارية بشكل جذري. ستظهر أسراب من الأقمار الصناعية البيكو والنانوية.
الآن نحن نتحدث عن الأقمار الصناعية الفيمتو التي يصل وزنها إلى 100 جرام.إذا تم تقليل أجهزة الكمبيوتر إلى حجم ساعات اليد ، فستظهر قريبًا أقمار صناعية ذات أبعاد مماثلة.
