Apesar da rivalidade das principais potências espaciais no desenvolvimento de veículos de lançamento de alta capacidade, em um futuro próximo, espaçonaves pequenas e ultrapequenas (SSC) se desenvolverão rapidamente. Que tarefas eles resolverão?
Em condições de congestionamento no espaço próximo à Terra, a aposta na pequena espaçonave pode revelar-se muito promissora. E não apenas porque são várias vezes mais baratos do que os motores de várias toneladas, e sua eficiência não é menor.
Monstros em órbita
Uma das direções mais importantes no desenvolvimento de pequenos sistemas de espaçonaves é o suporte de informações para as tropas. A Rússia foi o primeiro dos países a colocar o equipamento apropriado a bordo de uma espaçonave ultrapequena. Em 1995, essa direção foi apoiada e, como dizem, abençoada pelo Comandante das Forças Espaciais Militares (1989-1992), Coronel-General Vladimir Ivanov. Para implementar o plano, um grupo de jovens cientistas se reuniu sob a liderança do Major General Vyacheslav Fateev.
Pequenas espaçonaves podem ser criadas dentro das paredes de uma universidade
Foto: bmstu.ru
O que a pequena espaçonave tem a ver com o suporte de informações de grupos de tropas terrestres e defesa aeroespacial? O fato é que cada sistema espacial tradicional tem seus prós e contras. Afinal, não é sem razão que o desenvolvimento dos orbitadores prosseguiu com um aumento constante de tamanho e peso - isso era exigido pelos equipamentos colocados neles. Veja os satélites de reconhecimento óptico-eletrônicos. Sua resolução é proporcional ao diâmetro da lente do telescópio de bordo. A óptica, com resultados aceitáveis para reconhecimento, tem uma massa de três a cinco toneladas. Os satélites equipados com esse tipo de equipamento produzem boas imagens. Mas, por razões econômicas, muito poucas dessas espaçonaves são lançadas e fisicamente não podem estar no ponto certo da órbita para controlar a situação em uma área escolhida arbitrariamente. Deve haver muitos desses satélites de reconhecimento ou você terá que aceitar que o controle do espaço em um campo de batalha específico é possível, no máximo, duas ou três vezes por dia. Além disso, decifrar imagens espaciais para reconhecimento de alvos requer, via de regra, um grande investimento de tempo, o que é inaceitável em condições de guerra.
A inteligência eletrônica também exige muito do veículo transportador: para aumentar a resolução, os receptores a bordo devem ser espalhados o máximo possível, mas há um limite - as dimensões do satélite.
O reconhecimento por radar espacial, baseado no chamado princípio de monolocalização, tem seus próprios requisitos. Aqui, mais energia é necessária do sistema de fonte de alimentação on-board, o que aumenta a carga. Além disso, tal sistema fornece apenas um ângulo de observação e é fácil enganá-lo usando alvos falsos na forma dos refletores de canto mais simples.
Abram caminho para as "crianças"!
Acontece que, com os métodos tradicionais de reconhecimento do espaço, uma espaçonave não pode ser pequena por definição. Isso significa que chegou a hora de adotar outros métodos. No fórum do Exército-2015, eles foram dedicados à "mesa redonda" "Pequenas espaçonaves - uma ferramenta para resolver problemas de defesa aeroespacial".
A primeira área é a exploração multiespectral. Segundo Vyacheslav Fateev, com um telescópio de diâmetro mínimo, podemos, como dizem, cobrir o alvo e tirar uma foto com baixa resolução. Mas se adicionarmos a isso um retrato multiespectral do alvo, então usando o computador de bordo obteremos uma imagem de alta qualidade em tempo real. Um sistema de reconhecimento óptico sem um grande telescópio revela-se bastante compacto e a velocidade de processamento do sinal por meios modernos é alta. Os experimentos realizados mostraram resultados promissores, mas ainda não foram reivindicados pelo Ministério da Defesa. Mas nos EUA, neste princípio, a espaçonave para suporte de informações do campo de batalha TACSAT já foi criada.
A segunda direção é o desenvolvimento da inteligência eletrônica. Com uma distância entre satélites de 10-50 quilômetros, a resolução do sistema espacial aumenta centenas de vezes devido ao aumento da base de medição. Os parâmetros da espaçonave necessários para esses propósitos foram calculados. Ele pesa apenas 100 quilos. E um sistema de três ou quatro dessas pequenas espaçonaves será capaz de fornecer comunicação duplex no campo de batalha, monitorando veículos, território, atmosfera … A precisão para determinar as coordenadas é em metros. Hoje, esse sistema é muito procurado por forças de mísseis e artilharia. Mas, para conseguir um pedido, novamente temos que trabalhar seriamente com o Ministério da Defesa.
No que diz respeito ao radar, os especialistas investigaram a possibilidade de iluminação por rádio de terceiros do alvo ou irradiação de outros satélites - como se fosse lateralmente. O que isso faz?
“Um satélite do aglomerado com um transmissor irradia a superfície da Terra e os alvos, e os satélites leves localizados ao lado dele (sem transmissores e sistemas de fornecimento de energia poderosos) recebem um sinal de resposta”, explica Fateev, “e criam imagens de rádio desses alvos. Além disso, no cluster temos não uma, mas várias imagens de rádio ao mesmo tempo, o que elimina a possibilidade de interferência e abre a possibilidade de abrir alvos mascarados."
Os cientistas realizaram um experimento com a iluminação de rádio de alvos usando a espaçonave GLONASS. O sinal estava fraco. No entanto, sete imagens de rádio do alvo observado foram sintetizadas com iluminação de sete satélites de uma vez. Esta se tornou uma nova direção de trabalho. A julgar pelas publicações na imprensa estrangeira, eles se interessaram pela experiência no exterior. A Agência Espacial Europeia pretende repeti-lo. Mas não importa o que eles tenham sucesso, aqui éramos os primeiros.
Guardando os limites orbitais
Para o apoio de informações de tropas, é importante resolver não só o problema de interconexão operacional de subunidades na área de um conflito militar, mas também o problema de comunicação operacional global de agrupamentos militares remotos (grupos de navios de guerra, agrupamentos de aviação) com o comando militar central. Como mostra a experiência doméstica e estrangeira, todos esses problemas são relativamente simples e estáveis para serem resolvidos com a ajuda de agrupamentos de órbita baixa de comunicações de pequenas espaçonaves.
Outra área importante de suporte de informações para tropas é o controle global do clima em áreas de operações de combate e áreas de realocação de tropas. Isso também está dentro do poder dos agrupamentos ICA. A nossa experiência e a experiência estrangeira têm mostrado isso.
Outra direção é a melhoria do escalão espacial da região do Leste do Cazaquistão. Aqui, de acordo com Vyacheslav Fateev, a primeira e mais bem-sucedida aplicação da pequena espaçonave é o desenvolvimento do sistema de controle espacial (OMSS). Vários satélites de campo cruzado são colocados em órbita. A modelagem sugere que apenas oito espaçonaves na constelação tornarão possível esclarecer o alvo de qualquer novo objeto em meia hora. Agora, em sistemas optoeletrônicos e de radar baseados em terra, isso leva várias horas.
Outra vantagem em criar tal escalão espacial é que não temos instalações baseadas em solo que observariam órbitas com uma inclinação inferior a 30 graus. Eles não estão disponíveis para nós, mas este sistema tornará a tarefa solucionável.
É possível expandir o escalão espacial do SKKP também criando meios de reconhecimento eletrônico. Para fazer isso, pequenas espaçonaves são equipadas com interceptores eletrônicos. Como resultado, torna-se possível observar globalmente todos os sistemas de comunicação geoestacionários que antes não estavam disponíveis para controle.
Outro problema que a defesa aeroespacial terá que resolver em um futuro próximo é o combate aos chamados satélites de inspeção. Sabemos que os americanos os estão usando. Foram publicados dados sobre a criação e lançamento em órbita geoestacionária de dois pequenos satélites pesando cerca de 220 quilogramas. O objetivo é controlar o funcionamento de sua espaçonave geoestacionária. No entanto, esses dois veículos em órbita se movem em uma direção ou em outra na área de cobertura da espaçonave americana e geoestacionária. É muito difícil localizá-los da Terra, mas nosso SKKP foi capaz de fazer isso.
O MCA poderia ser ainda menor? Existem cálculos: com um tamanho de 0,4 metros, a magnitude estelar do MCA será de aproximadamente M18. E se for ainda menor, então o satélite se torna indistinguível da Terra, e é praticamente impossível lutar com tamanha "invisibilidade". O que fazer?
“Uma das direções mais importantes no desenvolvimento de pequenas espaçonaves é a inspeção da órbita geoestacionária”, acredita Fateev. - Se conseguirmos, será um sucesso. Mas, para isso, precisamos de nossos próprios satélites de inspeção."
A próxima área mais difícil são os sistemas de detecção de espaço para aeronaves hipersônicas (GZVA). Esta é uma das armas mais perigosas e sérias que voa em altitudes médias (de 20 a 40 km e até mais altas). Parece, não é um satélite, mas também não é um avião. Velocidades - acima de Mach 5. Nem toda estação de radar é capaz de detectar. E ainda, o sistema de controle espacial russo, que tem uma pequena espaçonave, será capaz de ver esses veículos hipersônicos. Uma vez que aquecem até 1000 graus e criam um campo de plasma ao seu redor, apenas nove pequenas espaçonaves são necessárias para "cobrir" o GZVA.
Por fim, é necessário criar um grupo de controle operacional da ionosfera, inclusive na região circumpolar. Isso é extremamente importante, especialmente ao resolver problemas de aumento da precisão do GLONASS. Os erros na determinação das coordenadas ainda são significativos hoje e, em 2020, devem ser reduzidos significativamente. Isso também é necessário em conexão com o comissionamento de instalações de radar além do horizonte do sistema de defesa aeroespacial. Sem um conhecimento profundo das propriedades da ionosfera, não seremos capazes de resolver o problema de determinar com precisão as coordenadas de alvos de radar. A tarefa pode ser resolvida com a ajuda de um agrupamento de pequenos dispositivos de monitoramento ionosférico.
O problema do monitoramento contínuo da radiação no espaço próximo à Terra também não é removido da agenda.
Ferramenta universal
Como podemos ver, para resolver uma variedade de tarefas, incluindo aquelas voltadas para as tropas, é necessário desenvolver um sistema de suporte de informação multissatélites. Isso não significa que cada um dos 10–12 sistemas discutidos acima requer um agrupamento separado. Vai ser muito caro. De acordo com Fateev, tudo isso pode e deve ser combinado em um agrupamento, a base do qual é a comunicação mútua de rádio entre todas as pequenas espaçonaves mais próximas que criam a rede. Todos veem um vizinho no canal de ondas milimétricas e transmitem suas informações por meio dele.
Ao mesmo tempo, a tarefa mais importante está sendo resolvida - a criação de um sistema global para a transmissão de informações entre todos os consumidores terrestres e espaciais. Se isso for alcançado, as informações de qualquer pequena espaçonave podem ser transmitidas ao ponto desejado na Terra, sejam sinais de controle de combate de um comandante para um subordinado ou informações de outros veículos. Além disso, devido à presença constante de uma ou três pequenas espaçonaves na zona de visibilidade do consumidor (comando militar central), as informações de inteligência são transmitidas em tempo real de qualquer lugar.
Assim, uma única constelação multi-satélite universal resolve os problemas de fornecer comunicações globais, reconhecimento operacional abrangente do teatro de operações e do espaço próximo à Terra, controle total do campo gravitacional da Terra (infelizmente, a Rússia agora está sem sistemas geodésicos orbitais) e clima … militar e para fins pacíficos. Além disso, a aplicação civil mais interessante afetará cada um de nós. Trata-se da implementação da ideia do “Espaço Internet”. Alguns países já estão construindo tais projetos. "Space Internet" indicará a Rússia entre os países mais desenvolvidos em termos de informação.
“Resta convencer nosso cliente militar da eficácia do sistema único universal proposto de pequenas espaçonaves de uso duplo”, resume Fateev. - Claro, existem problemas. É necessário desenvolver tecnologias espaciais e de informação completamente novas. Além disso, quanto menor for a espaçonave, menor será sua vida orbital. Portanto, será necessário fornecer um aumento na altura da órbita ou uma substituição oportuna da pequena espaçonave. Além disso, uma avaliação econômica do sistema unificado que está sendo criado é necessária para entender o quão benéfico será para o estado.”
Quem irá formular os termos de referência?
Um dos problemas, dizem os especialistas, é que o cliente, ou seja, o Ministério da Defesa, não tem experiência em criá-los e utilizá-los. O segundo obstáculo é a falta de requisitos táticos e técnicos para essas pequenas espaçonaves. Até agora, ninguém disse de forma clara e precisa o que o TK deveria ser.
Claro, existem instituições relevantes, institutos de pesquisa e padrões inter-relacionados. “De acordo com a classificação internacional, os MCA são subdivididos em aparelhos de 500 a 100 quilos, de 100 a 10 quilos, de 10 a 1 quilo, de um quilo a 100 gramas”, lembra Vladimir Letunov, diretor-geral do Desenvolvimento Integrado da Technologies NCCI. - O tamanho dos dispositivos também é importante. Objetos com diâmetro inferior a 10 centímetros não são identificados por meio de controle de rádio e podem ser vistos pela ótica apenas em certas alturas."
Há um entendimento de que uma única plataforma deve ser desenvolvida para essas pequenas espaçonaves. Mas o plano ainda não foi concretizado. As bases sobre as quais o agrupamento é construído são claras, existe um conjunto de classificadores, restrições e componentes. De acordo com Letunov, em um futuro previsível, 90 por cento das espaçonaves serão de uma classe pequena, com o futuro para trás.
Vice-chefe de design de NPO nomeado após Lavochkin Nikolay Klimenko explicou que a empresa deles realizou um trabalho longo e proposital na criação da MCA e tem uma base correspondente. A plataforma espacial modificada "Karat-200" foi criada. Soluções científicas e técnicas aplicadas são oferecidas em sua base. Vários veículos experimentais já estiveram no espaço. Existem projetos de outras espaçonaves deste tipo para resolver problemas aplicados no interesse dos militares. No entanto, o Ministério da Defesa ainda não deu sinal verde para a produção.
Os frascos de pó estão vazios
A Rússia tem um conceito para o lançamento e uso de pequenas espaçonaves? Infelizmente … Embora pela primeira vez uma proposta para o uso da pequena espaçonave tenha sido apresentada, repetimos, pelo ex-comandante das Forças Espaciais Militares, Coronel-General Vladimir Ivanov. Sua ideia era que os grandes satélites são para a liderança, o MCA é para agrupamentos de tropas. Isso foi há 20 anos, mas o conceito nunca foi implementado. Porque?
Casos específicos eram necessários. Em particular, uma série de pequenos aparelhos de radar foi planejada sob o nome de código "Condor". Eles não foram desenvolvidos. Agora, apenas um desses veículos está em órbita. Por que não funcionou? Porque opor espaçonaves grandes e pequenas é contraproducente e errado. Eles devem se complementar. Em tempos de paz, dispositivos de alto desempenho são necessários para formar os bancos de dados de referência. O MCA não resolve este problema. E os grandes podem. Anteriormente, em um período especial, isto é, antes da guerra, de acordo com os cânones existentes, previa-se construir o grupo orbital em detrimento da munição da espaçonave. Mas não existe há muitos anos, simplesmente não há nada para reabastecer o grupo orbital. No entanto, deve haver munição. Porque quando se torna necessário inserir os dados necessários nos mapas de rotas dos mísseis, o papel principal não é mais tanto o desempenho quanto a frequência de observação. O crescimento do agrupamento pressupõe não apenas um aumento no número de aparelhos: 20-25-30 … Nenhuma economia pode suportar isso. Isso significa que a quantidade deve ser calculada com precisão. Um período de observação de duas a três horas é adequado para o departamento militar.
É necessário simplificar ao máximo o design, para reduzir o custo dos produtos, utilizando para isso ofertas comerciais. Como mostra a experiência dos conflitos locais, sua duração é de uma semana a um ano. Isso significa que o período de existência ativa do MCA deve ser proporcional. O principal é evitar uma situação em que a prontidão para o lançamento seja garantida apenas ao final das hostilidades.
Mas isso requer o desenvolvimento de um conceito apropriado. O período de preparação para o lançamento de tais dispositivos a partir do recebimento do comando é de uma semana. Na opinião dos desenvolvedores, seria aconselhável:
- para criar um conceito de construção operacional das capacidades da constelação orbital em um período especial, mantendo os requisitos de carga útil para este padrão (eles devem ser aplicáveis a espaçonaves grandes e pequenas);
- desenvolver requisitos unificados para a tecnologia de fabricação de naves espaciais, o que garantirá sua liberação acelerada;
- criar plataformas espaciais unificadas com arquitetura modular e interfaces automatizadas para integração acelerada em sistemas espaciais (para que todos os desenvolvedores tenham uma ideia clara de como e do que faremos o dispositivo);
- introduzir interfaces russas que garantam o funcionamento das plataformas espaciais em várias condições.
Finalmente, seria correto reunir uma comunidade de especialistas, incluindo representantes do complexo da indústria de defesa e órgãos de ordenação, a fim de decidir sobre o uso de tal agrupamento multifuncional de espaçonaves em um período especial de tempo.
Até que as abordagens mencionadas sejam implementadas, nada de novo aparecerá nas órbitas espaciais da Rússia.
