Зачем России нужны спутники на низких орбитах

Президннт России Владимир Путин поручил «Роскосмосу» и «Агентству стратегических инициатив по продвижению новых проектов» (АСИ) рассмотреть вопрос о создании образцов для группировки космических аппаратов (КА) для предельно низких орбит (ПНО). Такие орбиты чаще принято обозначать аббревиатурой VLEO – Very Low Earth Orbit. Причём сроки, надо сказать, в поручении главы государства даны весьма жёсткие – до 1 декабря. Что это за спутники такие, что за орбиты и с чем их вообще едят?

Сверхнизкие орбиты – над воздушными границами

В поручении дословно написано следующее – «рассмотреть вопрос о создании КА, функционирующих на предельно низких орбитах (до 200 км) и изготовлении опытных образцов таких аппаратов для проведения испытаний». Также госкорпорация и АСИ должны будут определить целесообразность отдельной программы по таким орбитам и оценить потребный объём финансовых средств и источники финансирования, кроме бюджетных. Представить доклад должны глава «Роскосмоса» Юрий Борисов и глава АСИ Светлана Чупшева.

Чем же интересны такие спутники? К орбитам типа VLEO относят орбиты разной высоты – видимо, утверждённого стандарта просто ещё нет. Некоторые считают VLEO-орбитами те, что ниже 300 км, другие – ниже 400 км, но большинство – от 100 км до 200 км. От высоты 100 км у большинства государств начинается граница космического пространства, но это ещё не космос – ионосфера. Чужой космический аппарат на орбитах ниже может стать законной целью для противоспутниковых средств. Правда, в мире реально подобных развёрнутых систем почти нет – есть несколько типов у России, а США на таких орбитах в принципе могут достать спутник противоракетой SM-3. Именно там, где обычные спутники уже необратимо падают, они в своё время и сбили свой аппарат. Есть такое оружие и у Китая, в теории может сбить и Индия, хотя на практике они этого пока не доказывали.

Аргументы «за»

В чём преимущества таких орбит? Например, спутник электронно-оптической видовой (или инфракрасной) разведки или мирный спутник дистанционного зондирования Земли на такой орбите могут дать очень качественные изображения земной поверхности с высоким разрешением. Это же можно сказать и о спутниках радиолокационной разведки или зондирования.

Хотя грань между мирными и военными спутниками очень тонкая. Это показывает и СВО, где куча западных коммерческих разведчиков выполняет для ВСУ работу военной орбитальной группировки. А уж спутники связи и подавно можно считать аппаратами двойного назначения.

Кстати, КА связи, телекоммуникаций и боевого управления на VLEO также весьма перспективны. Орбита с очень низким перигеем и апогеем позволяет уменьшить задержку сигнала. При скорости распространения радиоволн лишь чуть меньше скорости света, даже на столь небольших дистанциях задержка всё равно влияет на многое. Также можно уменьшить потребную мощность приёмно-передающей аппаратуры спутников, уменьшить размеры аппаратов либо, наоборот, увеличить мощность сигнала, не прибегая к очень мощной аппаратуре. Это хорошо и при передаче больших массивов данных.

Аргумент «против»

Вот только у спутников на низких орбитах есть один «маленький» недостаток. Они летают практически в атмосфере, и она их очень серьёзно тормозит. Эти сверхнизкоорбитальные КА нуждаются в постоянной коррекции орбиты. Практически непрерывно.

До недавнего времени это делало такие аппараты бессмысленными – при таком расходе никаких запасов топлива надолго не хватит. А ещё есть вопрос питания таких аппаратов – эффективность солнечных батарей там ниже. Прежде чем рассказать, как эти проблемы планируют решить сейчас, следует вспомнить о «дедушках» сверхнизкоорбитальных спутников. А они были, и были как раз в нашей стране.

Атомные «Мечи» советской «Легенды»

В 70-х годах прошлого века увенчались успехом НИОКР по созданию морской космической разведывательно-целеуказательной системы, которые велись КБ №1 (ныне это ЦКБ «Алмаз»), ОКБ–52 (НПО Машиностроения) и КБ «Арсенал». Систему назвали «Легендой». Она состояла из двух типов спутников – пассивных радиоразведчиков УС-П, запускавшихся на круговые орбиты высотой более 400 км, и низкоорбитальных активных радиолокационных разведчиков УС-А, имевших кодовое наименование «Меч». Они запускались на орбиты с перигеем примерно 250–260 км и апогеем 260–275 км. В общем, они могут быть признаны спутниками на VLEO с некоторой натяжкой. Это были массивные четырёхтонные 10-метровые аппараты с мощными РЛС.

На столь низкой орбите такой большой спутник не мог удержаться долго, так как сопротивление воздуха его ощутимо тормозило. В общем, «Легенда» была сложной, но удачной системой. Она проработала до 2000-х годов. Недавно была развёрнута новая, уже межвидовая (не только флотская) система «Лиана». Ей низкие орбиты уже без надобности, возможности аппаратуры позволяют работать и с куда более высоких орбит большим сроком активного существования. Она успешно отрабатывала в Сирии и в СВО.

Европа тянется к VLEO

Расскажем и об одной из европейских программ (есть и американские, и китайские – это теперь «модная» тема). В прошлом году Европейское космическое агентство (ЕКА) выделило франко-итальянской космической корпорации Thales-Alenia Space 2, 3 млн евро на разработку демонстратора технологии SkimSat. Также в проект вложится британская компания QinetiQ.

Это будет маленькая спутниковая платформа. Вместо ядерного реактора аппарат будет работать на солнечных батареях, форма которых оптимизирована для аэродинамических условий низких орбит. Батареи будут похожи на крылья и иметь некий аэродинамический профиль, создающий подъёмную силу, пусть и крошечную на такой-то высоте. Корпус аппарата также будет оптимизирован для снижения сопротивления остаткам воздуха ЕК – этакий космопланер.

Удерживать орбиту аппарат будет двигателем специальной конструкции. Предполагается, что демонстратор, который сейчас находится на ранних стадиях разработки, будет отрабатывать задачи дистанционного зондирования Земли.

Как уже было сказано выше, VLEO позволит улучшить качество съёмки. Однако пока вопрос, смогут ли такие аппараты работать лучше, чем беспилотники, которые выигрывают у любого спутника по качеству и разрешению снимков. Также потом планируется создать спутник погоды и улучшить качество прогнозов. Что, кстати, также имеет двойное применение.

Аргументы России

Как видим, теперь и у нас плотно занялись этим вопросом. Особенно после того, как в июне на форуме АСИ «Сильные идеи для нового времени» глава государства поговорил с Вячеславом Темкиным, представителем компании КИП из Сергиева Посада. Тот сообщил, что у КИП есть проекты таких спутников и разработан электрореактивный двигатель для столь низких орбит, а также дешёвая платформа, пригодная для создания КА двойного назначения. Вообще в этой двигательной технологии Россия – один из лидеров, но вот таких низкоорбитальных систем пока не было. Темкин попросил В. Путина дать указание «Роскосмосу» предусмотреть бюджет на завершение совместных испытаний двигательной установки и создание пяти лётных образцов сверхнизкоорбитальных КА и на проведение их лётных испытаний.

В итоге президент дал такое указание, но ещё в начале июля глава «Роскосмоса» Юрий Борисов доложил ему, что эта госкорпорация активно рассматривает предложение КИП и продолжит сотрудничество по проекту. Тем более успешная реализация программы позволит России первой занять зону сверхнизких орбит. Это сулит немалые военные и мирные перспективы.

Мирный бронепоезд на запасном пути

Создание спутников для ПНО можно также совместить с активно проводимыми работами по созданию космической интегрированной системы «Сфера». Эта система объявлена гражданской, но в нашей стране и раньше, не говоря уж о нынешней обстановке, как говорится, любую сенокосилку можно было переделать в пулемёт. В состав этой системы, пробное развёртывание прототипов спутников которой уже началось, к 2030 г. должны войти 640 аппаратов.

Итак, она будет состоять из 12 спутников «Скиф» на трёх орбитальных плоскостях для предоставления широкополосного доступа в Интернет, на высотах 8 тыс. км. Один аппарат-демонстратор уже на орбите. Ещё будет 264 КА «Марафон-IoT» для Интернета вещей и «задач в области авиации». Также в систему вольются новые поколения геостационарных телекоммуникационных КА «Экспресс» и «Ямал» – более 14 штук. Компонента дистанционного зондирования будет состоять из 3 КА «Смотр-В», 40 «Беркут-О», 28 «Беркут-ВД» и «Беркут-С» числом до 380 штук. Эти смогут обеспечить как широкополосную съёмку средним разрешением (2–5 м), так и высокодетальную (0, 4 и менее метров) по всему земному шару одновременно. Также войдёт в систему 12 КА «Беркут-X/XLP» радиолокационной съёмки поверхности.

В общем, любой, кто ознакомится с этими возможностями, поймёт, что система равноприменима для гражданского и военного использования. Правда, придётся на новых заводах научиться выпекать спутники так быстро, как Россия сейчас делает ракеты, танки и БМП. Для производства КА типа «Марафон» планируется выйти на темп один спутник за 1, 5–2 суток, а «Скиф» будут выпускать темпом один в неделю. Раньше у нас такого производства спутников не было – но теперь будет.

Ярослав Вяткин