למרות היריבות בין מעצמות החלל המובילות ביצירת רכבי שיגור בעלי קיבולת גבוהה, חלליות קטנות וקטנות במיוחד (SVs) יתפתחו במהירות בעתיד הקרוב. אילו משימות יפתרו?
בתנאי גודש בחלל הקרוב לכדור הארץ, ההימור על החללית הקטנה יכול להיות מאוד מבטיח. ולא רק בגלל שהם זולים פי כמה מהקולוסוס הרב-טון, אלא שהיעילות של עבודתם לא פחותה.
מפלצות במסלול
אחד הכיוונים החשובים ביותר בפיתוח מערכות ICA הוא תמיכת המידע של הכוחות. רוסיה הייתה המדינה הראשונה שהציבה את הציוד המקביל על סיפון חללית קטנה במיוחד. בשנת 1995, כיוון זה נתמך וכפי שאומרים מבורך על ידי מפקד כוחות החלל הצבאיים (1989–1992), קולונל גנרל ולדימיר איבנוב. כדי ליישם את התוכנית, התאספה קבוצת מדענים צעירים בהנהגתו של האלוף ויאצ'סלב פאטייב.
ניתן ליצור חללית קטנה גם בין כותלי האוניברסיטה
צילום: bmstu.ru
צילום: bmstu.ru
מה הקשר ל-ICA לתמיכה במידע של קבוצות קרקע של חיילים והגנה אווירית וחלל? העובדה היא שלכל מערכת שטח מסורתית יש את היתרונות והחסרונות שלה. הרי לא בכדי התנהל הפיתוח של כלי רכב מסלוליים בעלייה מתמדת בגודל ובמשקל - זה נדרש מהציוד שהונח עליהם. קח לווייני סיור אופטי-אלקטרוני. הרזולוציה שלהם פרופורציונלית לקוטר המטרה של הטלסקופ המשולב. אופטיקה, הנותנת תוצאות מקובלות לסיור, היא בעלת מסה של שלושה עד חמישה טון. לוויינים המצוידים בציוד כזה מייצרים תמונות טובות. אבל מסיבות כלכליות, מעט מאוד חלליות כאלה משוגרות, והן אינן יכולות להיות פיזית בנקודה הנכונה במסלול כדי לשלוט על המצב באזור שנבחר באופן שרירותי. או שצריכים להיות הרבה לווייני סיור כאלה, או שתצטרכו לקבל ששליטה מהחלל בשדה קרב מסוים אפשרית במקרה הטוב פעמיים או שלוש ביום. בנוסף, הפרשנות של תמונות חלל לזיהוי מטרות מצריכה, ככלל, השקעת זמן רבה, שאינה מקובלת בתנאי הלחימה.
המודיעין האלקטרוני גם מטיל דרישות חמורות למכשיר הנשא: כדי להגביר את הרזולוציה, יש לרווח מקלטים על הסיפון כמה שיותר, אבל יש גבול - מידות הלוויין.
לסיור מכ"ם חלל, המבוסס על מה שנקרא עקרון מונולוקציה, יש דרישות משלו. כאן יש צורך בקיבולת גדולה של מערכת אספקת החשמל המשולבת, מה שמגביר את העומס. בנוסף, מערכת כזו מספקת רק זווית תצפית אחת והיא מתעתעת בקלות על ידי שימוש במטעים בצורת מחזירי פינות פשוטים.
דרך ל"ילדים"!
מסתבר שבשיטות מסורתיות של סיור חלל, חללית לא יכולה להיות קטנה בהגדרה. אז הגיע הזמן לאמץ שיטות אחרות. בפורום "צבא-2015" הם הוקדשו ל"שולחן עגול" "חלליות קטנות - כלי לפתרון בעיות של הגנה אווירית וחלל".
הכיוון הראשון הוא חקר רב-ספקטרלי. כפי שאומר ויאצ'סלב פטייב, עם טלסקופ בקוטר המינימלי, אנחנו יכולים, כמו שאומרים, לכסות את המטרה ולצלם תמונה ברזולוציה נמוכה. אבל אם נוסיף לזה דיוקן רב-ספקטרלי של המטרה, אז בעזרת המחשב המובנה נקבל תמונה איכותית בזמן אמת. מערכת סיור אופטית ללא טלסקופ גדול מתגלה כקומפקטית למדי, ומהירות עיבוד האותות באמצעים מודרניים גבוהה. הניסויים שבוצעו הראו תוצאות מבטיחות, אך הם עדיין לא מבוקשים על ידי משרד הביטחון. אבל בארה"ב, על פי העיקרון הזה, החללית לתמיכה במידע של שדה הקרב של TACSAT כבר נוצרה.
הכיוון השני הוא פיתוח המודיעין האלקטרוני. עם מרחק בין לוויינים של 10–50 קילומטרים, הרזולוציה של מערכת החלל גדלה מאות מונים עקב הגידול בבסיס המדידה. חושבו הפרמטרים של החללית הנדרשת למטרות אלו. הוא שוקל רק 100 קילוגרם. ומערכת של שלוש או ארבע חלליות קטנות כאלה תוכל לספק תקשורת דופלקסית בשדה הקרב, ניטור כלי רכב, טריטוריה, אטמוספירה... הדיוק של קביעת הקואורדינטות הוא מטרים. כיום, מערכת כזו מבוקשת ביותר על ידי כוחות טילים וארטילריה. אבל כדי לקבל על זה צו, שוב, צריך לעבוד ברצינות מול משרד הביטחון.
באשר לרדאר, המומחים בחנו אפשרות של תאורת רדיו של צד שלישי של המטרה או הקרנה שלה מלוויינים אחרים - כאילו מהצד. מה זה נותן?
"לווין אחד של הצביר, שיש לו משדר, מקרין את פני כדור הארץ ומטרותיו, ולוויינים קלים הממוקמים לידו (ללא משדרים ומערכות אספקת חשמל חזקות) מקבלים אות תגובה", מסביר פטייב, "ובונים תמונות רדיו של מטרות אלו. יתרה מכך, במקבץ אנחנו קולטים לא אחת אלא כמה תמונות רדיו בבת אחת, מה שמבטל את האפשרות להפרעות ופותח את האפשרות לחשוף מטרות מוסוות".
מדענים ערכו ניסוי על תאורת רדיו מטרה באמצעות חללית GLONASS. האות היה חלש. עם זאת, שבע תמונות רדיו של היעד שנצפה סונתזו עם תאורה משבעה לוויינים בבת אחת. זה הפך לתחום עבודה חדש. אם לשפוט לפי הפרסומים בעיתונות הזרה, מדינות זרות החלו להתעניין בניסוי. סוכנות החלל האירופית מתכוונת לחזור על כך. אבל לא משנה מה הם יעשו, אנחנו היינו הראשונים כאן.
בשמירה על גבולות המסלול
לתמיכה במידע של החיילים, חשוב לפתור לא רק את בעיית הקישור המבצעי של יחידות באזור של סכסוך צבאי, אלא גם את בעיית התקשורת המבצעית העולמית של קבוצות צבאיות מרוחקות (קבוצות של ספינות של חיל הים, תְעוּפָה קבוצות) עם פיקוד צבאי מרכזי. כפי שמראה הניסיון המקומי והזר, כל הבעיות הללו נפתרות בצורה פשוטה ויציבה יחסית בעזרת קבוצות כוכבים במסלול נמוך של לווייני תקשורת קטנים.
תחום חשוב נוסף של תמיכת מידע לכוחות הוא ניטור עולמי של מזג האוויר בתחומי פעולות הלחימה ותחומי היערכות מחדש של כוחות. זה גם בסמכותן של סיעות ה-ICA. הניסיון שלנו והזר הוכיח זאת.
כיוון נוסף הוא שיפור דרג החלל של ההגנה האווירית. כאן, על פי ויאצ'סלב פאטייב, היישום הראשון והמוצלח ביותר של ISC הוא פיתוח מערכת בקרת החלל החיצון (SKKP). מספר לוויינים עם שדות תצפית חוצים ממוקמים במסלול. מודלים מראים שרק שמונה חלליות בקבוצת הכוכבים יאפשרו להבהיר את מטרתו של כל עצם חדש בתוך חצי שעה. כעת, במערכות אופטו-אלקטרוניקה ומכ"ם מבוססות-קרקע, זה לוקח כמה שעות.
יתרון נוסף ביצירת דרג חלל כזה הוא שאין לנו מתקנים קרקעיים שיצפו במסלולים בנטייה של פחות מ-30 מעלות. עבורנו הם לא זמינים, אבל המערכת הזו תהפוך את המשימה לפתירה.
ניתן להרחיב את דרג החלל של SKKP על ידי יצירת אמצעי מודיעין אלקטרוני. לצורך כך מוצבים מתקני יירוט רדיו-טכניים על חלליות קטנות. כתוצאה מכך, ניתן לצפות באופן גלובלי בכל מערכות התקשורת הגיאוסטציונריות שלא היו זמינות בעבר לניטור.
בעיה נוספת שההגנה האווירית תצטרך לפתור בעתיד הקרוב היא המאבק נגד לווייני הבידוק המכונים. אנחנו יודעים שהאמריקאים משתמשים בהם. פורסמו נתונים על היצירה והשיגור למסלול גיאוסטציונרי של שני לוויינים קטנים במשקל של כ-220 קילוגרם. המטרה היא לשלוט על פעולת החללית הגיאוסטציונרית שלהם. עם זאת, שני המכשירים הללו במסלול נעים בכיוון זה או אחר באזור הכיסוי של החללית האמריקאית והן הגיאוסטציונרית שלנו. קשה מאוד להבחין בהם מכדור הארץ, אבל SKKP שלנו הצליח לעשות זאת.
האם ICA יכול להיות אפילו קטן יותר? יש חישובים: בגודל של 0,4 מטר, גודל ה-ICA יהיה בערך M18. ואם הוא אפילו קטן יותר, אז הלוויין הופך לבלתי ניתן להבחנה מכדור הארץ, וכמעט בלתי אפשרי להתמודד עם "אי נראות" שכזה. מה לעשות?
"אחד הכיוונים החשובים ביותר בפיתוח ה-ICA הוא בדיקת המסלול הגיאוסטציונרי", מאמין פטייב. "אם נוכל לעשות את זה, זו תהיה הצלחה. אבל בשביל זה אנחנו צריכים לווייני בדיקה משלנו".
הכיוון הבא הקשה ביותר הוא מערכות מבוססות חלל לגילוי מטוסים היפרסוניים (HZLA). זהו אחד מכלי הנשק המסוכנים והרציניים ביותר שטסים בגובה בינוני (מ-20 עד 40 ק"מ ואף יותר). כאילו, ולא לוויין, אבל לא מטוס. מהירויות - מעל 5 מאך. לא כל תחנת מכ"ם מסוגלת לתקן. ועדיין, מערכת בקרת החלל הרוסית, שיש לה MSCs, תוכל לראות כלי רכב היפרסוניים כאלה. מכיוון שהם מתחממים עד 1000 מעלות ויוצרים סביבם שדה פלזמה, נדרשים רק תשעה MCAs כדי "לכסות" את ה-GZLA.
לבסוף, יש צורך ליצור קיבוץ של בקרה תפעולית של היונוספירה, כולל באזור התת-קוטבי. זה חשוב ביותר, במיוחד כאשר פותרים בעיות של שיפור הדיוק של GLONASS. טעויות בקביעת הקואורדינטות כיום עדיין נותרות משמעותיות, ועד שנת 2020 יש להפחית אותן באופן משמעותי. הדבר נחוץ גם בקשר להזמנת מערכות מכ"ם מעל האופק של מערכת ההגנה האווירית. ללא ידע מעמיק בתכונות היונוספירה, לא נוכל לפתור את הבעיה של קביעת קואורדינטות מדויקות של מטרות מכ"ם. ניתן לפתור את המשימה במלואה בעזרת קיבוץ של מכשירי ניטור יונוספריים קטנים.
גם בעיית ניטור הקרינה המתמשך בחלל קרוב לכדור הארץ עומדת על הפרק.
כלי אוניברסלי
כפי שאנו יכולים לראות, על מנת לפתור מגוון משימות, כולל אלו העומדות בפני הכוחות, יש צורך בפיתוח מערכת תומכת מידע רב-לוויינית. אין פירוש הדבר שיש צורך בקיבוץ נפרד עבור כל אחת מ-10–12 המערכות שנדונו לעיל. זה ייצא יקר מדי. לפי Fateev, כל זה יכול וצריך להתאחד בקבוצה אחת, שהבסיס שלה הוא תקשורת רדיו הדדית בין כל הלוויינים הקטנים הקרובים ביותר היוצרים רשת. כולם רואים שכן על ערוץ גלים של מילימטר ומעבירים את המידע שלהם דרכו.
במקביל נפתרת המשימה החשובה ביותר - יצירת מערכת גלובלית להעברת מידע בין כל צרכני קרקע וחלל. אם זה מושג, אז מידע מכל חללית קטנה יכול להיות משודר לנקודה הרצויה על פני כדור הארץ, בין אם זה אותות בקרת לחימה של מפקד לכפוף או נתונים מודיעיניים מכלי רכב אחרים. זאת ועוד, עקב נוכחות מתמדת של אחד עד שלושה SSCs באזור הנראות של הצרכן (הפיקוד הצבאי המרכזי), מידע מודיעיני מועבר בזמן אמת מכל מקום.
לפיכך, קונסטלציה מרובת לוויינים אוניברסלית אחת פותרת את הבעיות של אספקת תקשורת גלובלית, סיור מבצעי מקיף של פעולות תיאטרון וחלל קרוב לכדור הארץ, שליטה מלאה בשדה הכבידה של כדור הארץ (למרבה הצער, רוסיה נותרה כעת ללא מערכות גיאודטיות מסלוליות) ומזג האוויר. ... ברור שהזדמנויות כאלה ישמשו הן למטרות צבאיות והן למטרות שלום. יתרה מכך, היישום האזרחי המעניין ביותר ישפיע על כל אחד מאיתנו. אנחנו מדברים על יישום הרעיון של "אינטרנט חלל". כמה מדינות כבר בונות פרויקטים כאלה. "אינטרנט בחלל" תמנה את רוסיה בין המדינות המפותחות ביותר במידע.
"נותר לשכנע את הלקוח הצבאי שלנו ביעילותה של המערכת האוניברסלית הבודדת המוצעת של חלליות קטנות דו-שימושיות", מסכם פטייב. - כמובן, יש בעיות. יש צורך לפתח טכנולוגיות מידע וחלל חדשות לחלוטין. בנוסף, ככל שהחללית קטנה יותר, כך חייה במסלול קצרים יותר. לכן, יהיה צורך להקפיד על עלייה בגובה המסלול, או החלפה בזמן של החללית הקטנה. כמו כן, נדרשת הערכה כלכלית של המערכת המאוחדת שנוצרת כדי להבין עד כמה היא תועיל למדינה".
מי יגבש את תנאי ההתייחסות?
אחת הבעיות, אומרים מומחים, היא שללקוח, כלומר למשרד הביטחון, אין ניסיון ביצירתם ובשימוש בהם. המכשול השני הוא היעדר דרישות טקטיות וטכניות עבור חלליות קטנות כל כך. עד כה, אף אחד לא אמר בצורה ברורה ומדויקת מה צריך להיות ה-TK.
כמובן, ישנם מכונים מקבילים, מכוני מחקר מדעיים, תקנים מחוברים. "לפי הסיווג הבינלאומי, חלליות קטנות מחולקות למכשירים מ-500 עד 100 ק"ג, מ-100 עד 10 ק"ג, מ-10 עד 1 ק"ג, מקילוגרם ל-100 גרם", נזכר ולדימיר לטונוב, מנכ"ל הפיתוח המורכב של מפעל מחקר וייצור טכנולוגיות. – גם גודל המכשירים משנה. עצמים בקוטר של פחות מ-10 סנטימטרים אינם מזוהים באמצעות בקרת רדיו, וניתן לראות אותם רק דרך אופטיקה בגבהים מסוימים.
יש הבנה שצריך לפתח פלטפורמה אחת עבור ICAs כאלה. אבל הרעיון עדיין לא מומש. הבסיסים עליהם בנויה ההתקבצות ברורים, יש סט של מסווגים, הגבלות ורכיבים. לדברי לטונוב, כבר בעתיד הנראה לעין, 90 אחוז מהחלליות יהיו ממעמד קטן, העתיד טמון בהם.
סגן המעצב הראשי של המל"ל אותם. לבוצ'קין, ניקולאי קלימנקו הסביר שהחברה שלהם עבדה על הקמת ה-ICA במשך זמן רב ובמכוון ויש לה צבר מקביל. נוצרה פלטפורמת חלל שונה "Karat-200". פתרונות מדעיים וטכניים יישומיים מוצעים על בסיסו. מספר מכשירים ניסיוניים כבר היו בחלל. ישנם פרויקטים של חלליות אחרות מסוג זה לפתרון בעיות יישומיות לטובת הצבא. עם זאת, משרד הביטחון טרם נתן אישור להפקה.
צלוחיות האבקה ריקות
האם לרוסיה יש קונספט להשקה ושימוש ב-ICA? אבוי... למרות שלראשונה הועלתה הצעה להשתמש ב-ICA, אנו חוזרים, על ידי מפקד כוחות החלל הצבאיים לשעבר, קולונל גנרל ולדימיר איבנוב. הרעיון שלו היה שלוויינים גדולים מיועדים להנהגה בכירה, ICAs מיועדים לקבוצות של חיילים. זה היה לפני 20 שנה, אבל הרעיון עדיין לא יושם. למה?
נדרשו פעולות ספציפיות. במיוחד תוכננה סדרה של רכבי מכ"ם קטנים בשם המותנה "קונדור". הם לא פותחו. נכון לעכשיו, רק אחד מהמכשירים הללו נמצא במסלול. למה זה לא עבד? כי ההתנגדות של חלליות גדולות וקטנות היא לא יעילה, שגויה. הם חייבים להשלים זה את זה. בזמן שלום, יש צורך במכשירים בעלי ביצועים גבוהים ליצירת מסדי נתונים. ICA לא פותר בעיה כזו. אבל הגדולים יכולים. קודם לכן, בתקופה מיוחדת, כלומר לפני המלחמה, על פי הקנונים הקיימים, נבנה לבנות את קבוצת המסלול על חשבון תחמושת החלליות. אבל זה לא קיים הרבה שנים, פשוט אין מה לחדש את קיבוץ המסלולים. עם זאת, חייבת להיות תחמושת. מכיוון שכאשר יש צורך להזין את הנתונים הדרושים לתרשימים של מסלולי טילים, התפקיד העיקרי הוא לא כל כך ממלא על ידי פרודוקטיביות אלא על ידי תדירות התצפית. הגדלת הקיבוץ מרמזת לא רק על עלייה במספר המכשירים: 20-25-30 ... שום כלכלה לא יכולה לעמוד בזה. המשמעות היא שיש לחשב את הכמות במדויק. תקופת התצפית של שעתיים-שלוש תתאים למדי למחלקה הצבאית.
יש צורך לפשט את העיצוב ככל האפשר, להפחית את עלות המוצרים, באמצעות הצעות מסחריות לכך. כפי שמראה הניסיון של סכסוכים מקומיים, משך הזמן שלהם הוא בין שבוע לשנה. משמעות הדבר היא שתקופת הקיום הפעיל של ה-ICA צריכה להיות בהתאם. העיקר למנוע מצב שבו מוכנות לשיגור תובטח רק בתום פעולות האיבה.
אבל זה מצריך פיתוח קונספט מתאים. תקופת ההכנה להשקת מכשירים כאלה מרגע קבלת פקודה היא שבוע. לדעת המפתחים, מומלץ:
-ליצור קונספט לעלייה מהירה ביכולות של קבוצת הכוכבים המסלולית בתקופה מיוחדת תוך שמירה על דרישות המטען לתקן זה (הן אמורות להיות ישימות על חלליות גדולות וקטנות כאחד);
- לפתח דרישות מאוחדות לטכנולוגיה של ייצור חלליות, שתבטיח את שחרורן המואץ;
-ליצור פלטפורמות חלל מאוחדות עם ארכיטקטורה מודולרית וממשקים אוטומטיים לשילוב מואץ במערכות חלל (כדי שלכל המפתחים יהיה מושג ברור איך וממה ניצור את המכשיר);
-הכנסת ממשקים רוסיים שיבטיחו את תפקודן של פלטפורמות חלל בתנאים שונים.
לבסוף, נכון יהיה לאסוף קהילת מומחים, הכוללת נציגי התעשייה הביטחונית ורשויות מזמינות, כדי להחליט על השימוש בקונסטלציה של חללית משולבת רב-תכליתית שכזו בפרק זמן מיוחד.
עד שהגישות הללו ייושמו, שום דבר חדש לא יופיע במסלולי החלל של רוסיה.