Miniatyrisointi on uusi suuntaus astronautiikassa

8
Miniatyrisointi on uusi suuntaus astronautiikassa
Brittiläinen satelliitti STRAND-1. Lähde: www.ubergizmo.com


Nanosatelliteista tulee pian osa taistelujärjestelmiä samalla tasolla kuin droneja
Yhdysvalloissa on julkaistu raportti, joka sisältää kaupallisen ennusteen maailman sotilassatelliittimarkkinoiden kehityksestä. Tämän avaruusteollisuuden segmentin arvoksi arvioitiin 2012 miljardia dollaria vuonna 11,8. Raportin kirjoittajat uskovat sen kasvavan 3,9 % vuosittain. Ja vuonna 2022 se nousee 17,3 miljardiin dollariin.

On huomattava, että pitkän aikavälin ennusteet astronautiikan alalla ovat aina olleet lievästi sanottuna epäluotettavia. Alan kehitykseen vaikuttavat voimakkaasti politiikka ja talous. Usein hankkeiden rahoitus riippuu maan johdon tavoitteista. Ja vielä useammin - talouden tilasta. Kriisitilanteessa he alkavat säästää kalleimmissa ohjelmissa, joiden palautusjakso on pitkä. Ja helpoin tapa eristää on hämärä tilankäyttö.

Mutta viime aikoina voimakkaampi vaikutustekijä on tunkeutunut astronautiikkaan - teknisten sukupolvien nopea vaihto. Nyt avaruusaluksen (AK) luomisaikaa ei enää voida venyttää 10-15 vuodeksi, mikä oli ennen normaalia. Tänä aikana laite onnistuu vanhentumaan ilman, että se alkaa toimia. Samanlainen asia tapahtui raskaiden viestintäsatelliittien kanssa XNUMX-luvun lopulla. Kuituoptiset viestintälinjat, jotka sotkeutuivat lyhyessä ajassa koko maailmaan, tekivät kaukoviestinnästä julkista, halpaa ja luotettavaa. Tämän seurauksena kymmenet satelliittitransponderit eivät olleet kysyttyjä, mikä aiheutti suuria tappioita.

Teknologisten sukupolvien nopea vaihto on johtanut avaruusalusten suunnittelun ja valmistuksen tärkeimpien suuntausten kehittymiseen - tämä on miniatyrisointi, modulaarisuus, tehokkuus. Satelliitit pienenevät kooltaan ja painoltaan, kuluttavat vähemmän energiaa, suunnittelussa ja valmistuksessa käytetään valmiita elementtejä ja kokoonpanoja, mikä vähentää tuotantoaikaa ja -kustannuksia moninkertaisesti. Ja kevyen satelliitin laukaisukustannukset ovat halvempia.

Navigointi kaikkialla

Tällä hetkellä avaruuslaukaisujen määrä maailmassa on paljon pienempi kuin 1970–1980-luvuilla. Ensinnäkin tämä johtuu avaruusaluksen kestävyyden merkittävästä lisääntymisestä. Satelliittien normaali elinikä kiertoradalla on 15–20 vuotta. Sitä ei enää tarvita, koska satelliitti vanhenee tähän mennessä väistämättä moraalisesti.

Sotilasavaruusaluksista viestintäsatelliittien osuus on 52,8%, tiedustelu- ja valvontasatelliittien osuus 28,4%, navigointisatelliittien osuus on 18,8%. Mutta juuri navigointisatelliittien sektorilla on tasainen nousutrendi.

Tällä hetkellä NAVSTAR GPS -järjestelmän Yhdysvaltain navigointisatelliittien kiertoradalla on 31 avaruusalusta, jotka kaikki toimivat tarkoitetulla tavalla. Vuodesta 2015 lähtien tähdistö on tarkoitus korvata kolmannen sukupolven satelliiteilla osana järjestelmän kehittämistä GPS III -tasolle. Yhdysvaltain ilmavoimat suunnittelee hankkivansa yhteensä jopa 32 GPS III -avaruusalusta.

Roskosmos aikoo saavuttaa alle 2020 senttimetrin tarkkuuden koordinaattien määrittämisessä GLONASS-järjestelmällä vuoteen 10 mennessä, osastopäällikkö Vladimir Popovkin sanoi Venäjän hallituksen kokouksessa, jossa käsiteltiin avaruusohjelmaa vuoteen 2020 asti. "Tänään mittaustarkkuus on 2,8 metriä, vuoteen 2015 mennessä päästään 1,4 metriin, vuoteen 2020 mennessä 0,6 metriin", Roscosmosin johtaja sanoi ja totesi, että "ottaen huomioon ne lisäykset, jotka on toteutettu tänään, itse asiassa, se on alle 10 senttimetriä tarkka." Lisäosat ovat maa-asemia navigointisignaalin differentiaaliseen korjaukseen. Samalla nykyinen GLONASS-kiertoradan tähdistö tulisi korvata seuraavan sukupolven avaruusaluksilla, joiden lukumäärä nostetaan 30:een.

Euroopan unioni on luomassa omaa navigointijärjestelmää yhdessä Euroopan avaruusjärjestön kanssa. Vuosina 2014-2016 suunniteltiin luoda 30 avaruusaluksen tähdistö, joista 27 toimii järjestelmässä ja 3 reservissä. Talouskriisin vuoksi näitä suunnitelmia voidaan lykätä useilla vuosilla.

Kiinalainen satelliitti "Beidou". Lähde: kp.by


Vuonna 2020 Kiina aikoo saattaa päätökseen kansallisen satelliittinavigointijärjestelmän "Beidou" luomisen. Järjestelmä otettiin kaupalliseen käyttöön 27. joulukuuta 2012 alueellisena paikannusjärjestelmänä, jossa on 16 satelliittia. Tämä tarjosi navigointisignaalin Kiinassa ja naapurimaissa. Vuonna 2020 5 geostationaarisella kiertoradalla olevaa avaruusalusta ja 30 geostationaarisen kiertoradan ulkopuolista satelliittia tulisi ottaa käyttöön, mikä mahdollistaa koko planeetan alueen peittämisen navigointisignaalilla.

Kesäkuussa 2013 Intia aikoo laukaista kansallisen järjestelmänsä IRNSS (Indian Regional Navigation Satellite System) ensimmäisen navigointisatelliitin laukaisupaikalta Sriharikotan saarelta Andhra Pradeshin etelärannikon edustalla. Laukaisun kiertoradalle suorittaa intialainen kantoraketti PSLV-C22. Toinen satelliitti on tarkoitus laukaista avaruuteen ennen vuoden 2013 loppua. Vuosina 2014–2015 lanseerataan viisi lisää. Siten luodaan alueellinen satelliittinavigointijärjestelmä, joka kattaa Intian niemimaan ja noin 1,5 tuhannen kilometrin päässä sen rajoista 10 metrin tarkkuudella.

Intialainen kantoraketti PSLV. Lähde: Gestalt Publications


Japani kulki omalla tavallaan ja loi Quasi-Zenith Satellite Systemin (QZSS, "Quasi-Zenith Satellite System") - järjestelmän ajan synkronointiin ja GPS-navigointisignaalin differentiaaliseen korjaukseen Japanille. Tämä alueellinen satelliittijärjestelmä on suunniteltu tarjoamaan laadukkaampi sijaintisignaali GPS:ää käytettäessä. Se ei toimi erikseen. Ensimmäinen Michibiki-satelliitti laukaistiin kiertoradalle vuonna 2010. Kolme muuta on tarkoitus käynnistää tulevina vuosina. QZSS-signaalit kattavat Japanin ja läntisen Tyynenmeren.

Matkapuhelin kiertoradalla

Mikroelektroniikasta on ehkä tullut nopeimmin kehittyvä alue nykyaikaisten teknologioiden joukossa. Samsung Electronics, Apple ja Google ovat valmiita esittelemään "älykkään" kellotietokoneen kirjaimellisesti lähikuukausina. Onko ihme, että avaruusalukset pienenevät ja pienentyvät. Uudet materiaalit ja nanoteknologiat tekevät avaruusinstrumenteista pienempiä, kevyempiä ja energiatehokkaampia. Voidaan katsoa, ​​että pienten avaruusalusten aikakausi on jo alkanut. Painosta riippuen ne on nyt jaettu seuraaviin luokkiin: enintään 1 kg - "pico", enintään 10 kg - "nano", enintään 100 kg - "mikro", enintään 1000 kg - "mini". Vielä 10 vuotta sitten 50-60 kg painavat mikrosatelliitit vaikuttivat erinomaiselta saavutukselta. Nyt maailmanlaajuinen trendi on nanosatelliitit. Yli 80 niistä on jo laukaistu avaruuteen.

Samoin kuin miehittämättömien ilma-alusten (UAV) tuotantoa ja kehitystä tehdään monissa maissa, jotka eivät ennen edes ajatellut omaa lentoteollisuutta, niin nanosatelliittien suunnittelua tehdään nyt monissa yliopistoissa, laboratorioissa ja jopa yksittäisissä amatööreissä. . Lisäksi tällaisten valmiiden elementtien perusteella koottujen laitteiden kustannukset osoittautuvat erittäin alhaiseksi. Joskus tavallinen matkapuhelin toimii nanosatelliitin suunnittelun perustana.

Intiasta lähetettiin kiertoradalle älypuhelin, jota käytettiin Strand-1:n kokeellisen satelliitin perustana osana Sat-Smartphone-projektia. Satelliitin ovat kehittäneet Iso-Britanniassa Surreyn yliopiston avaruuskeskus (SSC) ja Surrey Satellite Technology (SSTL). Laitteen paino on 4,3 kg, mitat 10x10x30 cm. Laitteessa on älypuhelimen lisäksi tavanomaiset toimivat komponentit - virtalähde ja ohjausjärjestelmät. Ensimmäisessä vaiheessa satelliittia ohjataan tavallisella ajotietokoneella, sitten älypuhelin ottaa tämän toiminnon kokonaan haltuunsa.

Android-käyttöjärjestelmä, jossa on useita erityisesti suunniteltuja sovelluksia, mahdollistaa useita kokeiluja. iTesa-sovelluksen avulla magneettikentän arvot tallennetaan satelliitin liikkeen aikana. Toisella sovelluksella sisäänrakennettu kamera ottaa kuvia, jotka jaetaan julkaistavaksi Facebookissa ja Twitterissä. Ja tämä on vain pieni osa tutkimusohjelmaa. Tehtävä kestää kuusi kuukautta. Paluuta maan päälle ei ole suunniteltu. Astronautiikka on lakannut olemasta eliitin osa.


Nanosatelliittiprojektit


Tärkein johtopäätös on, että sotilas- ja avaruusteknologiat eivät enää ole siviiliteollisuuden kehittämisen veturi. Päinvastoin, siviilitieteen intensiivinen kehitys mahdollistaa sotilaallisen avaruusteknologian kehittämisen. Kulutushyödykkeitä valmistavien yritysten tulot ovat monta kertaa korkeammat kuin puolustusalan yritysten tulot. Maailman elektroniikkajohtajat voivat käyttää miljardeja dollareita uuteen kehitykseen. Ja kova kilpailu pakottaa sinut tekemään kaiken mahdollisimman lyhyessä ajassa.

Nanosatelliitit ovat tulossa

Vuonna 2005 venäläinen kosmonautti Salizhan Sharipov kansainväliseltä avaruusasemalta heitti kätensä avaruuteen, ensimmäiseen venäläiseen TNS-1-nanosatelliittiin. 4,5 kg painava laite syntyi vain vuodessa avaruusinstrumentoinnin RNII:lla yrityksen kustannuksella. Mikä satelliitti oikein on? Se on laite avaruudessa!

Halpa TNS-1 toiminnassa osoittautui yleisesti lähes ilmaiseksi. Hän ei tarvinnut Mission Control Centeriä, valtavia lähetin-vastaanotinantenneja, telemetria-analyysiä ja paljon muuta. Sitä oli mahdollista hallita kannettavalla tietokoneella istuen penkillä puistossa. Kokeilu osoitti, että matkaviestinnän ja Internetin avulla on mahdollista hallita avaruusobjektia. Lisäksi 10 uutta laiteyksikköä läpäisi lentosuunnittelutestit. Jos ei nanosatelliittia, niitä olisi testattava osana yhden tulevan avaruusaluksen sisäisiä laitteita. Ja tämä on ajanhukkaa ja suuria riskejä.

TNS-1 oli suuri läpimurto. Kyse voisi olla taktisten avaruusjärjestelmien luomisesta melkein pataljoonan komentajan tasolla, kuten pienten taktisten droonien kaltaisista. Edullinen laite, joka kootaan haluttuun kokoonpanoon muutamassa päivässä ja laukaistiin kevyellä raketilla kantolentokoneesta, voisi näyttää komentajalle taistelukentän, tarjota viestintää ja automatisoidun taktisen ohjausjärjestelmän. Tällaiset avaruusalukset voisivat olla suureksi avuksi paikallisessa konfliktissa Etelä-Ossetiassa ja Pohjois-Kaukasiassa.

Toinen tärkeä alue on luonnonkatastrofien ja ihmisen aiheuttamien katastrofien seurausten poistaminen. Sekä heidän varoituksensa. Halvat nanosatelliitit, joiden voimassaoloaika on useita kuukausia, voisivat näyttää jäätilanteen tietyllä alueella, pitää kirjaa metsäpaloista ja seurata vedenkorkeutta tulvien aikana. Operatiivista valvontaa varten nanosatelliitit voidaan laukaista suoraan luonnonkatastrofialueen ylle, jotta tilanteen muutoksia voidaan seurata verkossa. Ja kävi ilmi, että Venäjän federaation EMERCOM sai satelliittikuvia Krymskistä tulvan jälkeen hyväntekeväisyysapuna Yhdysvalloista.

Tulevaisuudessa meidän pitäisi odottaa nanosatelliittien käyttöönottoa maailman johtavien armeijoiden, ensisijaisesti Yhdysvaltojen, taistelujärjestelmiin. Todennäköisesti ei yhtä käyttökertaa, vaan pienten avaruusalusten laukaisua kokonaisina parveina, jotka sisältävät satelliitteja eri tarkoituksiin - viestintä, välitys, maanpinnan äänitys eri aaltokaistoilla, elektroniset vastatoimenpiteet, kohteen nimeäminen jne. Tämä laajentaa merkittävästi kontaktittoman sodan käymisen mahdollisuuksia.

Jos miniatyrisointi osoittautuu yhdeksi sotilaallisten avaruusalusten kehityksen päätrendeistä, ennuste sotilassatelliittien markkinoiden kasvusta epäonnistuu. Päinvastoin, se pienenee rahallisesti mitattuna. Ilmailu- ja avaruusalan yritykset yrittävät kuitenkin olla menettämättä voittoja ja hidastaa pieniä kilpailijoita. Venäjällä se on onnistunut. Raskaiden satelliittien valmistajat lobbasivat avaruusalusten luomiseen tarkoitettujen avaruusinstrumenttien RNII:n kieltämisen puolesta. Vasta nyt puhutaan taas kahdeksan vuotta sitten valmiin TNS-2-nanosatelliitin laukaisusta.

Raskaiden tehointensiivisten avaruusalusten tarve maapallon kiertoradalla vähenee edelleen. Lisäksi käyttäjien maalaitteet muuttuvat herkemmiksi ja taloudellisemmiksi.

Raskaat satelliitit jäävät enimmäkseen tutkijoiden etuoikeuteen. Avaruusteleskooppeja, korkearesoluutioisia kuvantamislaitteita ja automaattisia planeettaasemia valmistetaan ja laukaistaan ​​edelleen koko ihmiskunnan edun mukaisesti.

Kansalliset ohjelmat keskittyvät halvempiin avaruusaluksiin, jotka soveltuvat massatuotantoon ja operatiiviseen käyttöön. Esimerkki UAV:ista, jotka ovat äkkiä tulleet kehittyneiden maiden taistelujärjestelmiin, vakuuttaa tästä selvästi. Kirjaimellisesti vuosikymmen riitti isku- ja tiedustelu-UAV:ille ottamaan paikkansa Yhdysvaltain ilmavoimissa ja sen liittolaisissa. Ei ole epäilystäkään siitä, että vuoteen 2020 mennessä kiertoradan tähtikuvioiden ulkonäkö muuttuu yhtä radikaalisti. Kokonaisia ​​piko- ja nanosatelliitteja ilmaantuu.

Nyt puhutaan jopa 100 g painavista femtosatelliiteista.Jos tietokoneet pienennetään rannekellon kokoisiksi, niin samankokoisia satelliitteja ilmestyy pian.
Uutiskanavamme

Tilaa ja pysy ajan tasalla viimeisimmistä uutisista ja päivän tärkeimmistä tapahtumista.

8 Kommentit
tiedot
Hyvä lukija, jotta voit jättää kommentteja julkaisuun, sinun on kirjaudu.
  1. poika
    +2
    Maaliskuuta 29 2013
    Tapasin jossain, että 50 gramman satelliitteja voidaan valmistaa... Laukaistaan ​​kantoraketti ja se kaataa muttereita, pultteja jne. tietyillä kiertoradoilla...
    Ja kaikki..!!! Kuka ei piilottanut, emme ole syyllisiä ...
    1. 0
      Maaliskuuta 29 2013
      50 grammaa? tämä ei ole realistista edes uusimmalla tekniikalla. Ei, no, tietysti voit ajaa myös yksinkertaisia ​​lävistysaihioita (ja silloinkin ne painavat vähintään 200 grammaa)
      Olen kuitenkin samaa mieltä itse ideasta:
      Lainaus: Poika
      tietyillä kiertoradoilla se kaataa ulos muttereita, pultteja jne...
      joka muuten yhdistetään jonkinlaisella langattomalla anturiverkolla, on erittäin tärkeä.
      1. poika
        0
        Maaliskuuta 29 2013
        Kiitokset..! Mutta minun täytyy katua ... Ideaa pähkinöistä pidettiin Neuvostoliitossamme vastauksena SDI:lle ... Mutta mitä, 20 pähkinä painaa yli 50 grammaa ..?
  2. +4
    Maaliskuuta 29 2013
    Mielenkiintoinen artikkeli, mitä pienempi koko ja massa ja sitä pienemmät hyötykuorman avaruuteen laukaisemiskustannukset
  3. +4
    Maaliskuuta 29 2013
    Mitä enemmän laitteita on avaruudessa ja jopa pieni koko, sitä vaikeampaa on välttää törmäystä ajan myötä
    1. 0
      Maaliskuuta 30 2013
      Ei kulmakarvassa vaan silmässä. Ympärillä lentää vähän roskia. No, okei, kun asianomaisten yliopistojen opiskelijat antautuvat tähän. Mutta kun Yhdysvallat provosoi tämän hölynpölyn, se on jo liikaa. Typerä.
  4. ei-urbaani
    0
    Maaliskuuta 31 2013
    Kaikki ovat jo lähteneet ja vain Roskosmos valjastaa vielä
  5. 0
    Maaliskuuta 20 2016
    Edistystä ei voida pysäyttää, kysymys on ajasta ja rahasta.

"Oikea sektori" (kielletty Venäjällä), "Ukrainan Insurgent Army" (UPA) (kielletty Venäjällä), ISIS (kielletty Venäjällä), "Jabhat Fatah al-Sham" entinen "Jabhat al-Nusra" (kielletty Venäjällä) , Taleban (kielletty Venäjällä), Al-Qaeda (kielletty Venäjällä), Anti-Corruption Foundation (kielletty Venäjällä), Navalnyin päämaja (kielletty Venäjällä), Facebook (kielletty Venäjällä), Instagram (kielletty Venäjällä), Meta (kielletty Venäjällä), Misanthropic Division (kielletty Venäjällä), Azov (kielletty Venäjällä), Muslim Brotherhood (kielletty Venäjällä), Aum Shinrikyo (kielletty Venäjällä), AUE (kielletty Venäjällä), UNA-UNSO (kielletty v. Venäjä), Mejlis of the Crimean Tatar People (kielletty Venäjällä), Legion "Freedom of Russia" (aseellinen kokoonpano, tunnustettu terroristiksi Venäjän federaatiossa ja kielletty)

”Voittoa tavoittelemattomat järjestöt, rekisteröimättömät julkiset yhdistykset tai ulkomaisen agentin tehtäviä hoitavat yksityishenkilöt” sekä ulkomaisen agentin tehtäviä hoitavat tiedotusvälineet: ”Medusa”; "Amerikan ääni"; "todellisuudet"; "Nykyhetki"; "Radiovapaus"; Ponomarev; Savitskaja; Markelov; Kamaljagin; Apakhonchich; Makarevitš; Suutari; Gordon; Zhdanov; Medvedev; Fedorov; "Pöllö"; "Lääkäreiden liitto"; "RKK" "Levada Center"; "Muistomerkki"; "Ääni"; "Henkilö ja laki"; "Sade"; "Mediazone"; "Deutsche Welle"; QMS "Kaukasian solmu"; "Sisäpiiri"; "Uusi sanomalehti"