Российская космическая инициатива "Сфера" будет соперничать с Starlink
Представленная Роскосмосом в 2018 году программа "Эфир" сменила название спустя пять лет. Ее обновленная версия, федеральный космический проект "Сфера", нацелена на обеспечение России (и других стран) высокоскоростным интернетом, услугами IoT и голосовой связи. Особенно важно, что "Сфера" полностью охватит стратегически важный Северный морской путь для России. Планируется запустить 360 спутников к 2030 году в рамках этого проекта.
Сущность низкоорбитальной спутниковой группировки "Сфера" подобна американской и британской Starlink и OneWeb, которые насчитывают более 5000 и 634 спутника соответственно. Преимущество низкоорбитальных спутников заключается в более сильном сигнале при минимальных задержках и необходимости минимальной наземной инфраструктуры. Первым шагом в рамках проекта стал запуск спутника "Скиф-Д" в октябре прошлого года для проверки эффективности технологий.
В отличие от проекта Starlink, который финансируется частными инвестициями на многие миллиарды долларов, финансирование программ Роскосмоса идет из государственного бюджета. Тем не менее, не исключено, что в будущем "Сфера" может стать привлекательной и для частных инвесторов.
В интересах России: спутник-демонстратор защитил орбитально-частотный ресурс «Сферы» в МСЭ
«Скиф-Д», первый спутник федерального проекта «Сфера», передал на Землю сигнал, спектрограмма которого была записана. Это необходимый этап развёртывания любой космической системы, использующей радиосвязь. Pro космос объясняет, как это работает.
«Скиф-Д» — демонстрационный аппарат. Его цель — не только отработка технологий, которые будут использоваться на штатных спутниках «Скиф», но и защита орбитально-частотного ресурса системы космической связи в Международном союзе электросвязи при ООН (МСЭ или ITU). Союз занимается распределением частот для любых систем радиосвязи по всему миру: как фиксированных/мобильных, так и наземных/спутниковых.
Почему это так важно? Заявка на перспективную систему спутниковой связи в Ka-диапазоне частот с космическими аппаратами на средней круговой орбите была подана в ITU российским спутниковым оператором «Зонд-Холдинг» в октябре 2015 г. Она в течение 7 лет имела приоритет перед другими операторами, подавшими заявку позднее. Соответственно, до октября 2022 г. нужно было подтвердить выделенный орбитально-частотный ресурс запуском хотя бы одного спутника. Им и стал «Скиф-Д» — первые спектрограммы сигнала с него уже были приняты на Земле с началом лётных испытаний, — их передали в ITU.
Резолюция 35 Всемирной конференции радиосвязи (WRC-19) под эгидой ITU добавила ещё одно требование к заявителям — 10% группировки будущей системы должно быть развёрнуто в течение двух лет после запуска первого спутника и 50% в течение пяти лет. Так как в системе «Скиф» будет всего 12 КА, нужно будет вывести ещё 1—2 спутника до октября 2024 г.
Кстати, «Скиф-Д» — первый отечественный аппарат для орбиты с приполярным наклонением высотой 8000 км. Во время лётных испытаний будут проверяться, прежде всего, заложенные в нём решения для противорадиационной защиты бортового оборудования. Масса «Скиф-Д» — всего 148 кг, серийные аппараты будут весить уже под 1 тонну и нести кратно большую полезную нагрузку. Подробности читайте в интервью Александра Кузовникова, заместителя генконструктора ИСС Решетнёва журналу «Русский космос».
Первый пуск на нафтиле с Восточного: «Союз-2.1б» будет использовать уже новое топливо
22 октября 2022 года с космодрома Восточный стартует ракета-носитель «Союз-2.1б» с тремя спутниками «Гонец-М» и первым аппаратом федерального проекта «Сфера» — «Скиф-Д».
Грядущий пуск станет первым для космодрома Восточный только на нафтиле, новом и экологичном горючем из углеводородов с применением полимерных присадок. Заявленные преимущества нафтила перед керосином Т-1 — уменьшение вредных выбросов и заметное увеличение выводимой на орбиту полезной нагрузки.
При этом, одной из основных причин перехода с керосина на нафтил стало истощение Анастасиевско-Троицкого месторождения в Краснодарском крае.
Ранее нафтилом заправляли только третью ступень ракеты-носителя «Союз-2.1б» и вторую ступень «Союза-2.1в». Последний «Союз-2» с Восточного с первой и второй ступенями, заправленными керосином, стартовал год назад — в октябре 2021 года. Переход на новое топливо потребовал доработок программно-алгоритмического обеспечения аппаратуры системы управления РН и стартового комплекса космодрома Восточный.
Это не первая попытка заправлять «Союзы» новым топливом — в 1980-е годы в некоторых пусках использовали синтин (синтетический керосин), который давал сильную прибавку к выводимой нагрузке. Но от него отказались из-за дороговизны производства.
В ИНТЕРЕСАХПОТРЕБИТЕЛЯ - ИСС ИМЕНИ РЕШЕТНЕВАГОТОВИТСЯ К «СФЕРЕ»
Игорь АФАНАСЬЕВ
Графика ИСС
НЕ ТОЛЬКО ГЕОСТАЦИОНАР
По существующим планам, в рамках программы «Сфера» к 2030 г. планируется развернуть
несколько спутниковых группировок. Вопросы телекоммуникаций, широкополосного доступа и «интернета вещей» планируется решать с помощью аппаратов, запущенных как на геостационарную, так и на средне- и маловысотные орбиты.
При всех преимуществах серьезным недостатком геостационара является сложность
приема сигнала подвижными объектами и его недоступность для абонентов Арктической
зоны (выше 76–78° с.ш.). Решением проблемы может стать запуск космических аппаратов
«Экспресс-РВ» на высокоэллиптическую орбиту, апогей которой проходит над Северным полушарием Земли. По такой траектории с периодом обращения 12 часов и высотой подъема до 40 тыс км летали советские спутники связи «Молния», которые и дали название орбите.
Аппарат, двигающийся с наклонением 63°, проходит за сутки два витка: основной, в ходе
которого он пролетает над территорией России, и сопряженный, когда он зависает над Северной Америкой. На основном витке спутник способен работать примерно 6 часов, не уходя из зоны радиовидимости наземных абонентов. Тем самым четыре аппарата, согласованно обращающиеся на орбитах, способны обеспечить круглосуточное покрытие Северного полушария Земли.
Еще одним преимуществом орбиты типа «Молния» являются более низкие (по сравнению
с запуском на геостационар) затраты при выведении спутника. Кроме того, наличие сопряженного витка позволяет значительно расширить зону покрытия за счет территории Северной Америки, что сулит хорошие коммерческие перспективы.
Недостатком орбиты является пересечение радиационных поясов вблизи перигея, что пагубно влияет на бортовую электронику.
По расчетам, четыре спутника «Экспресс-РВ» обеспечат связь для 2.3 млн жителей России, находящихся за Полярным кругом, и для 2 млн иностранцев. Кроме того, в зоне охвата окажутся 6 млн владельцев автомобилей. С учетом пассажиров и экипажей судов и самолетов число пользователей системы может вырасти до 160 млн человек.
Заместитель генерального конструктора ИСС имени Решетнёва А.В.Кузовников считает, что создание спутника «Экспресс-РВ» – интересная инженерная задача. Так, удержание четырех аппаратов в нужных орбитальных плоскостях обеспечивает довольно сложная баллистика, а на самом аппарате нужна многолучевая антенная система, чтобы поддерживать уверенный прием сигнала на Земле. «Мы очень глубоко и детально
проработали вопросы, связанные с технической реализацией проекта «Экспресс-РВ», – объясняет он. – Это и облик аппарата, и состав полезной нагрузки, баллистика и управление орбитальной группировкой».
МНОГОСПУТНИКОВЫЙ «МАРАФОН»
Досконально проработан вопрос создания аппаратов группировки «Марафон IoT». Это созвездие из 264 спутников, размещенных в 12 орбитальных плоскостях на высоте порядка 750 км, будет работать в рамках концепции «интернета вещей».
По словам А.В.Кузовникова, предприятие подготовило аванпроект, где изучило конструкцию и состав аппаратуры спутника: «Уже готово тактико-техническое задание на разработку эскизного проекта системы «Марафон IoT», где детально – «до болта» – расписано все, что нужно для выпуска рабочей конструкторской документации и изготовления спутников. Кроме того, мы изучили вопросы расположения региональных станций, коммутации и организации связи, в первом приближении рассмотрели варианты
абонентских терминалов».
Важный нюанс: в то время как современный выпуск на предприятии спутников навигации и связи сравнительно малосерийный, для группировки «Марафон IoT» необходимо будет
за короткий отрезок времени изготовить и запустить почти три сотни аппаратов.
«Проект полностью меняет идеологию создания и отработки спутников, – подтверждает
заместитель генконструктора. – При крупносерийном производстве (один спутник в два дня) нам придется оптимизировать бизнес-процессы на разных стадиях изготовления. Для этого предлагаем сделать дополнения к существующей нормативной базе: надо четко разделять опытно-конструкторские работы и серию. Для последней необходимы совсем другие правила игры, и все должны это понимать, включая заказчика».
Основная техническая сложность при создании аппаратов «Марафон IoT» связана с микроминиатюризацией систем. При сравнительно небольших размерах спутники нужно оснастить не хуже относительно их «больших» собратьев, что является амбициозной задачей для предприятия.
В 2019 г. в ИСС сдан в эксплуатацию полномасштабный монтажно-испытательный комплекс, где предусмотрены площади, позволяющие организовать современное крупносерийное производство малых космических аппаратов (около 2 тыс м2). Как утверждает А.В.Кузовников, первый «марафонец» может быть запущен в 2023 г., следующие пять аппаратов – в 2024 г.,половина орбитальной группировки – через два
года, к 2026 г., с тем чтобы полностью завершить формирование спутниковой системы в 2027 г.
ШИРОКОПОЛОСНЫЙ ДОСТУП
Для традиционного Интернета в программе «Сфера» существует отдельная группировка. Эту задачу будут выполнять 12 спутников «Скиф», обращающихся по круговым орбитам высотой 8070 км и приполярным наклонением.
По словам заместителя генконструктора, ИСС в рамках первого этапа проекта предполагает запустить в 2022 г. спутник-демонстратор для отработки ключевых технологий и решений. «Мы ожидаем, что контракт появится в этом году. Есть полное понимание технической реализуемости проекта и примерных сроков его реализации, а также требований к головному предприятию и членам кооперации».
«Скиф» также таит в себе немало технических нюансов. «Во-первых, на орбиту такой
высотой и наклонением 89° аппараты у нас в стране никто еще не запускал. В связи с работой в радиационном поясе к спутнику будут предъявлены дополнительные требования по защите. Поскольку фазированная антенная решетка на «Скифе» будет сильно нагреваться, потребуется организация эффективного теплоотвода».
Система «Скиф» обладает большой пропускной способностью (320 Мбит/сек) и формирует на поверхности Земли большое количество лучей передачи информации. При этом предполагается многократное переиспользование одних и тех же частот для обеспечения требуемой пропускной способности. «Все эти вопросы мы сейчас детально прорабатываем, ищем компромисс между количеством лучей, пропускной способностью и числом абонентов», – уверяет Кузовников.
Отвечая на вопрос, каким образом 12 спутников «Скиф» способны обеспечить широкополосный доступ, тогда как для аналогичных целей системы Starlink и Oneweb содержат сотни и тысячи аппаратов, он объясняет: «Система «Скиф» не является конкурентом указанным системам, обращающимся по более низким орбитам и создающимся по концепции удешевления абонентского оборудования. «Скиф» проектировался как некий аналог европейской спутниковой системы O3b, предназначенной
для телекоммуникаций и передачи данных из удаленных мест и использующей
20 спутников на приэкваториальной орбите. Группировка «Скиф» будет обращаться по приполярным орбитам, ее охват будет шире, хотя наземное оборудование (терминалы и управляющие станции) несколько сложнее.
Необходимо помнить, что основная задача «Скифа» – обеспечить связь между шлюзовыми станциями, расположенными в местностях, где никакой связи, даже телефонной, нет, а оптоволокно прокладывать дорого. Например, это полярные станции и северные поселки.
Проведенные маркетинговые исследования показали, что для труднодоступных районов более выгодно обеспечить создание группировки «Скиф», нежели прокладывать оптоволокно».
ИНВЕСТИЦИИ И САНКЦИИ
Александр Кузовников сообщил, что в рамках программы «Сфера» со стороны Роскосмоса предусматривается выделение средств только на опытно-конструкторские работы. А к
финансированию серийного производства планируется привлекать частных инвесторов.
ИСС имени Решетнёва рассматривает несколько схем партнерства. В одном случае инвестор может вложить деньги в создание спутников и возвращать инвестиции после развертывания группировки и начала предоставления услуг. В другом он получит возможность пользоваться наземной инфраструктурой. «Есть инвесторы, которые являются операторами, – говорит замруководителя. – Им интересно дальше эксплуатировать систему, предоставлять услуги. Возможны различные модели вложения и получения прибыли».
По поводу того, как будет решаться проблема комплектующих в свете американских
санкций, собеседник сообщил: «В целом мы пытаемся в максимальной степени уйти от импортных деталей, ищем отечественных производителей, вписываем для них требования об использовании отечественных компонентов.
Но полного импортозамещения в этих проектах, скорее всего, достичь не удастся, и часть комплектующих по-прежнему придется покупать на Западе. Мы будем ориентироваться на доступную компонентную базу, не подпадающую под санкции».
Продвинутые цивилизации могут собрать энергию черных дыр при помощи сфер Дайсона
Черные дыры представляют собой больше, чем просто массивные объекты, которые поглощают все, что их окружает – они также являются одними из самых больших во Вселенной и наиболее стабильных источников энергии. Это сделало бы их неоценимыми для цивилизации такого типа, который характеризуется огромной потребностью в энергии – например, цивилизации II типа по классификации Кардашева. Но чтобы получить такое количество энергии, этой цивилизации пришлось бы окружить целую черную дыру искусственной структурой, которая способна собирать излучаемую в окрестностях черной дыры энергию.
Одним из возможных решений является сфера Дайсона – мега инженерный проект, который предполагает заключение звезды (или черной дыры) внутрь искусственной оболочки, поглощающей всю ту энергию, которую испускает центральный объект. Но даже такая структура не способна удержать абсолютно всю энергию, и энергия будет просачиваться сквозь сферу. Такая потеря тепла сделает сферу Дайсона видимой для нас, согласно новому исследованию, опубликованному коллективом ученых во главе с Тайгером Юй Яном Сяо (Tiger Yu-Yang Hsiao) из Национального университета Цинхуа, Тайвань.
Очевидно, что до настоящего времени астрономы не обнаружили ни одной структуры, напоминающей сферу Дайсона. Для ее обнаружения нам необходимо определиться с тем, что мы ожидаем увидеть.
В своем исследовании авторы изучили шесть возможных источников энергии, которые могут питать сферу Дайсона, построенную вокруг черной дыры. Они включают: присутствующее повсюду реликтовое излучение (потоки которого будут омывать сферу Дайсона, независимо от того, где она будет размещена), излучение Хокинга, испускаемое черной дырой, излучение аккреционного диска, аккрецию Бонди, корону и релятивистские джеты.
Согласно авторам, одни из этих источников дают во много раз больше энергии, чем другие, однако наиболее высокоэнергетическим источником внутри сферы Дайсона является аккреционный диск вокруг черной дыры.
Размер черной дыры также имеет значение при оценке количества энергии, которое можно собрать при помощи сферы Дайсона, но в своей работе авторы сосредоточились в основном на черных дырах звездных масс – ведь даже такие объекты способны дать в сотни раз больше энергии, чем обычная звезда главной последовательности.
В настоящее время нашей цивилизации неизвестны такие материалы, из которых бы возможно было построить сферу Дайсона вокруг черной дыры, однако наличие потребности в таких колоссальных количествах энергии, которые потребовали бы возведение сферы Дайсона вокруг черной дыры, предполагает совершенно иной уровень развития технологий производства цивилизацией материалов с заданными свойствами. Кроме того, при невозможности строения полностью замкнутой сферы Дайсона остаются возможными структуры, собирающие лишь часть энергии центральной черной дыры, такие как рой Дайсона или пузырь Дайсона, для которых требования к прочности образующих каркас конструкции материалов снижены, отметили авторы.
Работа опубликована в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cgi?page=news&news=...
«Роскосмос» получит миллиарды рублей на прототип «Сферы»
Роскосмос» получит первые средства на создание научно-технического задела по программе «Сфера» в ближайшие дни, заявил ТАСС гендиректор госкорпорации Дмитрий Рогозин.
«На первых порах речь идет о семи миллиардах рублей, которые должны быть реализованы для создания научно-технического задела, то есть не самой группировки, а именно прототипов группировки. И эти средства, если еще не получены, то должны быть получены в ближайшие дни», — сказал менеджер.
По его словам, формально данные средства не войдут в финансирование программы «Сфера». «На эти средства мы планируем создать уже к концу следующего года прототипы первых космических аппаратов одной из орбитальных группировок и тем самым закрепить за Российской Федерацией частотный ресурс, который как раз истекает в конце 2022 года», — заявил глава госкорпорации.
На утверждение в правительство программу «Сфера» вновь планируется направить до конца текущего месяца.
Дорогая нынче "Сфера"
Рогозин сообщил, что создание системы "Сфера" обойдется в 0,8 трлн рублей
Создание системы "Сфера" обойдется в 0,8 трлн рублей, из них 500 млрд - внебюджетные средства. Об этом заявил глава Роскосмоса Дмитрий Рогозин на ПМЭФ-2021, передает ТАСС.
"Система "Сфера" [обойдется в] 0,8 трлн рублей, из них 500 млрд - внебюджет", - сказал Рогозин, отвечая на вопрос о стоимости создания системы.
Ранее Рогозин сообщил, что принципиально новый космический аппарат, разрабатываемый в рамках программы "Сфера", будет создан к концу 2022 года. Он отметил, что сейчас рассматривается возможность вхождения в капитал предприятий Роскосмоса отдельных частных компаний, которые будут соинвестировать в развитие группировки