Корреспондент: Космічний дріб’язок. Мініатюрні супутники поліпшать якість мобільного зв’язку та цифрових карт
За допомогою мініатюрних супутників приватні компанії сподіваються здешевити запуски на орбіту і вирішити проблему неточних карт і відсутності мобільного зв'язку, пише Павло Сивокінь у №25 журналу Корреспондент від 27 червня 2014 року.
У травні 2014 року ракета-носій компанії SpaceX вийшла на заплановану орбіту на висоті 1.500 км над Землею і від’єднала вантажний ступінь. Зазвичай у таких відсіках виводять у космос комерційні супутники зв'язку або військові машини для спостереження за Землею.
Але цього разу звідти виплили 29 невеликих апаратів, вагою 1,3 кг і розміром не більше 10 см. Ці супутники працюватимуть на орбіті не менше року, забезпечуючи безперебійну роботу систем зв'язку та навігації. Потім вони вичерпають запас своїх батарей і згорять в атмосфері.
Запуск став першим масштабним проектом з використання мініатюрних супутників, які в майбутньому можуть замінити традиційні системи дослідження Землі.
«Мініатюризація йде вперед, і тепер можна говорити про застосування процесорів у 30-20 нанометрів, що було немислимо ще років десять тому. Нерозумно було б не скористатися цими можливостями в космосі», – каже Корреспонденту Джанет Стівенс з американської Space Foundation.
На її думку, маленькі супутники допоможуть впоратися з космічним сміттям, що поступово заполоняє земну орбіту. До 2020 року, за оцінками фахівців NASA, його стане настільки багато, що масові запуски ракет будуть проблематичними.
Крім того, «малята» суттєво здешевлять послуги з виведення вантажів на низьку орбіту Землі. Сьогодні російські, європейські та американські космічні компанії беруть в середньому $ 1-1,5 млн за виведення тонни вантажу в космос.
З появою технології спільного виведення на орбіту ціну можна було б знизити мінімум вполовину. А якщо ракета зазнає катастрофи, це буде не так відчутно для компанії або країни – адже виробництво мініатюрних супутників легко поставити на потік, і вони не такі дорогі, як їхні повнорозмірні колеги.
Нарешті, космічні апарати розміром з футбольний м'яч або апельсин допоможуть покрити Землю щільнішою сіткою зв'язку і навігації, яка зможе оновлювати комп'ютерні карти кожні десять хвилин й отримувати свіжішу інформацію.
Поки що на шляху інновацій стоїть кілька перешкод. По-перше, треба забезпечити потужне джерело енергії для безперебійної роботи супутника, і він повинен бути мініатюрним. По-друге, потрібно переконати комерційні компанії, що ця технологія є надійною, оскільки поки що бізнес надає перевагу перевіреним апаратам. І, нарешті, розробити дешеву ракету, яка буде здатна неодноразово повертатися на Землю і через кілька днів знову бути готовою до старту.
Ціни кусаються
Ракети-носії, які нині застосовують у NASA або Роскосмосі, вражають насамперед своїм марнотратством. Це цілі «собори» з помп, перемикачів, труб і клапанів. У сучасних важких ракета-носіях, таких як Atlas або Протон, понад 6 млн робочих деталей, які функціонують лише кілька хвилин. Потім вони скидаються в атмосферу або залишаються дрейфувати на орбіті – причому незалежно від того, наскільки успішним був запуск. А вартість одного запуску може сягати $ 10-15 млн.
Тому в NASA нещодавно відмовилися від подальших розробок лінійки важких ракет-носіїв Atlas, незважаючи на те, що в програму інвестували $ 127 млн за останні кілька років. Урізання бюджету космічної компанії привело до того, що ракета так і залишилася на стадії тестування. За прогнозами Еріка Стерна з NASA, якщо у Вашингтоні не передумають спочатку знизити бюджет компанії на $ 100 млн, а потім заморозити його на рівні $ 17,7 млрд, великі ракети-носії навряд чи стануть затребуваними.
Російська промисловість також не справляється з цією проблемою, так як ракети-носії цієї країни недостатньо надійні для приватних компаній. Приміром, наприкінці травня ракета-носій через несправність двигуна згоріла в атмосфері над Китаєм, знищивши телекомунікаційний супутник. Загалом за два останні роки російські ракети 12 разів падали на Землю. Навіть якщо запуск був вдалим, то космічний апарат раптово переставав відповідати на позивні або сходив з орбіти.
Крім того, відчуваючи себе монополістом, Росія підвищила ціни на космічні запуски. «Росіяни загнули ціни до $ 20-25 млн за повноцінний супутник, а це може дозволити собі тільки велика країна або корпорація», – каже Корреспонденту Бред Біддінгтон з Space Industry Association of Australia.
Нарешті, мікросупутники повинні вирішити питання космічного сміття. За даними NASA, з 1957 року, коли СРСР запустив перший рукотворний апарат на орбіту, людство провело більш ніж 7.500 запусків. І більша частина відстріляних ступенів ракет досі обертається на орбіті.
До того ж за цей час постійно в навколоземний простір виводилися нові і нові супутники. Вчені вже нарахували приблизно 21 тис. об'єктів розміром більше 10 см, які обертаються на орбіті. І частина з них рухається по неконтрольованій орбіті зі швидкістю 40-60 км/год.
Маленькі і сильні
Мініатюрні апарати, крім іншого, приваблюють своєю ціною – це недорогі проекти: якщо сузір'я телекомунікаційних супутників звичайного розміру коштує приблизно $ 10-20 млн, то малі зразки будуть дешевшими на 30-50%. Значно менше буде коштувати і виведення їх на орбіту.
У Корнуольському університеті, де розробляється кілька супутників малого розміру, впевнені, що нескладно зменшити всі їхні деталі й отримати велику віддачу. У середньому вартість одного супутника може скласти від $ 25 тис. – фактично, такий апарат буде доступний майже кожному жителю розвиненої країни.
Супутники складатимуться швидко, конвеєрним способом, тому їх можна буде швидко замінювати. Зараз у Корнуоллі один апарат збирають не більше місяця, навіть враховуючи, що це тільки прототип і його технології поки що не випробувані.
Ці пристрої невеликі і не становлять серйозної небезпеки для пілотованих космічних апаратів. До того ж термін служби таких супутників – не більше двох років, після чого вони самі падають на Землю, згораючи в атмосфері.
Нарешті, мікросупутники допоможуть розпочати постійний моніторинг стану космічного сміття на орбіті. Раніше запускати спеціальні реєстратори для цього було б занадто дорого.
У цій сфері поки що лідирують приватні компанії. Вони вже готові надавати споживачам нові варіації малих супутників, які будуть дешевими і не менш функціональними, ніж звичайні.
Ames Research Centre в Каліфорнії вже сьогодні готовий виводити такі системи зв'язку розміром 5 см, щоб забезпечити мобільне покриття у важкодоступних регіонах світу.
Інша компанія, Planet Labs, має намір будувати апарати, які зможуть фотографувати Землю з вищою роздільною здатністю і постійно передавати картинку на Землю для кращого прогнозування погоди та навігації.
У відповідь на зростання попиту на малі супутники в компаніях Interorbital Systems і SpaceX збираються розробити малу ракету-носій вартістю лише $ 10-30 тис., яка зможе виводити на орбіту вантаж до 150 кг.
Для великого супутника цього замало, але мініатюрним апаратам цілком достатньо. Якщо ж, як обіцяють у SpaceX, з часом паливні ступені самі повертатимуться після зльоту на стартовий майданчик, вартість запуску стане ще нижчою.
***
Цей матеріал опублікований в № 25 журналу Корреспондент від 27 червня 2014 року. Передрук публікацій журналу Корреспондент в повному обсязі заборонено. З правилами використання матеріалів журналу Корреспондент, опублікованих на сайті Корреспондент.net, можна ознайомитися тут.