Орбитальные чистильщики
«Кто владеет космосом, тот владеет миром».
Эта фраза, произнесённая американским президентом Линдоном Б. Джонсоном в начале 60-х годов XX века, в наше время актуальна как никогда.
В настоящее время искусственные спутники Земли (ИСЗ) играют важнейшую роль в оптической и радиолокационной разведке, а также в обеспечении глобальной цифровой связи. В предыдущих материалах мы рассмотрели применение космических средств разведки для обнаружения авианосных и корабельных ударных групп (АУГ/КУГ), а также применение гражданских технологий для радикального снижения стоимости ИСЗ активной радиолокационной разведки.
Сделаем небольшое отступление к теме разведывательных спутников. В недавно опубликованной статье Перспективы радарных систем на наноспутниках рассматривается возможность создания спутниковых группировок дистанционного зондирования на базе малогабаритных спутников – кубсатов, с радиолокационными станциями (РЛС), работающими в режиме синтезирования апертуры.
Причём в самих разведывательных ИСЗ могут устанавливаться только приёмники, а в качестве излучателей используются существующие источники. В частности, в роли источников могут выступать передатчики спутниковых систем связи. При этом, чем больше ИСЗ-приёмников, тем с излучением меньшей мощности можно работать, поскольку сигнал с нескольких приемников будет проинтегрирован, что даст увеличение отношения сигнал/шум в соответствующее число раз.
Эта возможность возвращает нас к проекту глобального интернета Starlink компании SpaseX. Учитывая количество спутников Starlink, они вполне могут быть использованы в качестве активной части сети разведывательных спутников радиолокационного зондирования Земли. Причём, совсем не исключено, что этим проектом впоследствии займётся сама компания SpaseX в рамках какого-нибудь условного проекта StarEye, реализуемого в интересах военных и/или гражданских пользователей.
В более отдалённой перспективе получат развитие орбитальные системы космос-поверхность, способные наносить удары по стационарным наземным, заглубленным защищённым целям, а в дальнейшем и по мобильным целям на земле, на воде и в воздухе.
Концепт орбитальной ударной платформы
Не меньший интерес и куда большую угрозу представляет развертывание орбитальных систем противоракетной обороны, потенциально способных перехватывать тысячи боеголовок.
Как мы уже упоминали в предыдущем материале, задача противоракетной обороны во многом сходна с задачей поражения космических аппаратов противника. И её решение с помощью противоракет неэффективно по критерию стоимость/эффективность.
Однако существуют и другие способы уничтожения космических аппаратов противника – это использование оружия класса «космос-космос».
Советский опыт
В отличие от США, рассматривающих в качестве приоритетного оружия противоракеты, Советский Союз делал ставку на боевые спутники.
С начала 60-х годов XX века войска противовоздушной обороны (ПВО) СССР начали разработку программы «Истребитель спутников» (ИС). И уже в 1963 году в космос был запущен первый в мире маневрирующий ИСЗ – космический аппарат (КА) «Полёт-1». А в 1964 году в космос был отправлен КА «Полёт-2».
КА «Полёт-1»
Космические аппараты серии «Полёт» могли в широких пределах менять высоту и наклонение орбиты. Теоретически запас топлива позволял им долететь даже до Луны.
Наведение КА серии «Полёт» на ИСЗ противника осуществлялось с наземного контрольно-измерительного пункта управления по данным РЛС и оптических пунктов наблюдения. Сам ИС также оснащался радиолокационной головкой самонаведения (РЛ ГСН).
С 1973 года система ИС была принята на опытную эксплуатацию. Перехват ИСЗ противника мог осуществляться на высотах от 100 до 1 350 километров.
В дальнейшем спутники модернизировали. Была добавлена инфракрасная головка самонаведения (ИК ГСН). Спутники выводились на орбиту ракетами-носителями (РН) «Циклон». Усовершенстованная противоспутниковая система получила обозначение «ИС-М». Всего до 1982 года на орбиту было выведено 20 истребителей спутников и сопоставимое количество спутников-мишеней.
Серийный КА системы ИС-М
Тематика «истребителей спутников» не была заброшена и в России. Периодически появляется информация о «спутниках-инспекторах» – космических аппаратах, способных активно маневрировать в космосе, сближаясь с ИСЗ противника для «осмотра». К таким спутникам-инспекторам относятся КА «Космос-2491», «Космос-2504», запущенные соответственно в 2013 и 2015 годах.
Более новым является КА «Космос-2519». Предполагается, что КА «Космос-2519» может быть выполнен на платформе «Карат-200» (разработки «НПО Лавочкина»), способной оперировать на орбитах – вплоть до геостационарной.
Изображение ИСЗ на платформе «Карат-200»
В июле 2020 года информационное агентство «Интерфакс» сообщило об успешном проведении испытаний ещё одного спутника-инспектора. А в январе 2020 года российский спутник-инспектор «Космос-2543» приблизился к американскому разведывательному ИСЗ на расстояние порядка 150 километров. После чего американский ИСЗ скорректировал свою орбиту.
Задачи, решаемые на орбите «спутниками-инспекторами», засекречены. Предполагается, что они могут осуществлять считывание разведывательной информации с ИСЗ противника, осуществлять глушение сигналов или иным способом препятствовать их работе. Ну и наконец, сама вероятность активного маневрирования на орбите предполагает возможность уничтожения КА противника путём тарана – самоуничтожением «спутника инспектора».
Зарубежные аналоги
Аналогичные системы создаются нашими «партнёрами» – США и КНР.
США в 2006 году запустили два малоразмерных спутника MiTEX для скрытного сближения с объектами на геостационарной орбите.
Изображение спутника MiTEX с ускорителем
В Китае проводились эксперименты по сближению спутников и испытаниям роботизированного манипулятора на аппаратах Chuang Xin 3 (CX-3), Shiyan 7 (SY-7) и Shijian 15 (SJ-15). Официально назначение этих КА – уборка космического мусора.
Chuang Xin 3 (CX-3) и Shiyan 7 (SY-7)
В 2010 году два китайских КА SJ-6F и SJ-12 умышленно столкнули друг с другом. С высокой вероятностью это было испытание на возможность их использования в качестве оружия класса «космос-космос».
Впрочем, у всех государственных проектов есть одна отличительная особенность – созданные в их рамках изделия отличаются крайне высокой стоимостью. Учитывая то, что перспективные группировки разведки и связи могут строиться на базе значительно более дешёвых коммерческих решений, такой подход является неприемлемым.
Если спутник-убийца будет стоить дороже, чем ИСЗ или КА, которые он поражает, то восстанавливать спутниковую группировку будет дешевле, чем разрушать её.
Одним из вариантов решения этой проблемы является использование для уничтожения ИСЗ противника коммерческих космических аппаратов, разрабатываемых для свода с орбиты космического мусора.
Теоретически сама по себе проблема уборки космического мусора вполне может стать актуальной в связи со стремительным увеличением количества ИСЗ на низких орбитах, а также с их незапланированным выходом из строя с потерей возможности принудительного схода с орбиты и/или разрушением на мелкие фрагменты.
Визуализация увеличения количества мусора на орбите с 1957 по 2015 годы.
ClearSpace
Европейское космическое агентство (ЕКА) совместно с компанией-стартапом ClearSpace проектируют аппарат для уборки космического мусора с помощью четырёх роботизированных конечностей.
Планируется, что в рамках первой испытательной миссии КА ClearSpace-1 осуществит свод с орбиты высотой 600–800 километров отработанной ступени РН Vega массой порядка 100 килограмм.
Схема работы КА ClearSpace-1
Презентация КА ClearSpace-1
КА ClearSpace-1 осуществит захват отработанной ступени роботизированными руками, после чего сгорит вместе с ней в атмосфере. В дальнейшем планируются более сложные миссии, в рамках которых ClearSpace-1 попытается захватить и уничтожить сразу несколько фрагментов космического мусора.
RemoveDEBRIS
В Британском проекте RemoveDEBRIS, прорабатываемом компанией Surrey Satellite Technology и университетом Суррея, захват космического мусора планируется осуществлять сетью или гарпуном, способным пробивать корпус КА.
Концепт работы КА RemoveDEBRIS
В 2018 году КА RemoveDEBRIS продемонстрировал возможность использования сети для захвата объектов. А в 2019 году был произведён испытательный выстрел гарпуном по имитатору цели. Развёртывание КА RemoveDEBRIS осуществлялось с борта Международной космической станции (МКС).
Предполагается, что КА RemoveDEBRIS смогут последовательно собирать несколько объектов и сводить их с орбиты, сгорая вместе с ними в атмосфере.
Astroscale Holdings Inc
Японская компания Astroscale Holdings Inc., основанная в 2013 году, разрабатывает проект маневрирующего ИСЗ для уборки космического мусора.
Первый экспериментальный запуск должен быть осуществлён РН «Союз» с космодрома «Байконур» в марте 2021 года. Опытный ИСЗ компании Astroscale Holdings Inc., габаритами 110х60 сантиметров и массой 175 килограмм, должен будет собрать имитационный мусор, а затем войти в атмосферу Земли и сгореть вместе с ним.
ИСЗ компании Astroscale Holdings Inc.
Из гражданских, пусть и не коммерческих космических аппаратов, можно вспомнить японские зонды Хаябуса-1 и Хаябуса-2.
Данные КА предназначены не для уборки космического мусора, а для сближения с астероидами, посадки на них управляемого модуля, извлечения грунта и его последующей доставки на Землю.
Также необходимо отметить, что КА Хаябуса-2 был оснащён модулем Small Carry-on Impactor (SCI), по сути, представляющим собой боеприпас, функционирующий по принципу «ударное ядро». В сущности, Япония провела испытания обычных вооружений в космосе – в перспективе «ударное ядро» вполне может быть использовано и для военных целей.
Изображение КА типа Хаябуса
Модуль SCI и изображение атаки астероида ударным ядром
Выводы
Тематика коммерческих космических аппаратов, разрабатываемых для свода с орбиты космического мусора, не исчерпывается вышеприведёнными проектами.
Стартапов и проектов по этому направлению значительно больше.
В России существуют аналогичные проекты. Однако разрабатываются они государственными структурами – ГК «Роскосмос», АО «Российские космические системы». А значит, низкой стоимости от них ждать не приходится. В лучшем случае наработки по ним будут востребованы в перспективных спутниках «Космос».
Инфографика по российскому спутнику для переработки и утилизации космического мусора – планы, конечно, грандиозные.
Как и в случае со спутниками связи Starlink и спутниками дистанционного зондирования Земли компании Capella Space, можно ожидать, что и проекты орбитальных чистильщиков заинтересуют военных.
По сути, в рамках создания орбитальных чистильщиков отрабатываются все технологии для решения задач по поражению КА и ИСЗ противника, в том числе:
- обнаружение цели;
- вывод к ней КА;
- маневрирование и сближение с целью;
- обстрел цели (захват);
- уничтожение цели путём пробития или сводом с орбиты.
Соответственно, коммерческие аппараты по уборке космического мусора или маневрирующие исследовательские зонды вполне могут быть использованы как противоспутниковое оружие.
Остаётся вопрос цены.
Вообще, если мы говорим о своде с орбиты космического мусора, а не о его вторичном использовании (путём переработки на орбите или посредством спуска на землю в грузовом отсеке шаттла), то прибыли эти начинания не принесут. Можно получить грант, освоить его, построив КА для свода мусора с орбиты, но вот коммерциализировать его вряд ли удастся – альтруистов на Западе немного. Сама по себе задача очистки орбиты вряд ли будет оплачиваться космическими агентствами систематически – так, разовые заказы.
А вот военные вполне могут заинтересоваться наиболее интересными проектами. И после небольшой доработки получить эффективные и недорогие противоспутниковые средства. Их разработка, испытание и даже развёртывание могут проводиться под лозунгом очистки орбиты от космического мусора.
А по факту-то будет организовано развёртывание вооружений класса «космос-космос»?
- Андрей Митрофанов
- pbd.su, topwar.ru, dfnc.ru, habr.com, vpk.name
Информация