Почему у России не получается создать аналог Starlink?
Изображение t.me/bureau_1440
Несмотря на то, что многие взоры устремились на Иран и разворачивающиеся вокруг этой страны боевые действия, нас это должно волновать в куда меньшей степени – Специальная военная операция на Украине продолжается, идут тяжёлые наземные бои и обмен ударами с помощью высокоточного оружия большой дальности.
Отсутствие выбора
Относительно недавно Илон Маск выключил на территории Украины терминалы Starlink, неверифицированные в специальных «белых списках». Согласно заявлениям высокопоставленных лиц из Минобороны России, отключение терминалов Starlink никак не повлияло на качество связи российских наземных подразделений.
Однако нас сейчас в первую очередь интересует не связь, а возможность применения терминалов Starlink или их аналогов для нанесения ударов с помощью БПЛА-камикадзе большой дальности, с высокой «ручной» точностью наведения на цель на конечном участке, с возможностью допоиска и верификации целей, а также объективного контроля результатов нанесения ударов в реальном времени.
Имеются ли у нас возможности прямого управления БПЛА-камикадзе на расстоянии в сотни километров?
У автора нет точного ответа на этот вопрос, но скорее он будет отрицательный.
Спутники связи, расположенные на геостационарной орбите, имеют большие задержки и низкую помехозащищённость – использовать такую связь можно и нужно, но лишь в определённых сценариях.
Крупнейший частный геостационарный спутник связи из когда-либо построенных – «Юпитер-3», массой более девяти тонн, разработанный компаниями Maxar Technologies и L3Harris Technologies для компании Echostar Hughes Network Systems
Вроде бы что-то сейчас пытаются сделать с помощью меш-сетей, но насколько длинной может быть цепочка передачи сигналов? Каковы будут задержки передачи сигнала, особенно при увеличении количества «посредников»?
Можно предположить, что на глубину в пару сотен километров меш-сети работать будут, но вот дальше, скорее всего, с задержками и разрывами сигнала, особенно если противник будет выбивать «звенья цепи».
Starlink «для бедных»: связь на базе стратосферных аэростатов и стратосферных БПЛА – к этому направлению автор также относится скептически, по крайней мере, именно в части организации сетей высокоскоростной связи, как из-за низкой грузоподъёмности БПЛА, так и сложности удержания аэростатов в заданном районе.
Иными словами, заменить систему высокоскоростной спутниковой связи Starlink может только аналогичная отечественная система высокоскоростной спутниковой связи.
Вроде бы как один из наиболее близких к реальности проектов – это низкоорбитальная система связи компании «Бюро 1440», но пока точные сроки ввода этой системы в строй неизвестны.
Изображение 1440.space
Так что мешает нам создать отечественную систему высокоскоростной спутниковой связи?
Одноразовый «батут»
Несмотря на то, что Россия серьёзно отстала в части создания частично многоразовых ракет-носителей, у нас есть все возможности по выводу искусственных спутников Земли (ИСЗ) на орбиту.
Да, это будет дороже, чем обходится США, но пока ещё не критично. Не будем забывать, что именно российские ракеты-носители вывели на орбиту часть спутников OneWeb – конкурирующего со Starlink британского проекта.
Тем не менее создание частично и полностью многоразовых ракет-носителей должно стать одним из национальных приоритетов, и, по мнению автора, необходимо параллельно реализовывать как минимум три проекта.
Первый проект – частично многоразовая ракета «Союз-7» (ранее «Амур-СПГ») на метане от АО «РКЦ "Прогресс“», которая может стать менее грузоподъёмным аналогом американской ракеты Falkon-9 компании SpaceX.
Макет РН «Союз-7». Изображение commons.wikimedia.org / F.Alexsandr
Второй проект – полностью многоразовая ракета-носитель «Корона» от ОАО «ГРЦ Макеева».
Эволюция концепции РН «Корона». Изображение makeyev.ru
Третий проект – стратегический полностью многоразовый тяжёлый комплекс «ракета-носитель – космический корабль», который стоит честно содрать у компании SpaceX, как минимум концептуально – речь идёт о выживании государства, так что миндальничать здесь нельзя.
Полностью заимствовать решения компании SpaceX всё равно не получится, поскольку для этого потребуется скопировать весь завод, нам придётся адаптировать проект к своим технологическим возможностям.
Если же кто-то скажет, что три проекта одновременно обойдутся слишком дорого, то пусть представит, во сколько обходится СВО – с отечественным аналогом сети Starlink война бы давно закончилась. Проще отказаться от орбитальной станции и некоторых научных проектов – позже частично многоразовые, а тем более полностью многоразовые ракеты-носители позволят всё это компенсировать с лихвой.
Если к созданию многоразовых ракет подключится частный бизнес, то это направление также необходимо поддержать, например, освобождением от уплаты налогов.
Пока же не стоит забывать про заслуженные ракеты-носители «Протон», мало ли как оно получится, а эти изделия давно показали весьма высокую надёжность и для одноразовых РН имеют относительно небольшую стоимость.
Однако, судя по всему, основные проблемы у нас имеются с самими спутниками.
Электронно-компонентная база
Начать можно с одной из наших больных тем – с радиационно-стойкой электронно-компонентной базы (ЭКБ). У нас и с обычной-то проблемы, но её, по крайней мере, почти всегда можно приобрести, даже несмотря на санкции – уж в очень больших объёмах она производится и реализуется по всей планете, а вот радиационно-стойкая ЭКБ – это куда более штучный и закрытый товар.
Причём необходимо понимать, что ЭКБ, стойкая для «земной» радиации, для спутников не подходит, где-нибудь на АЭС основное излучение – это гамма-лучи, в худшем случае потоки нейтронов. А космическая радиация – это потоки заряженных частиц – протонов, электронов и ядер атомов, движущихся с околосветовыми скоростями.
Изображение support.elvees.com / tehnoomsk.ru
Даже быстрые нейтроны в ядре реактора не разгоняются более 40-45 тыс. километров в секунду, тогда как скорость света, с которой могут перемещаться протоны, электроны и ядра атомов в космическом пространстве, достигает почти 300 тыс. километров в секунду. Энергия быстрых нейтронов в реакторе достигает 10 МэВ (мегаэлектронвольт), тогда как космические частицы достигают 1 000 000 МэВ и даже 1 000 000 000 000 МэВ (для «пришельцев» из глубокого космоса).
В России есть специалисты по радиационно-стойкой электронике. Во многом там всё зависит не только от ЭКБ, но и от схем проектирования, повышающих надёжность.
Изображение niiis-micro.ru
Частично повысить защищённость можно, применяя пассивную защиту – не свинец, который при попадании быстрых частиц сам становится источником наведённого радиационного излучения, а материалы, богатые водородом – полиэтилен, пластик, а также композиты с добавлением бора.
Есть ещё один интересный способ получения радиационно-стойкой электроники. Каждая микросхема сейчас во многом уникальна, так что их устойчивость к радиационному излучению сильно отличается от партии к партии, и даже от образца к образцу. Некоторые компании закупают большие партии микрочипов и тестируют их на устойчивость по специальной методике, прошедшие отбор образцы продаются как радиационно-стойкие.
Ну и разумеется, нужна своя радиационно-стойкая ЭКБ, тем более что для неё «тонкие» техпроцессы не нужны, и даже если что-то мы не сможем изготовить сами, то шанс заказать такие изделия где-нибудь в Китае будет на порядок выше, чем сверхсовременные «земные» чипы.
АФАР
Помимо внутренней начинки ИСЗ, на них должны быть установлены ещё и антенны, представляющие собой активную фазированную антенную решётку (АФАР). Мало того что спутники, так и терминалы тоже представляют собой АФАР-антенну.
У нас и с военными-то АФАР только-только всё начинает получаться, а здесь необходимо выпустить сотни ИСЗ, работающих в условиях космического пространства, а также десятки-сотни тысяч малогабаритных абонентских терминалов.
Модуль СВЧ АФАР Х-диапазона. Изображение apni.ru
АФАР – это сложная технология, отрицать наше отставание в этом направлении невозможно, но это критическая технология для связи и радиолокации, как для гражданских систем, так и для военных, так что навёрстывать упущенное необходимо максимально интенсивно.
Изображение aftershock.news
Программное обеспечение
Спутники связи, которые планирует развернуть «Бюро-1440», должны располагаться на орбите высотой 800 километров. На такой орбите спутники движутся со скоростью порядка 7,5 километров в секунду. На такой скорости необходимо связываться с терминалами, которые также могут перемещаться, терять сигнал, попадая под какие-либо препятствия.
Решение этой задачи требует сложного программного обеспечения (ПО), а заманить программистов в космическое проекты далеко не факт, что просто; возможно, что шансов у «Бюро-1440» будет больше, чем у «Роскосмоса», как минимум потому, что, по личным наблюдениям, программисты не любят формализм госкомпаний – разрешение носить шорты и шлёпки, да холодильник с колой, могут стать серьёзным подспорьем в привлечении кадров.
Привлечение кадров в IT имеет свою специфику
Кроме того, любое ПО требует отладки, и не всю её можно выполнить здесь – на Земле, в свою очередь отладка ПО на действующих ИСЗ сопряжена с рисками их «окирпичивания», а что делать с «кирпичом» на орбите? В сервисный центр отнести его несколько затруднительно.
Межспутниковая связь, позиционирование и наземная составляющая
Добиться высоких скоростей передачи данных можно, только обеспечив межспутниковую связь – для этого обычно используются оптические (лазерные) каналы связи, а для того чтобы такая связь работала, спутники должны знать свои координаты с минимальной погрешностью.
Вроде бы такую лазерную межспутниковую связь в «Бюро-1440» уже испытывали, но одно дело – связать между собой два-три ИСЗ, а другое – сделать то же самое, когда их будут сотни.
Изображение 1440.space
Также для уверенной работы сети спутников необходима наземная составляющая, как для передачи трафика в глобальную сеть, так и для повышения точности позиционирования ИСЗ – чем больше таких наземных станций, тем лучше.
У нас большая территория, но желательно иметь и наземные станции за рубежом, но кто нам сейчас позволит их строить?
Северная Корея, некоторые страны Африки, возможно, удастся договориться с Вьетнамом или Мьянмой, на этом пожалуй что и всё.
Сколько мы потратили денег на помощь не пойми кому по всей планете, просто ради того, чтобы к ним красиво совершил визит наш кораблик или слетали самолётики. А потом пришли американцы и просто всё забрали забесплатно. Сделаны ли из этого какие-то выводы? Пока неясно.
Выводы
Как мы видим, создание сети высокоскоростной связи на базе низкоорбитальных спутников – это далеко не простая задача.
Недаром до SpaceX за неё никто не брался – не потому, что не хотели, а потому, что не могли.
Изображение t.me/bureau_1440
Для нас это одно из критических направлений, обеспечивающих конкурентоспособность государства и выживаемость вооружённых сил.
Информация