Новая орбитальная станция России, ракеты на экологичном топливе, сотни спутников, обеспечивающих услугами компании и рядовых пользователей. Системы отслеживания космического мусора и высокоточной съемки земных объектов, применение космических технологий на земле и в новых пределах дальнего космоса. Все это приоритетные проекты Госкорпорации Роскосмос. О ближайших планах по их развитию мы узнали специально для этого номера.
Прикладной космос
С развитием космических технологий на мировом рынке появились услуги и возможности, без которых современный человек уже не мыслит свою жизнь: связь, теле- и радиовещание, навигация, дистанционное зондирование Земли (ДЗЗ) и многое другое. Сложно найти область, в которой сегодня не используют данные со спутников. Космические услуги – неотъемлемая часть структуры мировой экономики, и различные страны консолидируют их за счет наращивания многоспутниковых группировок. Россия не исключение: в космической программе нашей страны развитие орбитальных многоспутниковых группировок играет ведущую роль. Работой по их созданию Госкорпорация Роскосмос занимается в рамках федерального проекта «Сфера». Проект подразумевает переход на новые технологические принципы создания, эксплуатации и управления космическими системами. По сути, «Сфера» станет экосистемой космических услуг. В конце 2022 года первый спутник проекта «Скиф-Д», предназначенный для отработки новых технических решений высокоскоростного доступа в интернет и защиты орбитально-частотного ресурса, был выведен на заданные орбиты. Следующим космическим аппаратом будет аппарат – демонстратор системы интернета вещей «Марафон». Помимо этого в общую группировку войдут пять спутниковых группировок связи («Ямал», «Экспресс-РВ», «Экспресс», «Скиф» и «Марафон») и пять спутниковых группировок ДЗЗ («Беркут-Х», «Беркут-О», «Беркут-ВД», «Беркут-С» и «Смотр»).
Спутники будут осуществлять ДЗЗ, включая высокодетальный круглосуточный мониторинг ледовой обстановки Северного морского пути, обеспечивать потребителей высококачественной связью и широкополосным интернетом на всей территории России, отвечать за организацию магистральных спутниковых каналов, а также подключать потребителей к информационным ресурсам и телевещанию в северных газодобывающих регионах страны.
В ближайшие годы на околоземную орбиту по федеральной программе будет выведено более 300 космических аппаратов. Чтобы произвести в короткие сроки такое количество высокотехнологичных спутников, в отрасли внедряют новую модель производства аппаратов с использованием универсальных платформ.
«Ранее Роскосмос не занимался серийным производством космических аппаратов. Первыми ласточками будут ИСС Решетнева и НПО Лавочкина, — рассказывает первый заместитель генерального директора Госкорпорации Роскосмос Андрей Ельчанинов. — Сейчас настраиваем все технические и технологические процессы под серийное производство. Привлекаем к работе предприятия, которые добились в этой области серьезных успехов — в первую очередь из отраслей автомобилестроения и авиастроения. Перенимаем у них передовые практики и реализуем этот подход».
В Роскосмосе также приступили к созданию обзорной инфоспутниковой системы глобального мониторинга Земли «Грифон». Она будет состоять из 136 сверхмалых космических аппаратов. Эта комплексная высокопериодичная система ДЗЗ позволит получать актуальные снимки каждые 30 часов по всей территории России и каждые 38 часов – по всему миру. Помимо космических аппаратов «Грифон» включает автоматизированную наземную систему приема, распространения и обработки информации.
Система глобального мониторинга позволит в большем объеме предоставлять комплексные сервисы на основе стримингового потока данных ДЗЗ, что усовершенствует процесс получения информации для контроля над природными явлениями и техногенными процессами.
Результатами работы орбитальной группировки смогут пользоваться обычные потребители и специалисты самых разных отраслей. Например, логисты или компании, чьи производственные активы разбросаны по стране или миру, смогут анализировать геопространственные данные из любой точки планеты. В числе партнеров Роскосмоса по предоставлению услуг на основе космических данных – Минпромторг и Минприроды России, МЧС, Минцифры, «Росреестр», «Роскартография», «Росгидромет», ФМБА России, РАН и другие организации.
Высокоточная безопасность
Наряду с наращиванием спутниковых группировок мир столкнулся с непростым вызовом: как обеспечить полномасштабный мониторинг и контроль за околоземным пространством для безопасного выведения и управления космическими аппаратами. На орбитах из-за большой конкуренции государственных и частных компаний из разных стран становится в прямом смысле тесно. Число спутников в околоземном пространстве за последние годы выросло в разы. Вследствие этого, а также в результате увеличения числа пусков в ближнем космосе образуется огромное количество отработанных аппаратов, частей носителей. Все это специалисты называют космическим мусором.
По данным российских систем оперативного мониторинга космического пространства, только в 2022 году было выявлено более 600 нарушений четырехкилометровой зоны безопасности МКС. Кроме того, было зафиксировано более 16 тыс. случаев опасных прохождений объектов космического мусора, нарушающих полуторакилометровую зону безопасности, сопровождаемых нашей системой спутников. Уже сегодня в околоземном пространстве летает свыше миллиона космических объектов размером более 1 см, а к 2030 году их число увеличится в 1,5 раза.
Учитывая этот факт, а также в целях повышения безопасности космической деятельности Роскосмос создает гражданскую усовершенствованную систему по контролю и обеспечению безопасности в околоземном космическом пространстве «Млечный путь». «Млечный путь» будут эксплуатировать одновременно с действующей системой мониторинга околоземного космического пространства (АСПОС ОКП). Оптико-электронные, радиолокационные и радиотехнические средства мониторинга системы «Млечный путь» будут способны делать не менее 15 млн измерений в сутки, а аппаратно-программные комплексы аналитических центров обеспечат их оперативную обработку. Система позволит осуществлять полный комплекс качественного мониторинга объектов в космосе. «Млечный путь» будет иметь более точные системы предупреждения астероидно-кометной опасности.
Международный статус системы позволит каждой стране-участнику вносить свой вклад, предоставляя инфраструктуру для слежения за околоземным пространством и взамен получая всю информацию, необходимую для обеспечения безопасности своей орбитальной группировки. Создание системы предполагает размещение сети станций наблюдения по всей территории Земли.
Ракеты в перспективе
Исторически в России сильны технологии в области ракетостроения. Российские средства выведения представлены широкой линейкой ракет-носителей: от легендарного, самого надежного в мире корабля «Союз», на котором отправляют космонавтов, до грузовой ракеты тяжелого класса «Протон-М». Роскосмос ведет активную работу по созданию новейших перспективных средств выведения. Колоссальный опыт и компетенции позволяют российским специалистам перейти к производству ракет-носителей нового поколения.
В настоящее время завершают испытания первого семейства современной «Ангары». В основу ее конструкции заложен принцип модульности: у различных моделей «Ангары» будут универсальные ракетные модули с большим потенциалом выведения полезной нагрузки. Так, легкая «Ангара-1.2» сможет выводить от 3 т на низкую опорную орбиту, а тяжелая «Ангара-А.5» – до 27 т полезных грузов. Ракеты-носители семейства «Ангара» используют экологически безопасные компоненты топлива – кислород и керосин. Это позволит снизить нагрузку от пусков на окружающую среду.
Перспективную двухступенчатую ракету-носитель «Союз-5» среднего класса разрабатывают с целью обеспечить запуски автоматических космических аппаратов на различные околоземные орбиты, в том числе с использованием разгонных блоков. Летом 2023 года было завершено изготовление мощнейшего в мире жидкостного ракетного двигателя РД-171МВ для первых летных испытаний новой ракеты-носителя. В этом году планируется закончить сборку РД-171МВ для второй летной ракеты «Союз-5» и произвести двигатель для третьей летной ракеты.
Помимо этого идет работа над созданием космического ракетного комплекса на сжиженном природном газе с возвращаемой первой ступенью «Амур-СПГ». Он позволит обеспечить экономическую эффективность развертывания и восполнения многоспутниковых орбитальных группировок.
Решение на века
Первый модуль Международной космической станции был выведен на орбиту 25 лет назад. Это крупнейший пилотируемый орбитальный исследовательский комплекс, но срок его службы подходит к концу. Предполагается, что эксплуатация МКС завершится не позднее 2028 года, поэтому для российского сегмента станции готовят преемницу. Несколько лет назад было принято решение о создании Российской орбитальной станции (РОС) как следующего шага в развитии пилотируемой космонавтики.
Эскизный проект станции, разработанный Ракетно-космической корпорацией «Энергия» им. С.П. Королева, сегодня проходит экспертизу в головной научно-исследовательской организации Роскосмоса. Развертывание РОС запланировано на период с 2027 по 2032 год запусками научно-энергетического, узлового, шлюзового, базового и целевых модулей. РОС будет иметь ряд принципиальных отличий от станций предыдущих поколений. Ее планируют развернуть на полярной орбите, что позволит с более высокой частотой наблюдать всю земную поверхность в оптическом, инфракрасном и радиолокационном диапазонах, а также отрабатывать аппаратуру для всепогодной радиолокации, дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ), мониторинга чрезвычайных ситуаций, экологической и ледовой обстановки. Сменяемость и унификация всех модулей станции обеспечит неограниченный срок ее службы.
«Станция будет практически вечной. Предлагаемый проект предусматривает возможность замены отработавших свой ресурс модулей. Это позволит не только поддерживать ее работоспособность, но и обеспечить поддержание технического и технологического оснащения станции на современном уровне», – говорит заместитель генерального конструктора РКК «Энергия», главный конструктор Российской орбитальной станции Владимир Кожевников. Уникальная для пилотируемой космонавтики орбита станции поможет исследованиям влияния на организм человека радиационных условий, приближенных к дальнему космосу. На станции можно будет обслуживать автоматические космические аппараты различного назначения.
Исследования для будущего
Госкорпорация Роскосмос активно работает над серией научных космических программ, направленных на полномасштабное развитие фундаментальных астрономических исследований, источником которых служат объекты и материи дальнего космоса. Исслед¯вания такого рода обусловлены в том числе необходимостью накопления знаний из области новой физики, на базе которой будут развивать науку и технологии, а значит, будут пополняться и ресурсы для существования человечества.
Согласно планам Роскосмоса, в космическом пространстве будут размещены четыре обсерватории серии «Спектр». Их задача – изучение Вселенной и астрономических объектов в различных диапазонах электромагнитных волн. Первая из них – «Спектр-Р» – стартовала в 2011 году и наблюдала небесные тела в радиодиапазоне. Отправленная на орбиту летом 2019 года обсерватория «Спектр-РГ» за время работы выполнила четыре полных обзора Вселенной в рентгеновском диапазоне электромагнитного излучения и дала обширный материал для фундаментальных научных открытий. В результате ученые получили более четкую и глубокую рентгеновскую карту неба, обнаружили более 114 новых, ранее не наблюдавшихся источников рентгеновского излучения, природу которых ученым еще предстоит узнать, а также гигантских звезд, окруженных облаками из газа и пыли.
Эстафету подхватит разрабатываемый аппарат «Спектр-УФ». Он будет собирать информацию о далеких объектах в ультрафиолете и изучать физико-химические свойства планетных атмосфер и комет, физику атмосфер горячих звезд и хромосферы активности холодных звезд, свойства пылевых частиц межзвездного и околозвездного вещества и многое другое. Задачей следующего за ним аппарата «Спектр-М» станет исследование Вселенной в миллиметровом и инфракрасном диапазонах.
Еще одно направление – исследование Венеры с помощью космического комплекса «Венера-Д». В его составе – поисково-возвратный и десантный космические аппараты. В ходе миссии ученые планируют произвести на современном научном уровне дистанционное и контактное исследование атмосферы, поверхности, внутреннего строения и окружающей плазмы Венеры.
Стратегия развития дальнего космоса подразумевает, что единственный ключ для движения на другие объекты – это технологии космической ядерной энергетики, в развитии которых Россия – признанный во всем мире лидер. Специалисты Роскосмоса в связке с ведущими российскими предприятиями работают над созданием космического аппарата нового поколения – ядерного буксира. Его предназначение – перемещение космических аппаратов между планетами. Ядерную установку для буксира разрабатывают в тесном сотрудничестве с Росатомом. Сегодня наша страна имеет все условия для обеспечения технологиями доставки и обслуживания необходимых аппаратов и систем на самых дальних орбитах.
Проект «Цифровая Земля»
В 2020 году специалисты Роскосмоса завершили работу над системой «Цифровая Земля – Сервисы». Это инструмент получения объективных сведений о природных активах и хозяйственной деятельности с помощью космических снимков высокого пространственного разрешения. При этом снимки сопровождает полный пакет аналитики – от автоматического анализа до многослойной интерактивной геоаналитики.
С 2022 года сервисы системы «Цифровая Земля» введены в работу по всей стране. Это 27 информационных продуктов по отраслям: сельское и лесное хозяйство, строительство, недропользование, экология, чрезвычайные ситуации и землепользование.
В системе по спутниковым данным выполняют мониторинг и инвентаризацию природных активов и хозяйственной деятельности. Со снимков можно получить данные о свойствах и параметрах каждого индивидуального объекта на местности и данные о ситуации в целом по стране. В Роскосмосе сообщают, что по результатам анализа снимков только по территории России нейросетями уже обработаны данные на площади свыше 40 млн кв. км.
Решения, предоставляемые сервисами «Цифровой Земли», имеют большое значение для многих отраслей. В частности, для России остро стоят вопросы контроля и упреждения природных пожаров, наводнений, а для южных регионов – проблемы опустынивания и песчаных бурь. Снимки из космоса помогают также следить за водными объектами: фиксировать участки загрязнения, определять характер и источник и, что главное, предотвращать экологические катастрофы.
Космические технологии на Земле
Как и другие высокотехнологичные компании, Роскосмос переходит к планомерному коммерческому о±воению космоса. Передовые научно-технические разработки отрасли получают дополнительное практическое применение. В ходе исполнения программы по диверсификации продукции предприятия госкорпорации осваивают сегменты рынка продукции гражданского назначения. За счет применения инновационных технологий удается повысить качество и увеличить объем производства продукции, изготавливаемой для крупнейших отечественных заказчиков.
В частности, Роскосмос успешно развивает проекты в интересах топливно-энергетического комплекса. Предприятия госкорпорации выпускают широкий спектр насосного и компрессорного оборудования, газотурбинных электростанций, газоперекачивающих агрегатов, цифровых и интеллектуальных датчиков, оборудования для ТЭЦ и ГЭС, а также солнечные батареи и другое оборудование для перспективной энергетики.
Одним из примеров диверсификации в нефтегазовой отрасли можно назвать разрабатываемый корпорацией «МИТ» флот для гидроразрыва пласта (ГРП). Это набор специализированных машин, которые способны в выбранной точке создать трещину в горных породах, что позволяет нарастить объем добычи. Разработка особенно востребована на месторождениях с трудноизвлекаемыми запасами. С углеводородной тематикой также работают научно-производственное объединение «Искра» (газоперекачивающие агрегаты), предприятие «Турбонасос» (промышленные турбонасосные установки) и воронежское Конструкторское бюро химавтоматики в части производства оборудования для нефтегазодобычи. Разработки на базе космических технологий находят применение и в жилищно-городском хозяйстве. Так, специалисты Исследовательского центра им. М.В. Келдыша строят вторую очередь завода по опреснению морской воды в городе Актау (Казахстан). Низкопольные трамваи от Усть-Катавского вагоностроительного завода (Челябинская область) уже давно стали серийной продукцией для российских городов-миллионников.
В Научно-производственное объединении автоматики им. академика Н.А. Семихатова (Екатеринбург) начали серийное производство автопилота для сельскохозяйственной и специализированной техники. Такие системы для точного земледелия позволяют повысить собираемость урожая на 20–30%. Предприятие также разработало первый отечественный высокочастотный радар для предупреждения о столкновении транспорта и его экстренного торможения. Он же позволит автотранспорту поддерживать заданную скорость (круиз-контроль). Образцы радара уже протестированы на крупногабаритной спецтехнике. После запуска серийного производства устройство можно будет устанавливать на легковые автомобили, грузовики, автобусы, строительную и сельхозтехнику, беспилотные транспортные средства. Сразу несколько предприятий Роскосмоса разрабатывают и запускают в серийное производство различное медицинское оборудование. Примером быстрого ответа на запросы рынка служит разработка новгородским филиалом Научно-производственной корпорации «Системы прецизионного приборостроения» коленного модуля «Актив 2», предназначенного для людей с ампутациями нижних конечностей и оснащенного микропроцессорным управлением. Филиал ОРКК – Научно-исследовательский институт космического приборостроения (НИИ КП) производит эндопротезы для компании «Моторика» и запускает производство компонентов для многофункциональных УЗИ-сканеров НПО «Сканер».
В Научно-производственном центре автоматики и приборостроения им. академика Н.А. Пилюгина (НПЦАП) производят аппараты искусственной вентиляции легких и неонатальное оборудование, которое помогает специалистам детских клиник выхаживать малышей с первых часов после появления на свет.
На заводе медицинской техники и товаров народного потребления Центра им. М.В. Хруничева выпускают одноместные медицинские стационарные бароаппараты, занимающие лидирующие позиции в сегменте лечебного кислородного оборудования. Зарекомендовавшие себя модели БЛКС-303МК, БЛКС-307 «Хруничев» и барокамеры активной гиперемии применяют для проведения лечебных сеансов воздействием чистого кислорода. С момента их выпуска свыше 1000 моделей барокамер успешно эксплуатируют в медицинских учреждениях России и других стран. Огромный опыт конструкторской разработки и производства технологий для космоса позволил специалистам предприятий Роскосмоса в сотруднÞчестве с учеными Института медико-биологических проблем РАН внедрить целый ряд методик и приборов для нужд неврологии, кардиологии, гастроэнтерологии, офтальмологии, реабилитации медицины труда и катастроф. Это методы донозологической диагностики, приборы для коррекции неврологических патологий, телемедицинские технологии, тренажеры нового поколения и многое другое.
«Система «Млечный путь» позволит отслеживать все небесные тела и рассчитывать возможность столкновения космического мусора со спутниками. Ключевыми свойствами этой системы наряду с передовыми средствами мониторинга должны стать открытость, доступность и востребованность на международном уровне. Открытость – возможность подключения к системе средств мониторинга дружественных государств и готовность системы предоставить участие в совместных с ними проектах в сфере обеспечения безопасной деятельности в космосе. Доступность – возможность получения продуктов и услуг широкому кругу российских и зарубежных потребителей. Востребованность – удовлетворение растущего спроса у потребителей на получение продуктов и услуг для гарантированного доступа в космос и по контролю за соблюдением правил работы в нем». Андрей Ельчанинов первый заместитель генерального директора Госкорпорации Роскосмос
«Россия была и остается одним из мировых лидеров в области пилотируемой космонавтики. Однако эксплуатация российского сегмента МКС – основы нашей пилотируемой программы – подходит к завершению. Создание новой станции позволит не только сохранить уникальные компетенции и кадры, но и перейти от освоения околоземного космического пространства к его практическому целевому использованию. Космические технологии должны служить России, приносить конкретные результаты. Принципиальный момент: для новой станции выбрано высокое наклонение орбиты. Это позволит РОС получить уникальные эксплуатационные возможности по сравнению с МКС. Что значит наклон станции? Если совсем просто, то это насколько ее орбита удалена от экватора. Так, у МКС угол наклонения – меньше 52 градусов, из-за чего космонавты могут видеть лишь около 10% территории России. У РОС наклон дойдет до 97 градусов. То есть наша станция будет находиться на солнечно-синхронной орбите, где солнечные батареи всегда освещены, где полный обзор земной поверхности, включая арктическую зону. Причем во всех спектрах – от обычного оптического до инфракрасного и радиолокационного. Где мы будем иметь гарантированную стабильную связь с наземным комплексом управления». Владимир Кожевников заместитель генерального конструктора РКК «Энергия», главный конструктор Российской орбитальной станции (РОС)