Les petits engins spatiaux peuvent faire plus
Malgré la rivalité des principales puissances spatiales dans le développement de lanceurs de grande capacité, dans un avenir proche, les petits et ultra-petits engins spatiaux (SSC) se développeront rapidement. Quelles tâches vont-ils résoudre ?
Dans des conditions de congestion dans l'espace proche de la Terre, l'enjeu sur le petit engin spatial peut s'avérer très prometteur. Et pas seulement parce qu'ils sont plusieurs fois moins chers que les moteurs de plusieurs tonnes, et leur efficacité n'est pas moindre.
Monstres en orbite
L'une des directions les plus importantes dans le développement de systèmes de petits engins spatiaux est le support d'information pour les troupes. La Russie a été le premier des pays à placer l'équipement approprié à bord d'un ultra-petit engin spatial. En 1995, cette direction a été soutenue et, comme on dit, bénie par le commandant des forces spatiales militaires (1989-1992), le colonel-général Vladimir Ivanov. Pour mettre en œuvre le plan, un groupe de jeunes scientifiques s'est réuni sous la direction du général de division Vyacheslav Fateev.
De petits engins spatiaux peuvent être créés dans les murs d'une université
Photo: bmstu.ru
Qu'est-ce que le petit engin spatial a à voir avec le soutien informationnel des forces terrestres et la défense aérospatiale ? Le fait est que chaque système spatial traditionnel a ses avantages et ses inconvénients. Après tout, ce n'est pas sans raison que le développement des orbiteurs s'est poursuivi avec une augmentation constante de la taille et du poids - cela était requis par l'équipement qui y était placé. Prenez les satellites de reconnaissance optique-électronique. Leur résolution est proportionnelle au diamètre de l'objectif du télescope embarqué. Les optiques, donnant des résultats acceptables pour la reconnaissance, ont une masse de trois à cinq tonnes. Les satellites équipés d'un tel équipement produisent de bonnes images. Mais pour des raisons économiques, très peu de ces engins spatiaux sont lancés, et ils ne peuvent physiquement pas être au bon point de l'orbite pour contrôler la situation dans une zone choisie arbitrairement. Soit il devrait y avoir beaucoup de tels satellites de reconnaissance, soit vous devrez accepter que le contrôle depuis l'espace sur un champ de bataille particulier soit possible au mieux deux ou trois fois par jour. De plus, le déchiffrement des images spatiales pour la reconnaissance de cibles nécessite, en règle générale, un investissement en temps important, ce qui est inacceptable dans des conditions de guerre.
L'intelligence électronique impose également de sérieuses exigences au véhicule porteur: pour augmenter la résolution, les récepteurs embarqués doivent être répartis au maximum, mais il y a une limite: les dimensions du satellite.
La reconnaissance spatiale par radar, basée sur le principe dit de monolocalisation, a ses propres exigences. Ici, plus de puissance est nécessaire du système d'alimentation de bord, ce qui augmente la charge. De plus, un tel système ne fournit qu'un seul angle d'observation et il est aisé de le tromper en utilisant de fausses cibles sous la forme des plus simples réflecteurs d'angle.
Place aux "enfants" !
Il s'avère qu'avec les méthodes traditionnelles de reconnaissance spatiale, un vaisseau spatial ne peut pas être petit par définition. Cela signifie que le moment est venu d'adopter d'autres méthodes. Lors du forum Army-2015, ils ont été consacrés à la "table ronde" "Petit engin spatial - un outil pour résoudre les problèmes de défense aérospatiale".
Le premier domaine est l'exploration multispectrale. Selon Vyacheslav Fateev, avec un télescope d'un diamètre minimum, on peut, comme on dit, couvrir la cible et prendre une photo avec une faible résolution. Mais si nous ajoutons à cela un portrait multispectral de la cible, alors à l'aide de l'ordinateur de bord, nous obtiendrons une image de haute qualité en temps réel. Un système de reconnaissance optique sans grand télescope s'avère assez compact et la vitesse de traitement du signal par les moyens modernes est élevée. Les expériences menées ont montré des résultats prometteurs, mais ils n'ont pas encore été revendiqués par le ministère de la Défense. Mais aux USA, sur ce principe, l'engin spatial de support d'information du champ de bataille TACSAT a déjà été créé.
La deuxième direction est le développement de l'intelligence électronique. Avec une distance entre les satellites de 10 à 50 kilomètres, la résolution du système spatial augmente des centaines de fois en raison de l'augmentation de la base de mesure. Les paramètres de l'engin spatial nécessaires à ces fins ont été calculés. Il ne pèse que 100 kilogrammes. Et un système de trois ou quatre de ces petits engins spatiaux sera capable d'assurer une communication duplex sur le champ de bataille, la surveillance des véhicules, du territoire, de l'atmosphère… La précision de la détermination des coordonnées est en mètres. Aujourd'hui, un tel système est très demandé par les forces de missiles et l'artillerie. Mais pour en obtenir une commande, nous devons à nouveau travailler sérieusement avec le ministère de la Défense.
En ce qui concerne le radar, les experts ont étudié la possibilité d'un éclairage radio tiers de la cible ou de l'irradier à partir d'autres satellites - comme si de côté. Qu'est ce que ça fait?
"Un satellite du cluster avec un émetteur irradie la surface de la Terre et les cibles, et les satellites légers situés à côté (sans émetteurs et systèmes d'alimentation puissants) reçoivent un signal de réponse", explique Fateev, "et construisent des images radio de ces cibles. De plus, dans le cluster, nous obtenons non pas une, mais plusieurs images radio à la fois, ce qui élimine la possibilité d'interférences et ouvre la possibilité d'ouvrir des cibles masquées. »
Les scientifiques ont mené une expérience sur l'éclairage radio des cibles à l'aide du vaisseau spatial GLONASS. Le signal était faible. Néanmoins, sept images radio de la cible observée ont été synthétisées avec l'éclairage de sept satellites à la fois. C'est devenu une nouvelle direction de travail. A en juger par les publications dans la presse étrangère, ils se sont intéressés à l'expérience à l'étranger. L'Agence spatiale européenne entend le répéter. Mais peu importe ce qu'ils réussissent, nous étions ici les premiers.
Garder les frontières orbitales
Pour le soutien informationnel des troupes, il est important de résoudre non seulement le problème de l'interconnexion opérationnelle des sous-unités dans la zone d'un conflit militaire, mais également le problème de la communication opérationnelle globale des groupements militaires distants (groupes de navires de guerre, groupements d'aviation) avec le commandement militaire central. Comme le montre l'expérience nationale et étrangère, tous ces problèmes sont relativement simples et stables à résoudre à l'aide de groupements en orbite basse de communications de petits engins spatiaux.
Un autre domaine important du support d'information pour les troupes est le contrôle global de la météo dans les zones d'opérations de combat et les zones de redéploiement des troupes. Cela relève également du pouvoir des groupements de l'ICA. Notre expérience et celle de l'étranger l'ont montré.
Une autre direction est l'amélioration de l'échelon spatial de la région du Kazakhstan oriental. Ici, selon Vyacheslav Fateev, la première et la plus réussie des applications du petit vaisseau spatial est le développement du système de contrôle spatial (OMSS). Un certain nombre de satellites à champ croisé sont placés en orbite. La modélisation suggère que seuls huit engins spatiaux dans la constellation permettront de clarifier la cible de tout nouvel objet en une demi-heure. Maintenant, dans les systèmes optoélectroniques et radar au sol, cela prend plusieurs heures.
Un autre avantage de la création d'un tel échelon spatial est que nous n'avons pas d'installations au sol qui observeraient des orbites avec une inclinaison de moins de 30 degrés. Ils ne sont pas disponibles pour nous, mais ce système rendra la tâche soluble.
Il est possible d'étendre l'échelon spatial du SKKP également en créant des moyens de reconnaissance électronique. Pour ce faire, les petits engins spatiaux sont équipés d'intercepteurs électroniques. En conséquence, il devient possible d'observer globalement tous les systèmes de communication géostationnaires qui étaient auparavant indisponibles pour le contrôle.
Un autre problème que la défense aérospatiale devra résoudre dans un avenir proche est la lutte contre les satellites dits d'inspection. Nous savons que les Américains les utilisent. Des données ont été publiées sur la création et le lancement en orbite géostationnaire de deux petits satellites pesant environ 220 kilogrammes. L'objectif est de contrôler le fonctionnement de leur engin spatial géostationnaire. Or, ces deux véhicules en orbite se déplacent soit dans un sens soit dans l'autre dans la zone de couverture à la fois américaine et de notre vaisseau géostationnaire. Il est très difficile de les repérer depuis la Terre, mais notre SKKP a pu le faire.
MCA pourrait-il être encore plus petit ? Il y a des calculs: avec une taille de 0,4 mètre, la magnitude stellaire du MCA sera d'environ M18. Et s'il est encore plus petit, alors le satellite devient indiscernable de la Terre, et il est pratiquement impossible de lutter avec une telle "invisibilité". Que faire?
"L'une des directions les plus importantes dans le développement des petits engins spatiaux est l'inspection de l'orbite géostationnaire", estime Fateev. - Si nous pouvons le faire, ce sera un succès. Mais pour cela, nous avons besoin de nos propres satellites d'inspection. »
Le deuxième domaine le plus difficile est celui des systèmes de détection spatiale pour les avions hypersoniques (GZVA). C'est l'une des armes les plus dangereuses et les plus sérieuses qui vole à des altitudes moyennes (de 20 à 40 km et même plus). Il semble, et pas un satellite, mais pas un avion non plus. Vitesses - au-dessus de Mach 5. Toutes les stations radar ne sont pas capables de détecter. Et pourtant, le système de contrôle spatial russe, qui dispose d'un petit vaisseau spatial, pourra voir de tels véhicules hypersoniques. Puisqu'ils chauffent jusqu'à 1000 degrés et créent un champ de plasma autour d'eux, seuls neuf petits vaisseaux spatiaux sont nécessaires pour "couvrir" le GZVA.
Enfin, il est nécessaire de créer un groupe de contrôle opérationnel de l'ionosphère, y compris dans la région circumpolaire. Ceci est extrêmement important, en particulier lors de la résolution de problèmes d'augmentation de la précision de GLONASS. Les erreurs dans la détermination des coordonnées sont encore importantes aujourd'hui, et d'ici 2020, elles doivent être considérablement réduites. Cela est également nécessaire dans le cadre de la mise en service des installations radar au-dessus de l'horizon du système de défense aérospatiale. Sans une connaissance approfondie des propriétés de l'ionosphère, nous ne pourrons pas résoudre le problème de la détermination précise des coordonnées des cibles radar. La tâche est tout à fait soluble à l'aide d'un groupement de petits dispositifs de surveillance ionosphérique.
Le problème de la surveillance continue des rayonnements dans l'espace proche de la Terre n'est pas non plus retiré de l'ordre du jour.
Outil universel
Comme on le voit, pour résoudre diverses tâches, y compris celles auxquelles sont confrontées les troupes, il est nécessaire de développer un système d'appui à l'information multi-satellites. Cela ne signifie pas que chacun des 10 à 12 systèmes évoqués ci-dessus nécessite un regroupement distinct. Ce sera trop cher. Selon Fateev, tout cela peut et doit être combiné en un seul groupe, dont la base est une communication radio mutuelle entre tous les petits engins spatiaux les plus proches qui créent le réseau. Tout le monde voit un voisin sur le canal à ondes millimétriques et transmet ses informations à travers lui.
Dans le même temps, la tâche la plus importante est en train d'être résolue - la création d'un système mondial de transmission d'informations entre tous les consommateurs terrestres et spatiaux. Si cela est réalisé, les informations de tout petit engin spatial peuvent être transmises au point souhaité sur Terre, qu'il s'agisse de signaux de contrôle de combat d'un commandant à un subordonné ou de renseignements provenant d'autres véhicules. De plus, en raison de la présence constante d'un ou trois petits engins spatiaux dans la zone de visibilité du consommateur (commandement militaire central), les informations de renseignement sont transmises en temps réel de n'importe où.
Ainsi, une seule constellation multi-satellites universelle résout les problèmes de communication mondiale, de reconnaissance opérationnelle complète du théâtre d'opérations et de l'espace proche de la Terre, le contrôle total du champ gravitationnel de la Terre (malheureusement, la Russie se retrouve désormais sans systèmes géodésiques orbitaux) et météo … militaire, et à des fins pacifiques. De plus, l'application civile la plus intéressante affectera chacun de nous. Il s'agit de la mise en œuvre de l'idée de « l'espace Internet ». Certains pays construisent déjà de tels projets. "Space Internet" désignera la Russie parmi les pays les plus développés sur le plan de l'information.
« Il reste à convaincre notre client militaire de l'efficacité du système unique universel proposé de petits engins spatiaux à double usage », résume Fateev. - Bien sûr, il y a des problèmes. Il est nécessaire de développer des technologies de l'information et de l'espace complètement nouvelles. De plus, plus le vaisseau spatial est petit, plus sa durée de vie orbitale est courte. Par conséquent, il sera nécessaire de prévoir soit une augmentation de la hauteur de l'orbite, soit un remplacement opportun du petit engin spatial. De plus, une évaluation économique du système unifié qui est en train de se créer est nécessaire afin de comprendre à quel point il sera bénéfique pour l'État. »
Qui formulera les termes de référence ?
L'un des problèmes est, selon les experts, que le client, c'est-à-dire le ministère de la Défense, n'a aucune expérience dans leur création et leur utilisation. Le deuxième obstacle est le manque d'exigences tactiques et techniques pour de si petits engins spatiaux. Jusqu'à présent, personne n'a dit clairement et précisément ce que devraient être les savoirs traditionnels.
Bien sûr, il existe des institutions pertinentes, des instituts de recherche et des normes interdépendantes. "Conformément à la classification internationale, les MCA sont subdivisés en appareils de 500 à 100 kilogrammes, de 100 à 10 kilogrammes, de 10 à 1 kilogramme, d'un kilogramme à 100 grammes", rappelle Vladimir Letunov, directeur général du développement intégré de Technologies NCCI. - La taille des appareils compte également. Les objets d'un diamètre inférieur à 10 centimètres ne sont pas identifiés par radiocommande, et ils ne peuvent être vus par optique qu'à certaines hauteurs. »
Il est entendu qu'une plate-forme unique devrait être développée pour ces petits engins spatiaux. Mais le plan n'a pas encore été concrétisé. Les bases sur lesquelles se construit le regroupement sont claires, il existe un ensemble de classificateurs, de restrictions et de composants. Selon Letunov, dans un avenir prévisible, 90% des engins spatiaux seront d'une petite classe, avec l'avenir derrière eux.
Concepteur en chef adjoint de NPO nommé d'après Lavochkin Nikolay Klimenko a expliqué que leur entreprise a longtemps et délibérément travaillé à la création de MCA et a un travail préparatoire correspondant. La plate-forme spatiale modifiée "Karat-200" a été créée. Des solutions scientifiques et techniques appliquées sont proposées sur cette base. Un certain nombre de véhicules expérimentaux ont déjà été dans l'espace. Il existe des projets d'autres engins spatiaux de ce type pour résoudre des problèmes appliqués dans l'intérêt de l'armée. Cependant, le ministère de la Défense n'a pas encore donné le feu vert pour la production.
Les flacons de poudre sont vides
La Russie a-t-elle un concept pour lancer et utiliser de petits engins spatiaux ? Hélas… Bien que pour la première fois une proposition d'utilisation du petit engin spatial ait été avancée, répétons-le, par l'ancien commandant des Forces spatiales militaires, le colonel-général Vladimir Ivanov. Son idée était que les grands satellites sont pour les hauts dirigeants, le MCA est pour les groupements de troupes. C'était il y a 20 ans, mais le concept n'a jamais été mis en œuvre. Pourquoi?
Des cas particuliers étaient nécessaires. En particulier, une série de petits appareils radar était prévue sous le nom de code « Condor ». Ils n'ont pas été développés. Désormais, un seul de ces véhicules est en orbite. Pourquoi ça n'a pas fonctionné ? Parce que opposer gros et petits vaisseaux spatiaux est contre-productif et faux. Ils doivent se compléter. En temps de paix, des appareils performants sont nécessaires pour constituer les bases de données de référence. MCA ne résout pas ce problème. Et les grands le peuvent. Auparavant, dans une période particulière, c'est-à-dire avant la guerre, selon les canons existants, il était envisagé de constituer le groupe orbital au détriment des munitions des engins spatiaux. Mais cela n'existe plus depuis de nombreuses années, il n'y a tout simplement rien pour reconstituer le groupe orbital. Cependant, il devrait y avoir des munitions. Car lorsqu'il devient nécessaire de saisir les données nécessaires dans les cartes de route des missiles, le rôle principal n'est plus tant la performance que la fréquence d'observation. La croissance du groupement ne suppose pas seulement une augmentation du nombre d'appareils: 20-25-30… Aucune économie ne peut y résister. Cela signifie que la quantité doit être calculée avec précision. Une période d'observation de deux à trois heures conviendra au département militaire.
Il est nécessaire de simplifier au maximum la conception, de réduire le coût des produits, en utilisant pour cela des offres commerciales. Comme le montre l'expérience des conflits locaux, leur durée est d'une semaine à un an. Cela signifie que la durée d'existence active du MCA doit être proportionnelle. L'essentiel est d'éviter une situation où la préparation au lancement ne sera assurée qu'à la fin des hostilités.
Mais cela nécessite le développement d'un concept approprié. Le délai de préparation au lancement de tels appareils à compter de la réception de la commande est d'une semaine. De l'avis des développeurs, il conviendrait de:
- créer un concept de renforcement opérationnel des capacités de la constellation orbitale dans une période spéciale tout en maintenant les exigences de charge utile pour cette norme (elles devraient être applicables à la fois aux grands et aux petits engins spatiaux);
- développer des exigences unifiées pour la technologie de fabrication des engins spatiaux, qui assureront leur libération accélérée;
- de créer des plateformes spatiales unifiées avec une architecture modulaire et des interfaces automatisées pour une intégration accélérée dans les systèmes spatiaux (afin que tous les développeurs aient une idée claire de comment et à partir de quoi on va fabriquer l'appareil);
- introduire des interfaces russes qui assureront le fonctionnement des plates-formes spatiales dans diverses conditions.
Enfin, il serait juste de réunir une communauté d'experts, comprenant des représentants du complexe industriel de défense et des donneurs d'ordres, afin de décider de l'utilisation d'un tel groupement commun polyvalent d'engins spatiaux dans un laps de temps particulier.
Tant que les approches susmentionnées ne seront pas mises en œuvre, rien de nouveau n'apparaîtra sur les orbites spatiales de la Russie.
