Ochiul care vede totul al Capella Space: un precursor al unei revoluții în inteligența prin satelit
Mai recent, am luat în considerare posibilitățile sistemelor de recunoaștere bazate pe spațiu pentru detectarea grupurilor de atac de portavioane. În special, autorul a susținut presupunerea creării în viitorul apropiat a „constelațiilor” de sateliți de recunoaștere compacti și ieftini plasați pe orbite joase și capabile să înlocuiască sateliții de recunoaștere mari și scumpi existenți. Ceva similar se întâmplă deja cu sateliții de comunicații datorită Space X și a proiectului său global de internet de mare viteză prin satelit Starlink.
Potrivit autorului, tehnologiile utilizate pentru construcția și desfășurarea pe scară largă a sateliților Starlink ar putea fi ulterior aplicate la construcția sateliților de recunoaștere. Unii oponenți s-au opus asupra faptului că sateliții de recunoaștere vor fi mult mai mari, mai complexi și mai scumpi. Acest lucru este valabil mai ales pentru sateliții de recunoaștere radar activi, care sunt de cel mai mare interes deoarece pot funcționa în orice moment al zilei și în orice vreme.
Ei bine, viitorul vine mai devreme decât credea autorul. Dar, din păcate, acest viitor nu vine pentru toată lumea.
Capella Space
Fondată în 2016, Capella Space, o companie americană cu sediul în San Francisco, California, și-a propus obiectivul de a oferi utilizatorilor din întreaga lume posibilitatea de a obține imagini radar comerciale de înaltă rezoluție ale suprafeței planetei.
Capella Space intenționează să desfășoare 36 de sateliți echipați cu radar cu deschidere sintetică. S-a presupus că masa unui satelit ar fi de aproximativ 40 de kilograme. Sistemul ar trebui să permită obținerea de imagini radar (RL) ale suprafeței pământului cu o rezoluție de 50 de centimetri.
Mai mult decât atât, se presupune că sistemul este capabil să primească imagini cu o rezoluție de 25 de centimetri și mai mare, dar această posibilitate pentru consumatorii civili este blocată de legea SUA.
În decembrie 2018, Capella Space a lansat primul său satelit de testare Denali pe orbită. Lansarea a fost efectuată folosind un vehicul de lansare SpaceX Falcon 9 de la Vandenberg Air Force Base (California).
Satelitul Denali este proiectat pentru a testa designul și tehnologia. Imaginile radar de la acesta nu au fost vândute. Dar au fost folosite pentru testarea internă și pentru atragerea de investitori și potențiali clienți. După lansare, satelitul Denali a desfășurat o pânză de antenă flexibilă, a cărei suprafață este de aproximativ 8 metri.
Imagine prin satelit Denali, primul satelit de testare Capella, lansat în 2018.
Comparație de dimensiune a satelitului Denali cu sateliții radar de detectare a Pământului existenți.
În august 2020, a fost lansat primul satelit Sequoia care funcționează în serie, care este deja capabil să furnizeze imagini radar ale suprafeței pământului clienților comerciali. Lansarea pe orbită a fost efectuată de vehiculul de lansare Electron al companiei private americane aerospațiale Rocket Lab.
Masa satelitului Sequoia este de 107 kilograme. Conține 400 de metri de cabluri și fire care conectează peste o sută de module electronice. Software-ul include peste 250 de linii de cod C, peste 000 de linii de cod Python și peste 10 de linii de cod FPGA.
Imagine prin satelit a Sequoia
Cu o altitudine orbitală de 525 de kilometri și o înclinație orbitală de 45 de grade, satelitul Sequoia oferă clienților acces la imagini radar din regiuni precum Orientul Mijlociu, Coreea, Japonia, Europa, Asia de Sud-Est, Africa și Statele Unite.
Până la sfârșitul anului 2020, este planificată să lanseze încă doi sateliți Sequoia Falcon 9 de pe SpaceX pe orbită. În total, este planificată lansarea a cel puțin șapte sateliți de acest tip.
Infografic de lansare a satelitului Sequoia
Trebuie inteles ca rezolutia maxima a zonei selectate pentru fotografiere este asigurata atunci cand imaginea radar este expusa timp de aproximativ 60 de secunde, pentru care satelitii Sequoia sunt echipati cu un sistem de orientare mecanica pentru foaia de antena. Rezoluția „din zbor” va fi mai mică. Funcționarea cu deschidere sintetică permite definirea precisă a topografiei și a caracteristicilor suprafeței în 3D.
Modurile de satelit Sequoia vă permit să obțineți o imagine foarte detaliată a unei zone limitate a planetei sau să organizați filmările în banda de urmărire.
Se presupune că constelația finală de 36 de sateliți va face posibilă obținerea unei imagini a oricărei părți a planetei cu un interval de cel mult o oră.
Imagine radar a fabricii chimice ExxonMobil din Singapore de pe insula Jurong.
Imagine radar a aeronavelor McDonnell Douglas MD-80 și Airbus A300-600R la Centru aviaţie Roswell în New Mexico.
Satelitul Sequoia de la Capella Space a fost creat în 4 ani de o echipă de 100 de oameni.
Echipa Capella Space
Cuptor termo-vid pentru testarea echipamentelor satelit de la Capella Space.
Capella Space a încheiat deja contracte pentru furnizarea de informații cartografice cu agențiile guvernamentale americane.
În special, în 2019, a fost încheiat un acord cu US National Reconnaissance Office (NRO) privind integrarea imaginilor radar comerciale obținute de sateliții Capella Space cu sateliții de supraveghere de stat NRO.
În noiembrie 2019, Forțele Aeriene ale SUA (Forțele Aeriene) i-au atribuit lui Capella Space un contract pentru a include imagini ale companiei în software-ul de realitate virtuală al Forțelor Aeriene (posibil referindu-se la hărți de teren XNUMXD foarte detaliate pentru aviație).
La 13 mai 2020, a fost semnat un contract cu Departamentul de Apărare al SUA pentru a furniza date radar cu deschidere sintetică aeropurtată Marinei SUA. Capella va oferi, de asemenea, Departamentului de Apărare servicii analitice interne pentru interpretarea datelor.
Și pe 25 iunie 2020, Capella Space a anunțat semnarea unui acord de cooperare de cercetare și dezvoltare (CRADA) cu Agenția Națională de Informații Geospatiale a SUA (NGA). Acordul CRADA va oferi Capella Space acces cercetătorilor NGA pentru a înțelege mai bine problemele. În schimb, NGA are acces la serviciile de imagini și analize ale Capella Space. Acesta este primul acord CRADA încheiat de NGA cu o companie comercială care furnizează imagini de la sateliți cu radar cu deschidere sintetică.
Desigur, sateliții Capella Space nu pot fi considerați analogi direcți ai sateliților de recunoaștere complexi și scumpi, lansati de principalele puteri militaro-industriale. Dar altceva este important aici.
O companie de 100 de oameni a organizat dezvoltarea și producția de sateliți capabili să obțină imagini radar de înaltă rezoluție. Compania intenționează să implementeze o constelație de 36 de astfel de sateliți. Dimensiunea și masa acestor sateliți fac posibilă lansarea lor pe orbită în „clustere”, așa cum este cazul sateliților de comunicații Starlink. Acest lucru face posibilă nu numai construirea rapidă a constelației lor pe orbită, ci și lansarea lor urgentă, dacă este necesar, cu vehicule de lansare ultra-mici.
Dacă doar o companie privată, un startup este capabil de asta? Câți dintre acești sateliți sau similari poate lansa Departamentul de Apărare al SUA dacă este necesar?
Apropo, Capella Space nu este singura care lucrează în această direcție.
ICEYE
Compania finlandeză ICEYE a fost fondată în 2014 ca o subsidiară a Universității Aalto, Facultatea de Tehnologie Radio.
Din 2019, ICEYE oferă servicii comerciale de imagini radar de înaltă rezoluție de la trei sateliți proprietari. Primul satelit ICEYE-X2 a fost lansat pe 3 decembrie 2018 de vehiculul de lansare Falcon 9 al SpaceX, iar încă doi sateliți au fost lansati pe 5 iulie 2019.
Se presupune că, odată cu succesul comercial al proiectului, vor mai fi lansati câțiva sateliți anual.
Imagine prin satelit ICEYE-X2
Masa unui satelit este de 85 de kilograme. Este echipat cu propulsoare ionice pentru corectarea orbitei. Rezoluția imaginilor radar este de 0,25x0,5, 1x1 sau 3x3 metri, precizia de referință este de 10 metri, viteza canalului de comunicație este de 140 megabiți pe secundă. Înălțimea orbitală este de 570 de kilometri, înclinarea este de 97,69 grade.
Planet Labs
Planet Labs, o companie americană fondată în 2010, proiectează și produce microsateliți de tip CubeSat numiți Dove, care sunt livrați pe orbită ca sarcină utilă auxiliară în alte misiuni.
Fiecare satelit Dove este echipat cu instrumente de recunoaștere optică de ultimă generație, programate pentru a fotografia diferite zone ale Pământului. Fiecare satelit de observare Dove scanează în mod continuu suprafața Pământului, trimițând date după ce trece peste o stație terestră.
Primii doi sateliți experimentali Dove au fost lansati în 2013.
Lansarea sateliților Dove de la Stația Spațială Internațională (ISS).
După achiziția companiei germane BlackBridge AG, constelația de sateliți Planet Labs a fost completată cu sateliți RapidEye. Și după achiziția TerraBella de la Google, a fost și o constelație de sateliți SkySat.
În iulie 2015, Planet Labs a lansat pe orbită 87 de sateliți Dove și 5 RapidEye. În 2017, Planet a lansat încă 88 de sateliți Dove. Până în septembrie 2018, compania a lansat încă aproximativ 300 de sateliți, dintre care 150 sunt activi. În 2020, Planet Labs a lansat șase sateliți SkySat de înaltă rezoluție și 35 de sateliți Dove.
Sateliții Dove cântăresc 4 kilograme. Dimensiunile lor sunt de 10x10x30 centimetri, înălțimea orbitei este de 400 de kilometri.
Sateliții oferă imagini cu o rezoluție de 3-5 metri.
Sateliți Dove
Sateliții RapidEye de dimensiuni mai mici de un metru cub și cântărind 150 de kilograme, aflați la o altitudine de 630 de kilometri, oferă o imagine cu o rezoluție de 5 metri folosind un senzor multispectral în albastru (440-510 nm), verde (520-590 nm). ), lungimi de undă aproape de roșu (630-690 nm), roșu îndepărtat (690-730 nm) și infraroșu apropiat (760-880 nm).
Imagine a sateliților RapidEye
Sateliții SkySat oferă imagini video cu rezoluție submetru. Designul lor se bazează pe utilizarea unor componente electronice ieftine, disponibile în comerț.
Sateliții SkySat au aproximativ 80 de centimetri lungime și cântăresc aproximativ 100 de kilograme.
sateliți
Sateliții SkySat sunt pe orbită la o altitudine de 450 de kilometri și sunt echipați cu senzori multispectrali și pancromatici. Rezoluția spațială în intervalul pancromatic de 400–900 nm este de 0,9 metri.
Senzorul multispectral colectează date în benzile albastre (450-515nm), verde (515-595nm), roșii (605-695nm) și infraroșu apropiat (740-900nm) cu o rezoluție de 2 metri.
Avem ceva asemanator?
cosmonautică privată rusă
Succesele cosmonauticii private rusești sunt cu un ordin de mărime mai modeste.
În primul rând, ne putem aminti de compania SPUTNIX, fondată în 2011, care în 2014 a lansat primul demonstrator tehnologic privat rusesc de microsateliți Tabletsat-Aurora cu o greutate de 26 de kilograme pe orbita joasă a Pământului.
Ca sarcină utilă principală, vehiculul este echipat cu o cameră pancromatică pentru filmarea suprafeței pământului în banda spectrală de 430–950 nm, cu o rezoluție de 15 metri și o lățime de bandă de captare de 47 de kilometri.
Tablete Microsatelit-Aurora
Au fost lansați și mai mulți nanosateliți științifici și educaționali dezvoltați de elevi și școlari.
Dintre dispozitivele aflate în curs de dezvoltare, se poate remarca satelitul ultra-compact pentru teledetecția Pământului RBIKRAFT-ZORKIY.
Masa sa va fi de 10,5 kilograme. Lansarea este programată pentru 2021.
Dispozitivul va transporta o cameră-telescop cu o rezoluție de 6,6 metri pe pixel, fabricată de NPO Lepton. Aparatul foto este echipat cu un sistem de stabilizare termică, focalizare, precum și cu un dispozitiv de memorie încorporat, care vă permite să filmați la cerere, fără a fi legat de stațiile de recepție.
Înălțimea orbitală estimată a satelitului RBIKRAFT-ZORKI va fi de 550 de kilometri cu o înclinare de 98 de grade.
Kubsat RBICRAFT-ZORKIY
O altă companie este LLC NPP Dauria Aerospace, fondată în 2011 și devenind una dintre primele companii rusești care au creat și lansat sateliți comerciali.
Pe 8 iulie 2014, Dauria Aerospey a lansat primul satelit din seria DX, echipat cu o sarcină utilă pentru recepția și transmiterea semnalelor de la Sistemul de identificare automată, conceput pentru a naviga și identifica navele în Oceanul Mondial și pe liniile fluviale.
Apropo, astfel de sateliți pot fi utili atunci când se lucrează împreună cu sateliți pentru inginerie radio, recunoaștere optică și radar activă în ceea ce privește rezolvarea problemei selectării navelor civile și militare.
Satelit DX1
Încă doi sateliți PERSEUS-M1 și PERSEUS-M2 au fost vânduți către American Aquila Space la sfârșitul anului 2015.
În același 2015, fondatorul NPP Dauria Aerospey, Mikhail Kokorich, și-a vândut participația din companie și a emigrat în Statele Unite.
După cum putem vedea, restanța noastră în domeniul sateliților comerciali din țările lider ale lumii este de aproximativ 10-15 ani.
Formal, există companii care produc componente pentru sateliți - motoare ionice, senzori, componente electronice. Dar crearea unei unități de producție care produce produse finite - sateliți de înaltă tehnologie - nu crește cumva împreună.
Avem o situație similară cu vehiculele de lansare. În general, nu avem încă nimic comparabil cu Space X sau Capella Space.
Constatări
Comercializarea spațiului se dezvoltă în cel mai mare ritm, atât în ceea ce privește lansarea sarcinilor utile pe orbită, cât și în ceea ce privește crearea de sateliți artificiali de pământ în diverse scopuri. Se poate observa că tendința de comercializare a spațiului a fost conturată la începutul anilor XNUMX și a devenit explozivă în ultimul deceniu. Luat împreună, acest lucru a permis apariția unor echipamente, tehnologii și servicii care până de curând erau inaccesibile nu numai clienților comerciali, ci și clienților guvernamentali.
În această lumină, perspectiva desfășurării de către armata americană a sute sau chiar mii de sateliți de recunoaștere și comunicații și, ulterior, sateliți de sistem de apărare antirachetă (ABM) nu mai este pusă la îndoială.
Ce înseamnă acest lucru pentru noi în termeni practici?
Se poate argumenta că, de la un anumit punct, pe măsură ce se desfășoară un număr tot mai mare de sateliți de recunoaștere de diferite clase și scopuri, precum și caracteristicile tehnice ale acestora îmbunătățite, va deveni aproape imposibil să se evite detectarea multor tipuri de arme din spațiu.
Posibilitatea de a primi la nivel global, non-stop și pe orice vreme a datelor de informații, aproape în timp real, va permite efectuarea unor lovituri de înaltă precizie. arme și vehicule aeriene fără pilot (UAV) la întreaga adâncime a teritoriului inamic, nu numai împotriva țintelor staționare, ci și împotriva țintelor în mișcare, rețintirea armelor în zbor.
Sistemele mobile de rachete la sol (PGRK), care sunt unul dintre elementele forțelor ruse de descurajare nucleară (SNF), vor fi amenințate, iar navele convenționale de suprafață vor pierde cea mai mică ocazie de a se pierde în adâncurile oceanului, ceea ce înseamnă că aviația inamică cu rază lungă de acțiune va avea întotdeauna inițiativa și va putea asigura concentrarea necesară de forțe pentru a lovi cu rachete antinavă (ASM), suficientă pentru a depăși apărarea aeriană (apărarea aeriană) a portavionului și lovitura navei. grupuri (AUG și KUG).
Dacă SUA au legalizat oficial vânzarea imaginilor din spațiu la o rezoluție de 50 de centimetri, atunci ce rezoluție este disponibilă armatei - 25 centimetri sau mai puțin?
Cu această calitate a imaginii, niciun reflector de colț nu va ajuta. De exemplu, la atacarea navelor, detectarea lor inițială poate fi efectuată cu o rezoluție de 3-5 metri, apoi identificarea se va face cu o rezoluție de 50 de centimetri sau mai puțin. Și după aceea, după lansarea rachetelor anti-navă, navele pot fi urmărite și coordonatele lor pot fi transmise în timp real direct la rachetele anti-navă printr-un canal de comunicație prin satelit (retargeting în zbor).
Cineva va spune de ce să nu folosești războiul electronic?
Ei pot rezolva unele dintre probleme, dar nu toate. Echipamentul de război electronic în sine este un „far” pentru inamic, este imposibil să le folosești continuu. În plus, rămân mijloace optice de recunoaștere.
Distrugerea de la suprafață a unei rețele de sateliți de dimensiuni mici este practic nerealistă și ineficientă din punct de vedere economic - este posibil să reumplem constelația de sateliți de dimensiuni mici cu mai puține pierderi economice decât doborârea lor cu rachete de apărare antirachetă. Acest lucru necesită interceptoare spațiale specializate care să poată manevra intens și să rămână pe orbită mult timp, asigurând distrugerea consecventă a mai multor ținte.
Și nu vă bazați pe concepția greșită comună despre „găleata de nuci pe orbită”. Întreaga economie a planetei nu va putea lua „nuci” pe orbită într-o cantitate suficientă pentru a distruge sateliții.
„Potrivit Agenției Spațiale Europene, peste 29000 de bucăți mari de resturi orbitează planeta noastră, de la bucăți de metal de 4 inci până la sateliți întregi inexistenți și rezervoare de combustibil uzat. Adăugați aproximativ 670 de piese metalice cu dimensiuni cuprinse între 000 și 1 centimetri, aproximativ 10 de milioane de particule de vopsea și nenumărate miliarde de picături de lichid de răcire înghețat și particule de praf mai mici de un centimetru.
Îmbunătățirea tehnologiilor de creare a sateliților de dimensiuni mici și a tehnologiilor de apărare antirachetă va duce cel mai probabil la reluarea implementării la un nou nivel tehnic proiecte de interceptoare de apărare antirachetă orbitală de tip „pietriș de diamant”., care, ținând cont de întărirea inteligenței și percuţie capacitățile forțelor armate americane, pot neutraliza în mare măsură potențialul forțelor nucleare strategice rusești.
La sfârșitul secolului al XX-lea, s-au spus multe despre faptul că secolul XXI va fi secolul realității virtuale, nano și biotehnologii. Spațiul, pe de altă parte, a devenit „de obicei aplicat”, fiind asociat cu ceva de genul televiziunii prin satelit.
Apariția companiilor private cu obiective și proiecte ambițioase a schimbat totul. Iar spațiul este din nou în fruntea progresului tehnologic.
Spațiul nu este doar proiecte de cercetare științifică și de extindere a omenirii către noi teritorii, ci și o piatră de temelie în asigurarea securității statului. Deja acum, fără a obține un avantaj, sau măcar paritate în spațiul cosmic, orice forță terestră, aeriană și maritimă este sortită înfrângerii. În viitor, această situație se va înrăutăți.
Acest lucru face ca proiectele pentru crearea de vehicule de lansare și nave spațiale promițătoare în diverse scopuri să fie una dintre sarcinile cele mai prioritare ale țării noastre.
informații