Con mắt nhìn thấy mọi thứ của Capella Space: Bão tố của một cuộc cách mạng trong trí thông minh vệ tinh
Gần đây hơn, chúng tôi đã xem xét khả năng của các hệ thống trinh sát trên không gian để phát hiện các nhóm tấn công tàu sân bay. Đặc biệt, tác giả đưa ra giả định về việc tạo ra "chòm sao" vệ tinh trinh sát nhỏ gọn và rẻ tiền đặt trong quỹ đạo thấp trong tương lai gần và có khả năng thay thế các vệ tinh trinh sát lớn và đắt tiền hiện có. Điều tương tự cũng đã xảy ra với các vệ tinh liên lạc nhờ Space X và dự án internet vệ tinh tốc độ cao toàn cầu Starlink của nó.
Theo giả định của tác giả, các công nghệ được sử dụng để xây dựng và triển khai quy mô lớn của vệ tinh Starlink sau đó có thể được áp dụng cho việc chế tạo các vệ tinh do thám. Một số đối thủ đã phản đối điều này rằng các vệ tinh do thám sẽ lớn hơn, phức tạp hơn và đắt hơn nhiều. Điều này đặc biệt đúng đối với các vệ tinh do thám radar chủ động, chúng được quan tâm nhiều nhất vì chúng có thể hoạt động bất cứ lúc nào trong ngày và trong bất kỳ thời tiết nào.
Chà, tương lai đến sớm hơn tác giả nghĩ. Nhưng, thật không may, tương lai này không đến với tất cả mọi người.
Không gian Capella
Được thành lập vào năm 2016, Capella Space, một công ty của Mỹ có trụ sở tại San Francisco, California, đã đặt mục tiêu cung cấp cho người dùng trên khắp thế giới cơ hội thu được hình ảnh radar thương mại có độ phân giải cao về bề mặt hành tinh.
Capella Space có kế hoạch triển khai 36 vệ tinh được trang bị radar khẩu độ tổng hợp. Người ta cho rằng khối lượng của một vệ tinh là khoảng 40 kg. Hệ thống sẽ cho phép thu được hình ảnh radar (RL) của bề mặt trái đất với độ phân giải 50 cm.
Hơn nữa, hệ thống được cho là có khả năng nhận hình ảnh có độ phân giải từ 25 cm trở lên, nhưng khả năng này đối với người tiêu dùng dân sự đã bị luật pháp Hoa Kỳ chặn.
Vào tháng 2018 năm 9, Capella Space đã phóng vệ tinh thử nghiệm Denali đầu tiên của mình lên quỹ đạo. Vụ phóng được thực hiện bằng phương tiện phóng SpaceX Falcon XNUMX từ Căn cứ Không quân Vandenberg (California).
Vệ tinh Denali được thiết kế để thử nghiệm thiết kế và công nghệ. Hình ảnh radar từ nó không được bán. Nhưng chúng đã được sử dụng để thử nghiệm nội bộ và thu hút các nhà đầu tư và khách hàng tiềm năng. Sau khi phóng, vệ tinh Denali triển khai một tấm vải ăng-ten linh hoạt, diện tích của nó là khoảng 8 mét.
Hình ảnh vệ tinh Denali, vệ tinh thử nghiệm đầu tiên của Capella, được phóng vào năm 2018.
So sánh kích thước của vệ tinh Denali với các vệ tinh radar cảm biến Trái đất hiện có.
Vào tháng 2020 năm XNUMX, vệ tinh Sequoia hoạt động nối tiếp đầu tiên đã được phóng lên, đã có khả năng cung cấp hình ảnh radar về bề mặt trái đất cho các khách hàng thương mại. Vụ phóng lên quỹ đạo được thực hiện bởi phương tiện phóng Electron của công ty hàng không vũ trụ tư nhân Mỹ Rocket Lab.
Khối lượng của vệ tinh Sequoia là 107 kg. Nó chứa 400 mét cáp và dây kết nối hơn một trăm mô-đun điện tử. Phần mềm này bao gồm hơn 250 dòng mã C, hơn 000 dòng mã Python và hơn 10 dòng mã FPGA.
Hình ảnh vệ tinh của Sequoia
Với độ cao quỹ đạo 525 km và độ nghiêng quỹ đạo 45 độ, vệ tinh Sequoia cung cấp cho khách hàng quyền truy cập để nhận hình ảnh radar của các khu vực như Trung Đông, Hàn Quốc, Nhật Bản, Châu Âu, Đông Nam Á, Châu Phi và Hoa Kỳ.
Vào cuối năm 2020, nó có kế hoạch phóng thêm hai vệ tinh Sequoia Falcon 9 từ SpaceX lên quỹ đạo. Tổng cộng, nó được lên kế hoạch phóng ít nhất bảy vệ tinh loại này.
Đồ họa thông tin về phóng vệ tinh Sequoia
Cần phải hiểu rằng độ phân giải tối đa của khu vực được chọn để chụp được cung cấp khi hình ảnh radar được phơi sáng trong khoảng 60 giây, mà vệ tinh Sequoia được trang bị hệ thống định hướng cơ học cho tấm ăng ten. Độ phân giải "đang bay" sẽ thấp hơn. Hoạt động khẩu độ tổng hợp cho phép xác định chính xác địa hình và các đặc điểm bề mặt trong không gian 3D.
Chế độ vệ tinh Sequoia cho phép bạn có được hình ảnh có độ chi tiết cao về một khu vực giới hạn của \ uXNUMXb \ uXNUMX hành tinh hoặc tổ chức chụp ảnh trong dải theo dõi.
Giả thiết rằng chòm sao cuối cùng của 36 vệ tinh sẽ giúp chúng ta có thể thu được hình ảnh của bất kỳ phần nào của hành tinh với khoảng thời gian không quá một giờ.
Hình ảnh radar của nhà máy hóa chất ExxonMobil ở Singapore trên đảo Jurong.
Hình ảnh radar của máy bay McDonnell Douglas MD-80 và Airbus A300-600R tại Trung tâm hàng không Roswell ở New Mexico.
Vệ tinh Sequoia của Capella Space được tạo ra trong 4 năm bởi một nhóm 100 người.
Đội Capella Space
Lò chân không nhiệt để thử nghiệm thiết bị vệ tinh của Capella Space.
Capella Space đã ký kết các thỏa thuận cung cấp thông tin bản đồ với các cơ quan chính phủ Hoa Kỳ.
Đặc biệt, vào năm 2019, một thỏa thuận đã được ký kết với Văn phòng Trinh sát Quốc gia Hoa Kỳ (NRO) về việc tích hợp các hình ảnh radar thương mại do vệ tinh Capella Space thu được với các vệ tinh giám sát của nhà nước NRO.
Vào tháng 2019 năm XNUMX, Lực lượng Không quân Hoa Kỳ (Air Force) đã trao cho Capella Space một hợp đồng để đưa hình ảnh của công ty vào phần mềm thực tế ảo của Không quân (có thể đề cập đến bản đồ địa hình XNUMXD có độ chi tiết cao cho ngành hàng không).
Vào ngày 13 tháng 2020 năm XNUMX, một hợp đồng đã được ký kết với Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ để cung cấp dữ liệu radar khẩu độ tổng hợp đường không cho Hải quân Hoa Kỳ. Capella cũng sẽ cung cấp cho Bộ Quốc phòng các dịch vụ phân tích nội bộ để giải thích dữ liệu.
Và vào ngày 25 tháng 2020 năm XNUMX, Capella Space đã công bố việc ký kết Thỏa thuận Hợp tác Nghiên cứu và Phát triển (CRADA) với Cơ quan Tình báo Không gian Địa lý Quốc gia Hoa Kỳ (NGA). Thỏa thuận CRADA sẽ cho phép Capella Space tiếp cận với các nhà nghiên cứu NGA để hiểu rõ hơn các vấn đề. Đổi lại, NGA có quyền truy cập vào các dịch vụ phân tích và hình ảnh của Capella Space. Đây là thỏa thuận CRADA đầu tiên do NGA ký kết với một công ty thương mại cung cấp hình ảnh từ vệ tinh với radar khẩu độ tổng hợp.
Tất nhiên, các vệ tinh Capella Space không thể được coi là tương tự trực tiếp của các vệ tinh do thám phức tạp và đắt tiền được phóng bởi các cường quốc công nghiệp-quân sự hàng đầu. Nhưng có điều gì đó khác quan trọng ở đây.
Một công ty gồm 100 người đã tổ chức phát triển và sản xuất các vệ tinh có khả năng thu được hình ảnh radar có độ phân giải cao. Công ty có kế hoạch triển khai một chòm sao gồm 36 vệ tinh như vậy. Kích thước và khối lượng của những vệ tinh này khiến chúng ta có thể phóng chúng lên quỹ đạo theo "cụm", như trường hợp của vệ tinh truyền thông Starlink. Điều này không chỉ cho phép nhanh chóng xây dựng chòm sao của chúng trên quỹ đạo mà còn có thể phóng chúng khẩn cấp, nếu cần, bằng các phương tiện phóng siêu nhỏ.
Nếu chỉ có một công ty tư nhân, một công ty khởi nghiệp, có khả năng này? Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ có thể phóng bao nhiêu vệ tinh trong số này hoặc tương tự nếu cần thiết?
Nhân tiện, Capella Space không phải là người duy nhất làm việc theo hướng này.
ICEYE
Công ty Phần Lan ICEYE được thành lập vào năm 2014 với tư cách là công ty con của Đại học Aalto, Khoa Công nghệ Vô tuyến điện.
Kể từ năm 2019, ICEYE đã cung cấp dịch vụ chụp ảnh radar thương mại độ phân giải cao từ ba vệ tinh độc quyền. Vệ tinh ICEYE-X2 đầu tiên được phóng vào ngày 3 tháng 2018 năm 9 bằng phương tiện phóng Falcon 5 của SpaceX, và hai vệ tinh nữa được phóng vào ngày 2019 tháng XNUMX năm XNUMX.
Người ta cho rằng với sự thành công về mặt thương mại của dự án, hàng năm sẽ có thêm một số vệ tinh được phóng lên.
Hình ảnh vệ tinh ICEYE-X2
Khối lượng của một vệ tinh là 85 kg. Nó được trang bị bộ đẩy ion để hiệu chỉnh quỹ đạo. Độ phân giải của ảnh radar là 0,25x0,5, 1x1 hoặc 3x3 mét, độ chính xác tham chiếu là 10 mét, tốc độ kênh liên lạc là 140 megabit / giây. Độ cao quỹ đạo là 570 km, độ nghiêng là 97,69 độ.
Phòng thí nghiệm Hành tinh
Planet Labs, một công ty của Mỹ được thành lập vào năm 2010, thiết kế và sản xuất các vi vệ tinh loại CubeSat được gọi là Dove, được đưa vào quỹ đạo như một trọng tải phụ trong các sứ mệnh khác.
Mỗi vệ tinh Dove đều được trang bị các công cụ trinh sát quang học hiện đại được lập trình để chụp ảnh các khu vực khác nhau trên Trái đất. Mỗi vệ tinh quan sát của Dove liên tục quét bề mặt Trái đất, gửi dữ liệu sau khi đi qua một trạm mặt đất.
Hai vệ tinh Dove thử nghiệm đầu tiên được phóng vào năm 2013.
Phóng vệ tinh Dove từ Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS).
Sau khi mua lại công ty của Đức, công ty Blackridge AG của Đức, chòm sao vệ tinh Planet Labs đã được bổ sung bằng các vệ tinh RapidEye. Và sau khi Google mua lại TerraBella, nó cũng là một chòm sao của vệ tinh SkySat.
Vào tháng 2015 năm 87, Planet Labs đã phóng 5 vệ tinh Dove và 2017 vệ tinh RapidEye lên quỹ đạo. Năm 88, Planet đã phóng thêm 2018 vệ tinh Dove. Đến tháng 300 năm 150, công ty đã phóng thêm khoảng 2020 vệ tinh, trong đó có 35 vệ tinh đang hoạt động. Vào năm XNUMX, Planet Labs đã phóng thêm XNUMX vệ tinh SkySat có độ phân giải cao và XNUMX vệ tinh Dove.
Vệ tinh chim bồ câu nặng 4 kilôgam. Kích thước của chúng là 10x10x30 cm, chiều cao của quỹ đạo là 400 km.
Vệ tinh cung cấp hình ảnh với độ phân giải 3-5 mét.
Vệ tinh Dove
Vệ tinh RapidEye có kích thước nhỏ hơn một mét khối và nặng 150 kg, nằm ở độ cao 630 km, cung cấp hình ảnh có độ phân giải 5 mét bằng cách sử dụng cảm biến đa kính màu xanh lam (440-510 nm), xanh lục (520-590 nm ), bước sóng gần đỏ (630 –690 nm), đỏ xa (690–730 nm) và hồng ngoại gần (760–880 nm).
Hình ảnh vệ tinh RapidEye
Vệ tinh SkySat cung cấp hình ảnh video với độ phân giải submeter. Thiết kế của họ dựa trên việc sử dụng các linh kiện điện tử bán sẵn, rẻ tiền.
Vệ tinh SkySat dài khoảng 80 cm và nặng khoảng 100 kg.
vệ tinh
Các vệ tinh SkySat đang bay trên quỹ đạo ở độ cao 450 km và được trang bị các cảm biến đa sắc và toàn sắc. Độ phân giải không gian trong dải panchromatic 400-900 nm là 0,9 mét.
Cảm biến đa kính thu thập dữ liệu ở dải màu xanh lam (450-515nm), xanh lục (515-595nm), đỏ (605-695nm) và cận hồng ngoại (740-900nm) với độ phân giải 2 mét.
Chúng ta có một cái gì đó tương tự?
Nhà du hành vũ trụ tư nhân của Nga
Những thành công của các nhà du hành vũ trụ tư nhân của Nga là một mức độ khiêm tốn hơn.
Trước hết, chúng ta có thể nhớ lại công ty SPUTNIX được thành lập vào năm 2011, công ty này vào năm 2014 đã phóng máy trình diễn công nghệ vi vệ tinh đầu tiên của Nga Tabletsat-Aurora nặng 26 kg vào quỹ đạo thấp của Trái đất.
Là trọng tải chính, tàu vũ trụ được trang bị một camera toàn sắc để chụp bề mặt trái đất trong dải quang phổ 430–950 nm với độ phân giải 15 mét và băng thông thu 47 km.
Microsatellite Tabletsat-Aurora
Một số tế bào nano khoa học và giáo dục được phát triển bởi sinh viên và học sinh cũng đã được đưa ra.
Trong số các thiết bị đang được phát triển, có thể kể đến vệ tinh siêu nhỏ gọn dùng để viễn thám Trái đất RBIKRAFT-ZORKIY.
Khối lượng của nó sẽ là 10,5 kg. Dự kiến ra mắt vào năm 2021.
Thiết bị này sẽ mang theo một kính viễn vọng camera với độ phân giải 6,6 mét mỗi pixel, do NPO Lepton sản xuất. Máy ảnh được trang bị hệ thống ổn định nhiệt, lấy nét, cũng như bộ nhớ tích hợp, cho phép bạn chụp theo yêu cầu, không bị ràng buộc với các trạm thu sóng.
Độ cao quỹ đạo dự kiến của vệ tinh RBIKRAFT-ZORKI sẽ là 550 km với độ nghiêng 98 độ.
Kubsat RBICRAFT-ZORKIY
Một công ty khác là LLC NPP Dauria Aerospace, được thành lập vào năm 2011 và trở thành một trong những công ty Nga đầu tiên chế tạo và phóng vệ tinh thương mại.
Vào ngày 8 tháng 2014 năm XNUMX, Dauria Aerospey đã phóng vệ tinh đầu tiên của dòng DX, được trang bị trọng tải để nhận và truyền tín hiệu từ Hệ thống Nhận dạng Tự động, được thiết kế để điều hướng và xác định các con tàu trên Đại dương Thế giới và trên các tuyến sông.
Nhân tiện, các vệ tinh như vậy có thể hữu ích khi làm việc cùng với các vệ tinh cho kỹ thuật vô tuyến, trinh sát quang học và radar chủ động trong việc giải quyết vấn đề lựa chọn tàu dân dụng và quân sự.
Vệ tinh DX1
Hai vệ tinh nữa PERSEUS-M1 và PERSEUS-M2 đã được bán cho Không gian Aquila của Mỹ vào cuối năm 2015.
Cùng năm 2015, người sáng lập NPP Dauria Aerospey, Mikhail Kokorich, đã bán cổ phần của mình trong công ty và di cư sang Hoa Kỳ.
Như chúng ta thấy, tồn đọng của chúng ta trong lĩnh vực vệ tinh thương mại từ các quốc gia hàng đầu trên thế giới là khoảng 10-15 năm.
Về mặt hình thức, có những công ty sản xuất linh kiện cho vệ tinh - động cơ ion, cảm biến, linh kiện điện tử. Nhưng việc tạo ra một cơ sở sản xuất tạo ra các sản phẩm cuối cùng - các vệ tinh công nghệ cao - bằng cách nào đó không phát triển cùng nhau.
Chúng tôi gặp tình huống tương tự với các phương tiện phóng. Nói chung, chúng ta chưa có gì có thể so sánh được với Space X hay Capella Space.
Những phát hiện
Việc thương mại hóa không gian đang phát triển với tốc độ cao nhất, cả về khả năng phóng vật tải lên quỹ đạo và về việc tạo ra các vệ tinh trái đất nhân tạo cho các mục đích khác nhau. Có thể thấy, xu hướng thương mại hóa vũ trụ xuất hiện từ đầu những năm XNUMX và bùng nổ trong thập kỷ gần đây. Tổng hợp lại, điều này đã cho phép sự xuất hiện của các thiết bị, công nghệ và dịch vụ mà gần đây không chỉ đối với khách hàng thương mại mà còn đối với các khách hàng chính phủ không thể tiếp cận được.
Trong bối cảnh này, viễn cảnh quân đội Mỹ triển khai hàng trăm, thậm chí hàng nghìn vệ tinh do thám và liên lạc, và sau này là các vệ tinh của hệ thống phòng thủ tên lửa (ABM), không còn nghi ngờ gì nữa.
Điều này có ý nghĩa gì đối với chúng ta về mặt thực tế?
Có thể lập luận rằng ở một góc độ nào đó, khi ngày càng có nhiều vệ tinh trinh sát thuộc nhiều loại và mục đích khác nhau được triển khai, cũng như các đặc tính kỹ thuật của chúng được cải thiện, thì hầu như không thể tránh khỏi sự phát hiện của nhiều loại vũ khí từ không gian.
Khả năng thu thập dữ liệu tình báo toàn cầu, liên tục và trong mọi thời tiết, trên quy mô gần với thời gian thực, sẽ cho phép các cuộc tấn công có độ chính xác cao được thực hiện. vũ khí và máy bay không người lái (UAV) tới toàn bộ chiều sâu lãnh thổ của kẻ thù, không chỉ chống lại các mục tiêu cố định mà còn chống lại các mục tiêu di động, nhắm lại vũ khí đang bay.
Các hệ thống tên lửa đất đối đất di động (PGRK), một trong những yếu tố của lực lượng răn đe hạt nhân Nga (SNF), sẽ bị đe dọa và các tàu mặt nước thông thường sẽ mất cơ hội nhỏ nhất để lạc dưới đáy đại dương, có nghĩa là hàng không tầm xa của đối phương sẽ luôn chủ động và có thể tập trung lực lượng cần thiết để tấn công bằng tên lửa chống hạm (ASM), đủ để vượt qua lực lượng phòng không (phòng không) của tàu sân bay và tàu tấn công. nhóm (AUG và KUG).
Nếu Mỹ đã chính thức hợp pháp hóa việc bán hình ảnh từ không gian ở độ phân giải 50 cm, thì độ phân giải nào dành cho quân đội - 25 cm hoặc nhỏ hơn?
Với chất lượng hình ảnh này, không có gương phản xạ góc nào sẽ giúp ích được. Ví dụ, khi tấn công tàu, việc phát hiện ban đầu của chúng có thể được thực hiện với độ phân giải 3–5 mét, sau đó việc nhận dạng sẽ được thực hiện với độ phân giải từ 50 cm trở xuống. Và sau đó, sau khi phóng tên lửa chống hạm, tàu có thể được theo dõi và tọa độ của chúng có thể được truyền trực tiếp trong thời gian thực tới tên lửa chống hạm thông qua kênh liên lạc vệ tinh (nhắm mục tiêu lại trong chuyến bay).
Có người sẽ nói tại sao không sử dụng chiến tranh điện tử?
Họ có thể giải quyết một số vấn đề, nhưng không phải tất cả. Bản thân thiết bị tác chiến điện tử đã là “đèn hiệu” cho kẻ thù, không thể sử dụng chúng liên tục được. Ngoài ra, các phương tiện trinh sát quang học vẫn còn.
Việc phá hủy một mạng lưới các vệ tinh kích thước nhỏ từ bề mặt thực tế là không thực tế và không hiệu quả về mặt kinh tế - có thể bổ sung nhóm vệ tinh kích thước nhỏ với ít thiệt hại kinh tế hơn là bắn hạ chúng bằng tên lửa phòng thủ. Điều này đòi hỏi các máy bay đánh chặn vũ trụ chuyên dụng có thể cơ động mạnh và ở trên quỹ đạo trong thời gian dài, đảm bảo tiêu diệt được nhiều mục tiêu nhất quán.
Và đừng dựa vào quan niệm sai lầm phổ biến về "xô hạt trong quỹ đạo." Toàn bộ nền kinh tế của hành tinh sẽ không thể vận chuyển "hạt" vào quỹ đạo với số lượng đủ để phá hủy vệ tinh.
“Theo Cơ quan Vũ trụ Châu Âu, hơn 29000 mảnh vỡ lớn quay quanh hành tinh của chúng ta, từ những mảnh kim loại 4 inch đến toàn bộ vệ tinh không tồn tại và các thùng nhiên liệu đã qua sử dụng. Thêm khoảng 670 mảnh kim loại có kích thước từ 000 đến 1 cm, khoảng 10 triệu hạt sơn, và vô số hàng tỷ giọt chất làm mát đông lạnh và các hạt bụi có kích thước nhỏ hơn 170 cm.
Cải tiến công nghệ tạo vệ tinh cỡ nhỏ và công nghệ phòng thủ chống tên lửa rất có thể sẽ dẫn đến việc tiếp tục triển khai ở cấp độ kỹ thuật mới dự án đánh chặn phòng thủ tên lửa quỹ đạo loại "viên sỏi kim cương", có tính đến việc tăng cường trí thông minh và bộ gõ khả năng của các lực lượng vũ trang Hoa Kỳ, phần lớn có thể vô hiệu hóa tiềm năng của các lực lượng hạt nhân chiến lược của Nga.
Vào cuối thế kỷ XNUMX, người ta đã nói nhiều về thực tế rằng thế kỷ XNUMX sẽ là thế kỷ của thực tế ảo, công nghệ nano và công nghệ sinh học. Mặt khác, không gian đã trở thành "thường được áp dụng", được liên kết với một cái gì đó như truyền hình vệ tinh.
Sự xuất hiện của các công ty tư nhân với những mục tiêu và dự án đầy tham vọng đã thay đổi mọi thứ. Và không gian lại một lần nữa đi đầu trong tiến bộ công nghệ.
Không gian không chỉ là những dự án nghiên cứu khoa học và mở mang của loài người đến những vùng lãnh thổ mới, mà còn là nền tảng trong việc đảm bảo an ninh của quốc gia. Hiện tại, nếu không có được lợi thế, hoặc ít nhất là ngang bằng ngoài không gian, thì bất kỳ lực lượng mặt đất, trên không và trên biển nào cũng sẽ phải đánh bại. Trong tương lai, tình trạng này sẽ chỉ trở nên tồi tệ hơn.
Điều này làm cho các dự án chế tạo các phương tiện phóng và tàu vũ trụ đầy hứa hẹn cho các mục đích khác nhau trở thành một trong những nhiệm vụ ưu tiên cao nhất của đất nước chúng ta.
tin tức