Thu nhỏ là một xu hướng mới trong du hành vũ trụ
Vệ tinh STRaND-1 của Anh. Nguồn: www.ubergizmo.com
Vệ tinh nano sẽ sớm trở thành một phần của hệ thống chiến đấu cùng với máy bay không người lái
Một báo cáo đã được công bố tại Hoa Kỳ với dự báo thương mại về sự phát triển của thị trường vệ tinh quân sự toàn cầu. Năm 2012, phân khúc này của ngành công nghiệp vũ trụ được định giá 11,8 tỷ USD và các tác giả của báo cáo tin rằng nó sẽ tăng trưởng 3,9% mỗi năm. Và vào năm 2022, nó sẽ đạt 17,3 tỷ USD.
Cần lưu ý rằng những dự báo dài hạn trong lĩnh vực du hành vũ trụ luôn không đáng tin cậy, nói một cách nhẹ nhàng. Sự phát triển của ngành chịu ảnh hưởng rất lớn bởi chính trị và kinh tế. Thông thường, tài trợ cho dự án phụ thuộc vào tham vọng của lãnh đạo đất nước. Và thậm chí thường xuyên hơn, nó phụ thuộc vào tình trạng của nền kinh tế. Trong thời kỳ khủng hoảng, họ bắt đầu tiết kiệm cho những chương trình đắt tiền nhất với chu kỳ hoàn vốn dài hạn. Và cách dễ nhất để cô lập chính xác là chi phí không rõ ràng trên không gian.
Nhưng gần đây, một yếu tố ảnh hưởng mạnh hơn đã xâm chiếm ngành du hành vũ trụ - sự thay đổi nhanh chóng của các thế hệ công nghệ. Giờ đây, không thể kéo dài thời gian tạo ra tàu vũ trụ (SC) thêm 10–15 năm, điều này từng là tiêu chuẩn. Trong thời gian này, thiết bị trở nên lỗi thời mà không bao giờ bắt đầu hoạt động. Điều tương tự cũng xảy ra với các vệ tinh liên lạc hạng nặng vào cuối thế kỷ XNUMX. Đường truyền thông cáp quang nhanh chóng phủ sóng toàn thế giới, giúp cho việc liên lạc đường dài trở nên dễ tiếp cận, rẻ và đáng tin cậy. Kết quả là hàng chục bộ phát đáp vệ tinh không có nhu cầu, dẫn đến tổn thất lớn.
Sự thay đổi nhanh chóng của các thế hệ công nghệ đã dẫn đến sự phát triển của các xu hướng chính trong thiết kế và sản xuất tàu vũ trụ - thu nhỏ, mô đun hóa và hiệu quả. Vệ tinh ngày càng nhỏ hơn về kích thước và trọng lượng, đòi hỏi ít năng lượng tiêu thụ hơn, các bộ phận và cụm lắp ráp làm sẵn được sử dụng trong thiết kế và chế tạo, giúp giảm đáng kể thời gian sản xuất và chi phí. Và chi phí phóng một vệ tinh nhẹ cũng rẻ hơn.
Điều hướng mọi nơi
Hiện nay, số lần phóng vào không gian trên thế giới thấp hơn rất nhiều so với những năm 1970-1980. Điều này chủ yếu là do khả năng sống sót của tàu vũ trụ tăng lên đáng kể. Tuổi thọ bình thường của vệ tinh trên quỹ đạo là 15–20 năm. Không còn cần thiết nữa vì vệ tinh chắc chắn sẽ trở nên lỗi thời vào thời điểm này.
Trong số các tàu vũ trụ quân sự, tỷ lệ vệ tinh liên lạc là 52,8%, vệ tinh trinh sát và giám sát - 28,4%, vệ tinh dẫn đường chiếm 18,8%. Nhưng chính lĩnh vực vệ tinh định vị mới có xu hướng tăng trưởng ổn định.
Hiện tại, chòm sao quỹ đạo của các vệ tinh dẫn đường của Hoa Kỳ thuộc hệ thống GPS NAVSTAR bao gồm 31 tàu vũ trụ, tất cả đều hoạt động như dự định. Từ năm 2015, dự kiến sẽ thay thế chòm sao này bằng các vệ tinh thế hệ thứ ba như một phần của quá trình phát triển hệ thống lên cấp độ GPS III. Không quân Mỹ có kế hoạch mua tổng cộng 32 tàu vũ trụ GPS III.
Người đứng đầu cơ quan, Vladimir Popovkin, cho biết tại cuộc họp của chính phủ Nga, nơi chương trình không gian đến năm 2020 được thảo luận, Roscosmos hy vọng sẽ đạt được độ chính xác của việc xác định tọa độ bằng cách sử dụng hệ thống GLONASS dưới 10 cm vào năm 2020. Người đứng đầu Roscosmos cho biết: “Ngày nay, độ chính xác của phép đo là 2,8 mét, đến năm 2015 chúng tôi sẽ đạt 1,4 mét, đến năm 2020 là 0,6 mét”. chính xác dưới 10 cm.” Bổ sung là các trạm mặt đất để hiệu chỉnh vi sai của tín hiệu điều hướng. Đồng thời, chòm sao quỹ đạo GLONASS hiện tại nên được thay thế bằng tàu vũ trụ thế hệ tiếp theo, số lượng sẽ tăng lên 30.
Liên minh Châu Âu đang tạo ra hệ thống định vị cùng với Cơ quan Vũ trụ Châu Âu. Người ta đã lên kế hoạch vào năm 2014–2016 để tạo ra một nhóm gồm 30 tàu vũ trụ - 27 chiếc làm việc trong hệ thống và 3 chiếc dự bị. Do khủng hoảng kinh tế, những kế hoạch này có thể bị trì hoãn vài năm.
Vệ tinh Bắc Đẩu của Trung Quốc. Nguồn: kp.by
Năm 2020, Trung Quốc dự định hoàn thành việc xây dựng hệ thống định vị vệ tinh Beidou quốc gia. Hệ thống được đưa vào vận hành thương mại vào ngày 27 tháng 2012 năm 16 dưới dạng hệ thống định vị khu vực, với chòm sao quỹ đạo gồm 2020 vệ tinh. Điều này cung cấp tín hiệu định vị ở Trung Quốc và các nước lân cận. Vào năm 5, 30 tàu vũ trụ sẽ được triển khai trên quỹ đạo địa tĩnh và XNUMX vệ tinh bên ngoài quỹ đạo địa tĩnh, điều này sẽ giúp có thể bao phủ toàn bộ lãnh thổ của hành tinh bằng tín hiệu dẫn đường.
Vào tháng 2013 năm 22, Ấn Độ dự định phóng vệ tinh dẫn đường đầu tiên của IRNSS (Hệ thống vệ tinh dẫn đường khu vực của Ấn Độ) quốc gia từ sân bay vũ trụ trên đảo Sriharikota ngoài khơi bờ biển phía nam Andhra Pradesh. Việc phóng lên quỹ đạo sẽ được thực hiện bởi phương tiện phóng PSLV-C2013 của Ấn Độ. Vệ tinh thứ hai dự kiến sẽ được phóng lên vũ trụ vào cuối năm 2014. Năm chiếc nữa sẽ được ra mắt vào năm 2015–1,5. Do đó, một hệ thống vệ tinh dẫn đường khu vực sẽ được tạo ra bao phủ tiểu lục địa Ấn Độ và cách biên giới khoảng 10 nghìn km với độ chính xác XNUMX m.
Xe phóng PSLV của Ấn Độ. Nguồn: Ấn phẩm Gestalt
Nhật Bản đã đi theo con đường riêng của mình, tạo ra Hệ thống vệ tinh Quasi-Zenith (QZSS, “Hệ thống vệ tinh Quasi-Zenith”) - một hệ thống đồng bộ hóa thời gian và hiệu chỉnh sai lệch tín hiệu định vị GPS cho lãnh thổ Nhật Bản. Hệ thống vệ tinh khu vực này được thiết kế để cung cấp tín hiệu vị trí chất lượng cao hơn khi sử dụng GPS. Nó không hoạt động riêng biệt. Vệ tinh Michibiki đầu tiên được phóng lên quỹ đạo vào năm 2010. Ba chiếc nữa dự kiến sẽ được tung ra trong những năm tới. Tín hiệu QZSS sẽ bao trùm Nhật Bản và Tây Thái Bình Dương.
Điện thoại di động trên quỹ đạo
Vi điện tử có lẽ đã trở thành lĩnh vực phát triển nhanh nhất trong số các công nghệ hiện đại. Samsung Electronics, Apple và Google thực sự đã sẵn sàng giới thiệu máy tính đồng hồ “thông minh” trong những tháng tới. Có gì đáng ngạc nhiên khi tàu vũ trụ ngày càng trở nên nhỏ hơn. Các vật liệu và công nghệ nano mới đang làm cho các thiết bị không gian trở nên nhỏ gọn hơn, nhẹ hơn và tiết kiệm năng lượng hơn. Có thể coi thời đại của tàu vũ trụ cỡ nhỏ đã đến. Tùy thuộc vào trọng lượng, hiện nay chúng được chia thành các loại sau: lên tới 1 kg – “pico”, lên đến 10 kg – “nano”, lên đến 100 kg – “micro”, lên đến 1000 kg – “mini”. Chỉ 10 năm trước, vệ tinh siêu nhỏ nặng 50–60 kg dường như là một thành tựu nổi bật. Hiện nay xu hướng toàn cầu là vệ tinh nano. Hơn 80 trong số chúng đã được phóng lên vũ trụ.
Cũng giống như việc sản xuất và phát triển máy bay không người lái (UAV) được thực hiện ở nhiều quốc gia mà trước đây thậm chí không nghĩ đến ngành hàng không của riêng mình, việc thiết kế vệ tinh nano hiện đang được thực hiện ở nhiều trường đại học, phòng thí nghiệm và thậm chí cả cá nhân. nghiệp dư. Hơn nữa, giá thành của những thiết bị như vậy, được lắp ráp bằng cách sử dụng các bộ phận làm sẵn, hóa ra lại cực kỳ thấp. Đôi khi cơ sở cho thiết kế vệ tinh nano là một chiếc điện thoại di động thông thường.
Một chiếc điện thoại thông minh đã được gửi lên quỹ đạo từ Ấn Độ, được sử dụng làm cơ sở cho vệ tinh thử nghiệm Strand-1 như một phần của dự án Sat-Smartphone. Vệ tinh này được phát triển ở Anh bởi Trung tâm Vũ trụ Đại học Surrey (SSC) và Công nghệ Vệ tinh Surrey (SSTL). Trọng lượng của thiết bị là 4,3 kg, kích thước 10x10x30 cm, ngoài điện thoại thông minh, thiết bị còn chứa bộ linh kiện làm việc thông thường - hệ thống cấp điện và điều khiển. Ở giai đoạn đầu, vệ tinh sẽ được điều khiển bởi một máy tính tiêu chuẩn trên tàu, sau đó chức năng này sẽ được điện thoại thông minh đảm nhận hoàn toàn.
Hệ điều hành Android với một số ứng dụng được phát triển đặc biệt cho phép thực hiện một số thử nghiệm. Ứng dụng iTesa sẽ ghi lại các giá trị từ trường khi vệ tinh di chuyển. Sử dụng một ứng dụng khác, camera tích hợp sẽ chụp những bức ảnh sẽ được truyền đi để đăng trên Facebook và Twitter. Và đây chỉ là một phần nhỏ của chương trình nghiên cứu. Nhiệm vụ sẽ kéo dài sáu tháng. Việc quay trở lại Trái đất không được lên kế hoạch. Du hành vũ trụ không còn là lĩnh vực dành riêng cho một số ít người được chọn.
Dự án vệ tinh nano
Kết luận quan trọng nhất: quân sự và công nghệ vũ trụ không còn là động lực cho sự phát triển của ngành công nghiệp dân sự. Hoàn toàn ngược lại - sự phát triển công nghệ cao dân sự cho phép phát triển công nghệ vũ trụ quân sự. Thu nhập của các công ty sản xuất hàng tiêu dùng cao gấp nhiều lần thu nhập của các tập đoàn quốc phòng. Các nhà lãnh đạo điện tử thế giới có thể chi hàng tỷ đô la cho những phát triển mới. Và sự cạnh tranh mạnh mẽ buộc bạn phải làm mọi thứ nhanh nhất có thể.
Vệ tinh nano đang tiến bộ
Năm 2005, nhà du hành vũ trụ người Nga Salizhan Sharipov đã ném vệ tinh nano TNS-1 đầu tiên của Nga vào không gian bằng tay từ Trạm vũ trụ quốc tế. Thiết bị nặng 4,5 kg này được tạo ra chỉ trong một năm tại Viện Nghiên cứu Thiết bị Vũ trụ Nga bằng tiền của công ty. Về cơ bản, vệ tinh là gì? Đây là một thiết bị trong không gian!
TNS-1 giá rẻ hóa ra gần như được vận hành miễn phí. Nó không yêu cầu Trung tâm Điều khiển Nhiệm vụ, ăng-ten thu phát khổng lồ, phân tích đo từ xa và hơn thế nữa. Nó có thể được điều khiển bằng máy tính xách tay khi ngồi trên ghế đá công viên. Thí nghiệm cho thấy rằng với sự trợ giúp của thông tin di động và Internet, người ta có thể điều khiển một vật thể không gian. Ngoài ra, 10 đơn vị thiết bị mới đã trải qua các cuộc thử nghiệm thiết kế chuyến bay. Nếu không có vệ tinh nano, chúng sẽ phải được thử nghiệm như một phần thiết bị trên tàu của một trong những tàu vũ trụ tương lai. Đây là sự lãng phí thời gian và rủi ro lớn.
TNS-1 là một bước đột phá nghiêm trọng. Chúng ta có thể nói về việc tạo ra các hệ thống không gian chiến thuật ở cấp độ gần như chỉ huy một tiểu đoàn, giống như máy bay không người lái chiến thuật nhỏ. Một thiết bị rẻ tiền, được lắp ráp theo cấu hình cần thiết trong vòng vài ngày và được phóng bằng tên lửa hạng nhẹ từ máy bay tác chiến, có thể chỉ cho người chỉ huy chiến trường, cung cấp thông tin liên lạc và hệ thống điều khiển chiến thuật tự động. Những tàu vũ trụ như vậy có thể giúp ích rất nhiều trong cuộc xung đột cục bộ ở Nam Ossetia và Bắc Kavkaz.
Một lĩnh vực quan trọng khác là loại bỏ hậu quả của thiên tai và thảm họa do con người gây ra. Và cũng là lời cảnh báo của họ. Các vệ tinh nano giá rẻ có thời gian hiệu lực vài tháng có thể hiển thị tình trạng băng ở một khu vực cụ thể, lưu giữ hồ sơ về các vụ cháy rừng và theo dõi mực nước trong lũ lụt. Để kiểm soát hoạt động, các vệ tinh nano có thể được phóng trực tiếp trên lãnh thổ xảy ra thảm họa thiên nhiên để theo dõi trực tuyến những thay đổi của tình hình. Và hóa ra Bộ Tình huống Khẩn cấp Nga đã nhận được những bức ảnh không gian của Krymsk sau trận lụt như một khoản hỗ trợ từ thiện từ Hoa Kỳ.
Trong tương lai, chúng ta có thể mong đợi việc đưa vệ tinh nano vào hệ thống chiến đấu của các quân đội hàng đầu thế giới, chủ yếu là Hoa Kỳ. Rất có thể, không phải là sử dụng một lần mà là phóng các tàu vũ trụ nhỏ theo bầy, sẽ bao gồm các vệ tinh cho nhiều mục đích khác nhau - liên lạc, chuyển tiếp, cảm biến bề mặt trái đất ở các dải bước sóng khác nhau, các biện pháp đối phó điện tử, chỉ định mục tiêu, v.v. Điều này sẽ mở rộng đáng kể khả năng tiến hành chiến tranh không tiếp xúc.
Nếu thu nhỏ hóa trở thành một trong những xu hướng chính trong việc phát triển tàu vũ trụ quân sự, thì dự báo về sự gia tăng thị trường vệ tinh quân sự sẽ thất bại. Ngược lại, nó sẽ giảm về mặt tiền tệ. Tuy nhiên, các tập đoàn hàng không vũ trụ sẽ cố gắng không bỏ lỡ lợi nhuận và làm chậm lại các đối thủ cạnh tranh quy mô nhỏ. Ở Nga điều này đã đạt được. Các nhà sản xuất vệ tinh hạng nặng vận động hành lang để Viện Nghiên cứu Thiết bị Vũ trụ Nga cấm chế tạo tàu vũ trụ. Bây giờ người ta lại bàn tán về việc phóng vệ tinh nano TNS-2, vốn đã sẵn sàng cách đây XNUMX năm.
Nhu cầu về tàu vũ trụ hạng nặng, tiêu tốn nhiều năng lượng trên quỹ đạo Trái đất thấp tiếp tục giảm. Hơn nữa, thiết bị trên mặt đất của người dùng ngày càng trở nên nhạy bén và tiết kiệm hơn.
Các vệ tinh hạng nặng phần lớn sẽ vẫn là công trình dành riêng cho các nhà khoa học. Kính viễn vọng không gian, thiết bị chụp ảnh có độ phân giải cao và trạm tự động nghiên cứu các hành tinh sẽ tiếp tục được sản xuất và phóng vì lợi ích của toàn nhân loại.
Các chương trình quốc gia sẽ bắt đầu tập trung vào tàu vũ trụ rẻ hơn, phù hợp để sản xuất hàng loạt và sử dụng trong hoạt động. Ví dụ về máy bay không người lái bất ngờ được đưa vào hệ thống chiến đấu của các nước phát triển đã thuyết phục rõ ràng điều này. Theo nghĩa đen, một thập kỷ là đủ để các UAV tấn công và trinh sát có chỗ đứng trong Lực lượng Không quân Hoa Kỳ và các đồng minh. Không còn nghi ngờ gì nữa, đến năm 2020, diện mạo của các chòm sao trên quỹ đạo sẽ thay đổi hoàn toàn. Toàn bộ đám vệ tinh pico và nano sẽ xuất hiện.
Bây giờ chúng ta đang nói về các vệ tinh nữ nặng tới 100 g, nếu máy tính được thu nhỏ lại bằng kích thước của đồng hồ đeo tay thì các vệ tinh có kích thước tương tự sẽ sớm xuất hiện.
tin tức