Главная » 2022»Октябрь»22 » Был запущен первый спутник российского аналога Starlink — системы «Сфера». Обзор амбициозной российской космической программы.
22.10.2022 23:59
Был запущен первый спутник российского аналога Starlink — системы «Сфера». Обзор амбициозной российской космической программы.
Сегодня был запущен «Скиф-Д» — демонстрационный космический аппарат для широкополосного доступа к сети Интернет, который стал первым спутником, запущенным в рамках программы «Сфера». Это проектируемая российская глобальная многофункциональная инфокоммуникационная спутниковая система, создаваемая в рамках одноимённой федеральной целевой программы. Вместе со «Скиф-Д» было также запущено три спутника «Гонец-М». Ещё это был первый запуск российской ракеты-носителя (РН), где на всех компонентах ракеты использовался нафтил.
В статье рассказано не только про сам запуск, но и про программу «Сфера», её перспективы, проблемы, а также про её конкурентов.
Запуск был совершён с помощью РН «Союз-2.1б» с площадки 1С космодрома Восточный 22 октября 2022 года в 22:57 по московскому времени, для вывода спутников на целевую орбиту использовался разгонный блок «Фрегат». РН отработала в штатном режиме, разгонный блок отделился от третьей ступени ракеты и в настоящее время выводит спутники на заданные орбиты. Это был 18-й пуск российской ракеты-носителя в 2022 году, в том числе первый — с космодрома Восточный. Для «Союза-2.1б» данный полет стал 59-м, для семейства «Фрегатов» — 111-м в истории.
В этом запуске впервые на всех компонентах РН использовался нафтил (РГ-1), раньше его использовали лишь на верхних ступенях ракет. Несмотря на громкие заявления некоторых СМИ и блогеров, в нафтиле нет ничего принципиально нового. Это углеводородное топливо на основе керосина, причём последний в его составе проходит принципиально новый цикл очистки. По сравнению с керосином визуально он более плотный, бесцветный и прозрачный. Нафтил относится к четвёртому классу опасности так же, как и, например, дизельное топливо и бензин, содержит меньше токсичных ароматических соединений, поэтому при работе с этим топливом используется стандартные средства индивидуальной защиты, практически такие же, как при заправке автомобиля, к примеру. Соответственно, нафтил обладает лучшей экологичностью. Впрочем, есть ещё одна причина перехода на новое топливо — истощение Анастасиевско-Троицкого нефтегазового месторождения в Краснодарском крае. Единственный изготовитель нафтила — «Ангарская нефтехимическая компания» — дочернее предприятие корпорации «Роснефть».
Запущенные сегодня аппараты: «Гонец-М» (слева) и «Скиф-Д». Иллюстрация. Credit: Госкорпорация «Роскосмос»/Колпаксиди А. П.
Как уже указывалось выше, в космос было отправлено 4 спутника: «Скиф-Д» и 3 аппарата серии «Гонец-М». Последние являются спутниками второго поколения российской многофункциональной системы персональной спутниковой связи «Гонец». Это аппараты массой около 280 кг и энергопотреблением порядка 200 Вт, срок активного существования — 5 лет. Запуск первого спутника серии «Гонец-М» был осуществлён в 2005 году, пропускная способность составляет несколько десятков килобит в секунду. Да, хоть система «Гонец» и уступает своим зарубежным аналогам, она до сих пор активно используется. Кстати, планируется, что в будущем «Гонец», как и многие другие российские спутниковые системы, войдёт в «Сферу», но об этом далее.
Один из спутников «Гонец-М» во время сборки.Credit: Госкорпорация «Роскосмос»/«Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнёва.
«Скиф-Д», как уже было указано ранее, является демонстрационным космическим аппаратом для широкополосного доступа к сети Интернет, который стал первым спутником, запущенным в рамках программы «Сфера». Это аппарат с массой около 200 кг и энергопотреблением порядка 250 Вт. Он будет работать на орбите с высотой около 8070 км с полярным наклонением 90°, Предполагаемый срок службы составляет 3 года.
Орбита «Скиф-Д» является довольно необычной для российской космонавтики, её выбор обусловлен следующими причинами. Во-первых, возможностью обслуживания северных широт, недоступных для традиционных спутников на геостационарной орбите. Во-вторых, необходимостью относительно небольшого количества спутников для устойчивого обслуживания территории России. В-третьих, оптимальным балансом между высотой орбиты, временем видимости космических аппаратов для абонента и количеством спутников, необходимых для обслуживания России». Но у такой орбиты есть и серьёзные минусы: более высокая задержка (пинг) и необходимость использования более мощных и, следовательно, дорогих наземных терминалов связи.
«Скиф-Д» во время сборки.Credit: Госкорпорация «Роскосмос»/«Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнёва.
Все аппараты были построены компанией «Информационные спутниковые системы» имени академика М.Ф. Решетнева, входящей в состав в Госкорпорации «Роскосмос».
Но что за программа «Сфера»? Это проектируемая российская глобальная многофункциональная инфокоммуникационная спутниковая система, создаваемая в рамках одноимённой федеральной целевой программы. Планируется, что «Сфера» будет состоять из более чем 630 аппаратов: около 330 спутников связи, 50 спутников навигации и 250 аппаратов дистанционного зондирования Земли. Точный состав группировки пока неизвестен, разные источники указывают разные данные. Фактически в «Сферу» должны будут войти различные действующие и проектируемые космические системы России. Основная ставка при разработке системы делается на связь: «Сфера» будет предоставлять широкополосный доступ в сеть Интернет для 50 миллионов пользователей, в том числе в рамках концепции «Интернета вещей». Также «Сфера» обеспечит специальную связь — президентскую, правительственную и ведомственную.
«Сфера» создаётся в первую очередь для внутреннего использования, есть перспектива использования системы в дружественных России странах.
«Сфера» является развитием проекта «Эфир», который позже был ею поглощён. Первые работы по «Эфиру» начались в 2015 году, этот проект был гораздо более всеобъемлющим: предполагалось создание всероссийской системы связи, для чего требовалось использование множества спутников на различных орбитах, сотовые сети и атмосферные летательные аппараты — электросамолёты-беспилотники, способные месяцами летать на большой высоте. В июне 2018 года было объявлено о работе по системе «Сфера», была начата одноимённая федеральная целевая программа. В «Сферу» должны войти как существующие проекты — навигационная система ГЛОНАСС, телевещательная «Экспресс», система спутниковой связи «Гонец», так и новые — система спутниковой связи «Экспресс-РВ», глобальная система передачи данных для интернета вещей «Марафон», система ретрансляции «Луч», среднеорбитальная система широкополосного доступа в интернет «Скиф» и система связи «Эфир». Однако позже «Эфир» был исключён из программы «Cфера», но зато в её рамках предусмотрели развитие геостационарной группировки «Ямал», принадлежащей АО «Газпром космические системы» и создание нескольких спутниковых группировок для целей оптического и радиолокационного зондирования Земли.
В бюджете на 2020—2021 годы выделено на развёртывание «Сферы» более 10 млрд рублей, с 2022 по 2024 будет выделяться по 7 млрд ежегодно, а с 2024 будет выделяться по 10 млрд рублей ежегодно.
Впрочем, создание «Сферы» явно буксует. 2 ноября 2020 года президент России Владимир Владимирович Путин потребовал от «Роскосмоса» объяснить задержку программы. Его тогдашний глава Дмитрий Олегович Рогозин обвинил в проблемах правительство. В декабре 2020 года тогдашний вице-премьер Юрий Иванович Борисов, который в июле 2022 года сам возглавил «Роскосмос», ответил на эту претензию Рогозина, заявив, что при общем сокращении бюджета в условиях пандемии сокращение бюджета «Роскосмоса» составило 10 % на ближайшую трёхлетку — оставшись таким образом примерно на уровне объёма прошлых лет. При этом Борисов отметил низкую эффективность управления «Роскосмоса»: у Госкорпорации один из самых худших показателей по освоению уже выделенных бюджетных средств и некачественное планирование. При этом отсутствовала даже чёткая концепция «Сферы», не говоря уже про подробный план реализации проекта с «дорожной картой», с описанием результатов и зафиксированными сроками на весь программный период.
«Сфера» — не единственная подобная создаваемая система. Если рассматривать её важнейший аспект — связь и широкополосный доступ к сети Интернет — то у неё есть очень серьёзные конкуренты. Рассмотрим их поближе. Нужно отметить, что спутниковый Интернет появился в 90-е, но старая концепция предполагает слишком низкую скорость для текущих нужд, высокую задержку, наличие более дорогих и часто громоздких терминалов. Поэтому будут рассмотрены именно те проекты, которые предоставляют или планируют предоставлять широкополосный доступ к сети Интернет с высокой скоростью и низкой задержкой.
Самым известным аналогом «Сферы» является, конечно же, Starlink компании SpaceX, директором которой является небезызвестный миллиардер Илон Маск. Эта система добилась наибольших успехов, её развёртывание началось в 2019 году и продолжается до сих пор. На орбиту было запущено уже более 3000 (!) спутников Starlink первого поколения, их запуск осуществляется 2-3 раза в месяц пачками по 60 штук с помощью РН Falcon 9. Всего же SpaceX подала заявку на 12 000 аппаратов! Группировка работает на орбитах с высотой от 540 до 570 км, что позволяет значительно уменьшить задержку и мощность наземных терминалов связи, но требует большего числа спутников для покрытия поверхности Земли. Впрочем, в последнем тоже есть плюсы: на один спутник приходится меньше абонентов и его каналы меньше перегружаются, а сама группировка устойчива к поломкам отдельных спутников.
В мае этого года компания отчиталась регулятору о 400 000 активных пользователей Starlink по всему миру, и их число продолжает стремительно расти. Несмотря на рост числа абонентов и, что закономерно, нагрузки на сеть, Starlink продолжает показывать чудеса скорости для спутникового Интернета. Об ощутимом увеличении скорости в мае начали заявлять жители США, а один из абонентов из штата Висконсин зафиксировал скорость интернет-соединения в 301 мегабит в секунду. И всё это при крайне маленькой для спутникового Интернета задержке, которая иногда доходит до 20 мс. Для доступа к Starlink нужны специальные терминалы, они, кстати, используют фазированную антенную решётку (ФАР). Это второй подобный гражданскийтерминал с ФАР и первый коммерчески успешный. В западных странах первые терминалы Starlink уже начинают ставить на авиалайнеры, морские суда, поезда и автобусы дальнего следования, благодаря чему на их борту появляется высокоскоростной доступ к Интернету.
Сейчас Starlink доступен для подключения уже в 32 государствах, при этом во многих странах система пока доступна лишь на части их территории. Это связано с ограничениями спутников первого поколения, которым в радиусе 900 км от них нужны базовые станции на Земле (их созданием занимается Google). Второе поколение спутников лишено этих недостатков.
На территории таких стран, как Россия, Белоруссия, Китай, Афганистан, Сирия, Иран, Куба, Венесуэла и КНДР доступность Starlink не предусмотрена компанией SpaceX и зачастую невозможна легально в соответствии с законодательством этих стран, хотя технически возможно подключение.
Из-за успеха Starlink о проекте очень часто говорят в СМИ. Многие критикуют проект из-за большого числа аппаратов, что усугубляет проблему космического мусора. Для решения этой проблемы SpaceX создала систему автоматического сведения старых спутников с орбиты. Также они могут мешать астрономическим наблюдениям. К удивлению многих, в том числе и инженеров SpaceX, эти маленькие аппараты оказались ярче многих других спутников, при этом их много. И несмотря на все попытки уменьшить яркость, они всё ещё могут создавать проблемы для чувствительных телескопов. Но не всё так плохо: спутники лишь отражают свет, поэтому заметны для земных приборов только когда они освещаются Солнцем, т. е. не всегда.
В России стали активно говорить о Starlink после того, как SpaceX передала Украине терминалы связи и начала обеспечивать доступ к сети Интернет, что активно используется Вооружёнными силами Украины.
Спутники Starlink второго поколения будут запускаться с помощью создаваемой сейчас компанией SpaceX сверхтяжёлой РН Starship. Их пропускная способность будет значительно больше, чем у спутников первого поколения, между аппаратами будет использоваться лазерная связь, а мощности и чувствительности приёмопередатчиков будет хватать для обеспечения доступа к сети Интернет с помощью обычных смартфонов напрямую, без модификаций и дополнительных девайсов.
Ещё одним конкурентом «Сферы» является сеть OneWeb, развёртываемая одноимённой компанией. Последняя, кстати, чуть было не обанкротилась в 2020 году, а в июле этого года начала процесс слияния с французской компаний Eutelsat, которая является одним из лидеров на рынке услуг спутниковой связи. У OneWeb отсутствуют абоненты, так как орбитальная группировка ещё только формируется и тестируется. На сегодня запущено уже 428 спутников из запланированных 648, они находятся на орбите с высотой 1200 км. Кстати, немало спутников сети было запущено с помощью российских РН, но в марте текущего года «Роскосмос» отказался от дальнейшего сотрудничества, так как OneWeb не подтвердила, что сеть не будет использоваться в военных целях западных стран. Стоит отметить, что новый контракт на запуск спутников был заключён с компанией SpaceX — главным конкурентом OneWeb.
О создании спутниковых сетей, способных предоставить широкополосный доступ к сети Интернет, также заявляли в компаниях Amazon (проект Kuiper), Samsung, Boeing и Meta Platforms Inc. (до ребрендинга в 2021 году — Facebook; запрещённая в России экстремистская организация). Все проекты этих компаний находятся на начальных стадиях разработки. Также есть китайские проекты Hongwan и NSIP, о них известно мало и они создаются по большей части для внутренних нужд.
