Техника

Техника

наука

Космонавтика

оглавление

ОСНОВНЫЕ ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ КОСМОНАВТИКИ В РОССИИ

НЕОБХОДИМОСТЬ ДВОЙНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КОСМОСА

В настоящее время все большее число государств приходит к пониманию важности использования космического пространства для решения задач национальной безопасности и социально-экономического прогресса и в связи с этим в тех или иных формах активизирует свою космическую деятельность. И хотя космический потенциал России позволяет говорить о ее полноправном месте в ряду ведущих космических держав, уже сегодня возникла потенциальная опасность ее отставания в рассматриваемой сфере деятельности. Этот факт обусловлен особенностями современного этапа развития космонавтики в России, для которого характерны существенное снижение государственного финансирования космической отрасли, отсутствие устойчивого места России в международной космической кооперации, деформация военно-промышленного комплекса России, который в течение долгих лет являлся источником передовых технических и технологических достижений отечественной космонавтики, что, в свою очередь, определялось в значительной степени ее военной ориентацией.

Космонавтика в России так же, как и в других странах, выросла в условиях приоритетного использования всех ее достижений для нужд укрепления обороноспособности страны. В дальнейшем совершенствование космических средств, удешевление их производства и эксплуатации, резкое повышение технических характеристик привели к повышению экономической эффективности их использования. В свою очередь, это привело к бурному развитию гражданской ветви космических средств,которая по некоторым своим направлениям достигла не только самоокупаемости, но и чисто коммерческой целесообразности развития.

В этой связи необходимо отметить, что гражданской составляющей космической деятельности до начала 1990-х гг. уделялось значительно меньше внимания как в отношении финансирования,так и в отношении организации эффективного взаимодействия с военной составляющей в интересах наиболее эффективного использования совокупного космического потенциала для решения различных задач. Последний факт был обусловлен рядом причин, важнейшими из которых являются:

  • уровень финансирования, позволяющий в мирное время создавать избыточные по составу орбитальные группировки военного назначения, делал в общем случае неактуальным рассмотрение вопроса использования гражданских систем для решения задач обеспечения обороны и безопасности государства;
  • принцип постоянной боеготовности военного космоса не позволял эффективно использовать избыточный состав военных космических систем в мирное время для решения гражданских задач, что, в свою очередь, приводило к возникновению невостребованного космического потенциала (по ряду оценок он составлял от 30 до 70 %).

Самостоятельность развития военных и гражданских систем в значительной степени искусственна, поскольку основным определяющим их облик требованием является приспособленность к условиям эксплуатации в космическом пространстве. Понимание целесообразности создания космических систем двойного назначения пришло только сейчас. Двойное назначение предполагает проектирование системы с учетом ее применения для решения как гражданских, так и военных задач. Понятно, что в общем случае стоимость одного КА, способного решать оба типа задач, будет выше, чем стоимость чисто военного или чисто гражданского, но заведомо ниже, чем двух КА, вместе взятых.

Проблема "разрыва" военного и гражданского космоса с точки зрения их совместного применения для решения широкого круга задач не является уникальной проблемой России. Так, в США это привело к неоправданному удорожанию военных разработок за счет снижения уровня доступа военного сектора к быстро развивающимся в отдельных областях коммерческим технологиям в сочетании с затруднениями в использовании в гражданском секторе результатов объемных государственных инвестиций в военные сферы. Помимо этого, обозначилась тенденция к снижению конкуренции в области военных НИОКР за счет снижения числа потенциальных заказчиков вследствие объединения фирм, деятельность которых связана с военными заказами (по сравнению с 1985 г. в области производства ракет-носителей их число снизилось на 25 %,в области производства космических аппаратов - на 25 %, двигательных установок - на 38 %, боевых ракет - на 57 %, средств разведки - на 40 %).

Опасность такого разрыва достаточно своевременно была оценена, и в США были отработаны механизмы передачи информации, полученной от военных космических систем, гражданским ведомствам также механизмы привлечения гражданских и коммерческих космических систем для решения военных задач. Так, гражданские системы широко используются военными ведомствами прежде всего путем аренды каналов коммерческих спутников связи. Министерство обороны США получает также большой объем информации от гражданских спутников разведки природных ресурсов Земли, геодезии и метеорологии, использует более 20 % информации, получаемой от американской системы Landsat, дополняя ее информацией от ИСЗ дистанционного зондирования Spot (Франция) и Mos (Япония). Картографическое управление министерства обороны США является вторым после министерства сельского хозяйства ведомством по числу закупаемых снимков, полученных с КА разведки природных ресурсов. Было также организовано взаимодействие ведущих координаторов разработки новых технологий военных и гражданских ведомств (DARPA, НАС А и др.) в форме совместных проектов (проект TRP) и двусторонних соглашений о координации работ в области новых технологий (соглашение между НАСА и Космическим командованием ВВС, заключенное в феврале 1997 г.). США занимают лидирующее положение по использованию военных космических систем в гражданских целях и коммерческих спутников в военных целях, существенно снижая таким путем общие расходы на космическую деятельность. Другие страны главным образом получают выигрыш за счет широкого использования коммерческих спутников в интересах вооруженных сил.

В России буквально с каждым днем обостряется проблема интеграции военного и гражданского космоса. Если в США эта проблема при полном понимании ее причин и важности решается целенаправленно и планомерно, в нашей стране она в значительной степени окрашена борьбой за выживание космических предприятий, которые вынуждены заниматься распродажей (зачастую бесконтрольной) высоких космических технологий либо предоставлением услуг, связанных с космической деятельностью. Если первая составляющая часто приводит к утечке высоких космических технологий за рубеж, то в рамках второй составляющей рядом предприятий космической отрасли России (такими, как ГКНПЦ им. М.В. Хруничева,и др.) уже сегодня накоплен положительный опыт применения космических средств, ранее разработанных по заказам Министерства обороны, в гражданской сфере, в том числе на международном рынке космических услуг на коммерческой основе. Однако действительно эффективная интеграция военного и гражданского космоса в интересах развития космического потенциала России невозможна без выявления объективных проблем двойного применения космических средств и разработки на этой основе взаимосвязанных путей их решения. При этом само толкование термина "двойное применение" должно включать не только применение военных космических систем (технологий) для решения гражданских задач, но и применение гражданских космических систем (соответствующих технологий) для решения задач обороны и безопасности. Как уже отмечалось, облик любой космической системы прежде всего диктуется условиями работы в космосе, а не ее предназначением для решения военных или гражданских задач. Это означает, что существует принципиальная возможность расширения области использования уже существующих космических систем.

Сложившийся к началу XXI в. взгляд на области применения космических средств позволяет сразу же приступить к оптимизации номенклатуры отечественных космических систем и комплексов, имея в виду сокращение ее размерности. С целью оптимизации номенклатуры космических систем (комплексов) в рамках Федеральной космической программы уже предусмотрена государственная поддержка и долевое финансирование космических систем и средств двойного назначения и двойного применения, которые, несомненно, найдут свое продолжение в XXI в. При этом под средствами двойного назначения будем понимать космические комплексы (системы) и технику наземных объектов космической инфраструктуры, специально создаваемые для решения как военных, так и гражданских задач. Под средствами двойного применения будем понимать космические комплексы (системы) и технику наземных объектов космической инфраструктуры, создаваемые специально для решения только военных или только гражданских задач и используемые (которые могут быть использованы) для решения задач в смежной (соответственно гражданской или военной) области. К началу XXI в. уже сложилась практика использования по двойному назначению отечественных космических средств и систем. Так, космическая система связи "Альтаир", создаваемая в интересах решения оборонных задач, изначально должна была решать также и задачу обеспечения бесперебойной связи комплекса "Мир" с Центром управления полетом. Такое использование космической системы по двойному назначению было задумано еще в конце 1970-х - начале 1980-х гг. К настоящему времени двойное назначение космических средств приобрело свой юридический статус в виде соглашения между двумя ведомствами (Минобороны и Росавиакосмосом), основные положения которого направлены на совместное финансирование разработки и эксплуатации следующих систем (работ):

  • "Луч" - космический комплекс глобальной космической ретрансляционной системы с космическим аппаратом на геостационарной орбите;
  • "Ресурс-ДК" - космическая система оптико-электронного наблюдения;
  • "Комета", "Барс" - космические комплексы картографирования;
  • ГЛОНАСС - космическая навигационная система;
  • "Надежда-М" - космическая система навигации и определения объектов, терпящих бедствие.

Одним из реальных путей сохранения возможностей использования орбитальных средств для решения военных задач является максимальное привлечение орбитальных средств гражданского назначения. Использование гражданских КА связи, наблюдения, координатно-временного, гидрометеорологического обеспечения и других для решения военных задач является одной из основных тенденций военно-космической деятельности в мире. Пользователям военного и других силовых ведомств в рамках гражданских систем спутниковой связи в настоящее время могут быть предоставлены каналы магистральной и зональной связи (абонирование на постоянной или временной основе) через КА связи. При этом возможна организация так называемой выделенной (ведомственной) сети по технологии VSAT (связь с использованием земных станций с антенной малой апертуры), в которой через ретрансляционный ствол обеспечивается радиальная двухсторонняя связь узловой станции с группой абонентов. Для оперативного информационного обеспечения в труднодоступных районах могут использоваться перевозимые абонентские станции спутниковой связи.

Перевозимая станция спутниковой связи фирмы Crosna
Перевозимая станция спутниковой связи фирмы Crosna

По стволам телевизионного вещания через КА (типа "Горизонт" и "Экспресс") могут быть уже сейчас переданы на станции типа "Москва" (диаметр антенны 2,5 м) топографические и электронно-цифровые карты местности, синоптические карты и другие видовые документы. И в XXI в. эти возможности будут существенно расширяться. В более отдаленной перспективе с помощью перспективных КА передачи данных типа "Зеркало" может быть организована передача данных большого объема либо непосредственно с КА, либо путем ретрансляции с наземных пунктов приема информации. Для установки целевой аппаратуры уже сейчас может использоваться платформа "Экспресс-М" (срок активного существования около 10 лет, энергообеспечение около 5,5 кВт), разработанная в ходе реализации гражданских проектов, в том числе и по заказам зарубежных партнеров, а в дальнейшем - ее модификации.

Для организации защищенных каналов связи через гражданские космические системы может быть использовано шифрование информации на уровне пользователей, которое обеспечивает возможность независимой от других абонентов защиты данных на требуемом уровне для группы пользователей сети. При этом в рамках выделенных полос частот военными потребителями услуг связи может быть реализован "размен" пропускная способность - степень шифрования. В настоящее время указанные задачи могут решаться на базе развернутых на геостационарной орбите КА связи типа "Галс" и "Экран" с использованием мобильных приемопередающих станций,имеющих диаметр антенны 1,5...4 м, с выходной мощностью передатчика 200..500 Вт и индивидуальных приемных установок с диаметром антенны 0,45...1 м. С использованием КА НТВ может быть обеспечена привязка данных наблюдения к цифровым картам местности.

КА связи типа Галс
КА связи типа "Галс"

В интересах гидрометеорологического обеспечения потребителей из числа силовых министерств традиционно используются средневысотные КА типа "Метеор-2(3)" и КА "Электро" на ГСО. Указанные аппараты обеспечивают глобальное непрерывное наблюдение при относительно низкой (хуже 0,5 км) разрешающей способности измерительной аппаратуры. Возможен сброс данных на автономные пункты приема информации. В настоящее время функционируют около 50 автономных пунктов приема информации (АППИ) с этих аппаратов в системе Росгидромета и примерно 80 АППИ в сети Министерства обороны.

Технологии, заложенные при создании КА "Электро", позволят наблюдать облачность, определять направление и скорость приземного ветра, вертикальные профили температуры и влажности для обеспечения повседневной деятельности вооруженных сил и применения систем высокоточного оружия. Возможности бортового ретрансляционного комплекса КА типа "Электро" позволят организовать прием данных непосредственно с КА или из центров обработки информации на малогабаритные мобильные терминалы с диаметром антенны 1,5 м,а в перспективе - и менее. Все космические аппараты дистанционного зондирования Земли в определенной степени могут привлекаться для решения военных задач наблюдения. Задачи оперативного наблюдения могут решаться КА оптико-электронного наблюдения (типа "Ресурс-01", обеспечивающего разрешение бортовой аппаратуры в видимом диапазоне 25x35 м, и др.). Задачи неоперативного наблюдения могут решаться КА фотонаблюдения (типа "Ресурс-Ф1М" с разрешающей способностью 5...8 м) и разрабатываемым КА "Ресурс-ДК" с разрешением 2...3 м в видимом и ИК-диапазонах.

Полезными для обеспечения деятельности Минобороны России могут быть следующие разрабатываемые в рамках космической программы России орбитальные средства гражданского назначения:

  • КА связи типа "Экспресс" - для организации фиксированной связи и передачи данных;
КА связи типа Экспресс
КА связи типа "Экспресс"
  • КА связи типа "Ямал-200, -300" - для организации фиксированной и подвижной связи;
  • КА связи типа "Триада" - для организации подвижной спутниковой связи с использованием КА на геостационарной, высокоэллиптической и сред невысотной орбитах;
  • КА связи типа "Гонец" - для организации персональной спутниковой связи и передачи данных в интересах различных сфер государственной деятельности;
  • КА наблюдения типа "Океан-О" - для организации оперативного наблюдения Мирового океана и ледовой обстановки;
  • КА наблюдения типа "Ресурс-01" - для организации всепогодного наблюдения морской поверхности, ледовой обстановки, гидрометеорологического обеспечения;
КА наблюдения серии Ресурс
КА наблюдения серии "Ресурс"
  • А метеонаблюдения типа "Метеор-3М" - для организации оперативного получения глобальной гидрометеорологической информации в целях прогноза погоды, контроля озонового слоя и радиационной обстановки в околоземном космическом пространстве;
  • КА метеонаблюдения типа "Электро" - для организации получения изображений облачности и подстилающей поверхности Земли в экваториальных и средних широтах, проведения гелиогеофизических измерений, сбора и ретрансляции гидрометеорологической и служебной информации.

Каковы же, на наш взгляд, первоочередные проблемы, относящиеся к рассматриваемой области и которые при игнорировании необходимости их решения могут сыграть негативную роль в развитии космонавтики XXI в.? Условно подразделяя всю совокупность проблем на организационные и технические, первоначально остановимся на основных организационных проблемах, среди которых необходимо выделить следующие.

Отсутствие эффективного механизма формирования единой государственной политики использования космоса, основанной на всестороннем учете интересов государства в различных сферах (оборонной, экономической, социальной и др.) и находящей свое выражение в единой космической программе, обеспечивающей наиболее эффективное использование выделяемых финансовых средств. Для решения этой проблемы целесообразно создание органа, подобного американскому Национальному совету по космосу, координирующему космическую деятельность гражданских и военных ведомств на основе соответствующей законодательной базы и директив президента. Этот орган также должен обеспечивать государственную поддержку предприятий и организаций, участвующих в разработке и создании космических средств двойного назначения, включая особый режим налогообложения, льготные механизмы кредитования. Одним из основных результатов деятельности такого органа может стать Программа создания космичест ких систем двойного назначения, охватывающая широкий круг вопросов.

Организация эффективного взаимодействия субъектов космической деятельности, в свою очередь, невозможна без разработки нормативно-правовой базы, в полной мере регулирующей вопросы создания космических средств и технологий двойного назначения. Основу нормативно-правовой базы должны составлять правовые акты, разрабатываемые в развитие Закона РФ "О космической деятельности". Среди этих документов ведущая роль должна принадлежать документу, определяющему порядок взаимодействия Росавиакосмоса, Министерства обороны и других заинтересованных ведомств на этапах разработки и создания космических средств двойного назначен.

Обсуждение перспектив двойного использования космоса в XXI в.
Обсуждение перспектив двойного использования космоса в XXI в. (академик В.Ф. Уткин (справа) и В.А. Меньшиков)

В нем в обязательном порядке должны быть отражены такие ключевые аспекты взаимодействия, как организация финансирования работ (в том числе долевого) по созданию космических средств двойного назначения с учетом перспектив их возможного использования, установление четкого порядка разрешения финансовых вопросов между субъектами космической деятельности; порядок допуска различных структур (в том числе коммерческих) к работам по созданию космической техники двойного назначения, в первую очередь в интересах исключения утечки информации и передовых технологий; порядок развертывания и приема космических систем, комплексов и средств в эксплуатацию.

Немаловажную проблему также представляют разработка и реализация механизмов организации применения космических сиетем двойного назначения в различных условиях, обеспечивающих эффективное решение задач распределения ресурса космических систем при наличии ограничений на него (в случае космических средств наблюдения, связи и т.д.); планирования применения космических систем; приема информации от космических систем, ее обработки и хранения; доведения космической информации (услуг) до потребителей и ее распространения на рынке (включая экспертизу информации от космических средств наблюдения на предмет наличия в ее составе сведений о режимных объектах); финансово-экономической деятельности в ходе эксплуатации космических систем (расчеты с потребителями, распределение прибыли, покрытие эксплуатационных расходов и т.д.).

К основным техническим проблемам создания (-космических систем двойного назначения можно отнести необходимость кардинального совершенствования наземной космической инфраструктуры как с точки зрения ее структуры, так и с точки зрения технического оснащения объектов. С учетом существующего состояния наземной инфраструктуры в качестве ее основы целесообразно рассматривать соответствующую территориально распределенную систему объектов Министерства обороны. Однако к настоящему времени ее структура не в полной мере обеспечивает эффективное решение всего комплекса задач двойного применения космических систем, а соответствующие технические средства, составляющие основу компьютерных систем обработки, хранения и передачи информации, морально устарели и требуют кардинальной модернизации, что должно быть учтено в ходе создания систем двойного назначения. Для скорейшего решения рассмотренной проблемы необходимы совершенствование наземной космической инфраструктуры с учетом задач двойного применения космических систем на основе разработки ее рациональной адаптивной структуры и предложений по этапности развития; создание наземной инфраструктуры высокооперативных средств запуска КА; определение состава и тактико-технических характеристик аппаратуры приема, обработки и доведения информации, ее разработка и принятие в эксплуатацию, включая мобильные и малогабаритные терминалы приема и обработки информации, мобильные средства управления КА; совершенствование и внедрение методов и средств бортовой и наземной обработки информации, основанных на современных информационных технологиях; внедрение перспективных технологий управления КА на базе космических систем ретрансляции и навигации.

Особое место в ряду рассматриваемых проблем занимает проблема разработки широкоспециализированных КА космических систем двойного назначения. Ее сущность состоит в различии (зачастую существенном) тактико-технических требований, предъявляемых к бортовой аппаратуре КА, используемой для решения различных целевых задач. В то же время очевидна экономическая нецелесообразность установки на борту К А аппаратуры, используемой для решения всей совокупности задач двойного применения космической системы. Решение этой проблемы видится в разработке и создании КА на основе унифицированных орбитальных платформ с модульным принципом комплектации бортовой аппаратуры, характеристики которых обеспечивают высокую оперативность их подготовки к запуску.

Следующая проблема связана с разработкой оптимальных структур космических систем двойного назначения. Сущность этой проблемы определяется различием оптимальных структур космических систем, синтезированных в интересах монопольного решения каждой отдельной группы задач, решаемых космической системой двойного назначения. С учетом этого возможны два пути решения этой проблемы. Первый путь предусматривает синтез структуры системы двойного назначения на основе решения многокритериальной задачи,дающей в итоге структуру, которая является оптимальной в "среднем" для решения всей совокупности задач с учетом их значимости. Второй путь предусматривает создание космической системы с адаптивной структурой, обеспечивающей наиболее эффективное решение актуальных задач на рассматриваемых интервалах времени, а также механизма адаптации структуры при изменении обстановки. На наш взгляд, второй путь решения рассмотренной проблемы является предпочтительным, однако его реализация влечет за собой ряд дополнительных технических проблем, рассмотренных выше (эти проблемы связаны, в первую очередь, с созданием мобильных средств приема и обработки информации и управления КА, высокооперативных средств запуска КА, сокращением сроков подготовки КА к применению по целевому назначению).

В заключение необходимо отметить, что рассмотренный круг проблем, связанных с созданием и эффективным применением космических систем двойного назначения, не претендуя на абсолютную полноту, может быть принят в качестве основы при разработке приоритетных направлений деятельности органов, участвующих в космической деятельности России, включая проведение соответствующих научных исследований. Только детальное исследование рассмотренных проблем, научное обоснование путей их решения и их реализация в процессе разработки конкретных космических программ двойного назначения могут создать предпосылки для максимального использования потенциала космической отрасли России и эффективного развития отечественной космонавтики в условиях рыночной экономики и ограниченного государственного финансирования.





Авиация и космонавтика, вооружения, hi-tech, открытия, концепции и изобретения...

Наука, техника, изобретения © 2009-