التصغير هو اتجاه جديد في الملاحة الفضائية
الساتل البريطاني STRaND-1. المصدر: www.ubergizmo.com
ستصبح الأقمار الصناعية النانوية قريبًا جزءًا من أنظمة القتال على قدم المساواة طائرات بدون طيار
تم نشر تقرير مع توقعات تجارية لتطوير سوق الأقمار الصناعية العسكرية العالمية في الولايات المتحدة. في عام 2012 ، قُدرت هذه الشريحة من صناعة الفضاء بنحو 11,8 مليار دولار ، ويعتقد مؤلفو التقرير أنها ستنمو بنسبة 3,9٪ سنويًا. وفي عام 2022 ستصل إلى 17,3 مليار دولار.
وتجدر الإشارة إلى أن التنبؤات طويلة المدى في مجال الملاحة الفضائية كانت دائمًا ، بعبارة ملطفة ، غير موثوقة. يتأثر تطور الصناعة بشدة بالسياسة والاقتصاد. غالبا ما يعتمد تمويل المشاريع على طموحات قيادة الدولة. وحتى في كثير من الأحيان - من حالة الاقتصاد. في أوقات الأزمات ، يبدأون في الادخار على البرامج الأكثر تكلفة مع دورة عائد طويلة الأجل. وأسهل طريقة للعزل هي الإنفاق الغامض على الفضاء.
لكن في الآونة الأخيرة ، غزا عامل تأثير أقوى رواد الفضاء - التغيير السريع للأجيال التكنولوجية. الآن لم يعد من الممكن تمديد مصطلح إنشاء مركبة فضائية (AK) لمدة 10-15 سنة ، والتي كانت هي القاعدة. خلال هذا الوقت ، يمكن للجهاز أن يصبح قديمًا ، دون البدء في العمل. حدث شيء مشابه مع أقمار الاتصالات الثقيلة في نهاية القرن العشرين. خطوط الاتصال بالألياف الضوئية ، التي شبكت العالم بأسره في وقت قصير ، جعلت الاتصالات بعيدة المدى عامة ورخيصة وموثوقة. ونتيجة لذلك ، لم يكن هناك طلب على العشرات من أجهزة الإرسال والاستقبال عبر الأقمار الصناعية ، مما تسبب في خسائر كبيرة.
أدى التغيير السريع للأجيال التكنولوجية إلى تطوير الاتجاهات الرئيسية في تصميم وتصنيع المركبات الفضائية - وهذا هو التصغير والنمطية والكفاءة. تصبح الأقمار الصناعية أصغر حجمًا ووزنًا ، وتتطلب استهلاكًا أقل للطاقة ، ويتم استخدام العناصر والتركيبات الجاهزة في التصميم والتصنيع ، مما يقلل من وقت الإنتاج والتكلفة عدة مرات. وتكلفة إطلاق قمر صناعي خفيف أرخص.
التنقل في كل مكان
في الوقت الحاضر ، عدد عمليات الإطلاق الفضائية في العالم أقل بكثير مما كان عليه في السبعينيات والثمانينيات. بادئ ذي بدء ، يرجع هذا إلى زيادة كبيرة في بقاء المركبة الفضائية. العمر الطبيعي للأقمار الصناعية في المدار هو 1970-1980 سنة. لم يعد مطلوبًا ، لأن القمر الصناعي سيصبح حتما عفا عليه الزمن أخلاقيا بحلول هذا الوقت.
من بين المركبات الفضائية العسكرية ، تبلغ حصة أقمار الاتصالات 52,8٪ ، والاستطلاع والمراقبة 28,4٪ ، والأقمار الصناعية للملاحة 18,8٪. لكن قطاع الأقمار الصناعية للملاحة لديه اتجاه تصاعدي ثابت.
في الوقت الحاضر ، تحتوي الكوكبة المدارية لأقمار الملاحة الأمريكية لنظام NAVSTAR GPS على 31 مركبة فضائية ، تعمل جميعها على النحو المنشود. منذ عام 2015 ، تم التخطيط لاستبدال الكوكبة بأقمار من الجيل الثالث كجزء من تطوير النظام إلى مستوى GPS III. تخطط القوات الجوية الأمريكية للحصول على ما يصل إلى 32 مركبة فضائية GPS III.
قال رئيس الدائرة فلاديمير بوبوفكين في اجتماع للحكومة الروسية ، التي نظرت في برنامج الفضاء حتى عام 2020 ، إن روسكوزموس تعتزم تحقيق دقة أقل من 10 سم في تحديد الإحداثيات باستخدام نظام GLONASS بحلول عام 2020. وقال رئيس روسكوزموس "اليوم دقة القياس 2,8 متر وبحلول 2015 سنصل إلى 1,4 متر وبحلول 2020 بمقدار 0,6 متر" ، مشيرًا إلى أنه "مع الأخذ بعين الاعتبار الإضافات التي تم تنفيذها اليوم ، وفقًا للواقع ، ستكون دقة أقل من 10 سم ". الإضافات هي محطات أرضية للتصحيح التفاضلي لإشارة الملاحة. في الوقت نفسه ، يجب استبدال كوكبة GLONASS المدارية الحالية بمركبات فضائية من الجيل التالي ، سيرتفع عددها إلى 30.
يقوم الاتحاد الأوروبي بإنشاء نظام ملاحة خاص به مع وكالة الفضاء الأوروبية. تم التخطيط في 2014-2016 لإنشاء كوكبة من 30 مركبة فضائية - 27 تعمل في النظام و 3 احتياطي. بسبب الأزمة الاقتصادية ، قد يتم تأجيل هذه الخطط لعدة سنوات.
القمر الصناعي الصيني "بيدو". المصدر: kp.by
في عام 2020 ، تعتزم الصين استكمال إنشاء نظام الملاحة عبر الأقمار الصناعية الوطني "بيدو". تم إطلاق النظام في التشغيل التجاري في 27 ديسمبر 2012 كنظام تحديد المواقع الإقليمي ، مع كوكبة من 16 قمرا صناعيا. قدم هذا إشارة ملاحية في الصين والدول المجاورة. في عام 2020 ، ينبغي نشر 5 مركبات فضائية في مدار ثابت بالنسبة للأرض و 30 قمرا صناعيا خارج المدار الثابت بالنسبة للأرض ، مما سيمكن من تغطية كامل أراضي الكوكب بإشارة ملاحية.
في يونيو 2013 ، تعتزم الهند إطلاق أول ساتل ملاحي لنظامها الوطني IRNSS (نظام الملاحة الساتلي الإقليمي الهندي) من موقع الإطلاق في جزيرة سريهاريكوتا قبالة الساحل الجنوبي لأندرا براديش. سيتم الإطلاق إلى المدار بواسطة مركبة الإطلاق الهندية PSLV-C22. ومن المقرر إطلاق القمر الصناعي الثاني في الفضاء قبل نهاية عام 2013. سيتم إطلاق خمسة أخرى في 2014-2015. وبذلك سيتم إنشاء نظام ملاحة إقليمي عبر الأقمار الصناعية يغطي شبه القارة الهندية وحوالي 1,5 ألف كيلومتر من حدودها بدقة 10 أمتار.
مركبة الإطلاق الهندية PSLV. المصدر: منشورات الجشطالت
سلكت اليابان طريقها الخاص ، حيث أنشأت نظام الأقمار الصناعية شبه زينيث (QZSS ، "نظام الأقمار الصناعية شبه زينيث") - وهو نظام لمزامنة الوقت والتصحيح التفاضلي لإشارة الملاحة GPS لليابان. تم تصميم نظام الأقمار الصناعية الإقليمي هذا لتوفير إشارة موقع عالية الجودة عند استخدام GPS. لا يعمل بشكل منفصل. تم إطلاق أول قمر صناعي ميتشيبيكي إلى المدار في عام 2010. ومن المقرر إطلاق ثلاثة أخرى في السنوات القادمة. ستغطي إشارات QZSS اليابان وغرب المحيط الهادئ.
الهاتف المحمول في المدار
ربما أصبحت الإلكترونيات الدقيقة أكثر المجالات تطوراً بين التقنيات الحديثة. إن Samsung Electronics و Apple و Google على استعداد لتقديم كمبيوتر ساعة "ذكي" حرفياً في الأشهر المقبلة. فليس من المستغرب أن تصبح المركبات الفضائية أصغر وأصغر. المواد الجديدة وتقنيات النانو تجعل الأجهزة الفضائية أصغر حجمًا وأخف وزنًا وأكثر كفاءة في استخدام الطاقة. يمكن اعتبار أن عصر المركبات الفضائية الصغيرة قد بدأ بالفعل. حسب الوزن ، يتم تقسيمها الآن إلى الفئات التالية: حتى 1 كجم - "بيكو" ، حتى 10 كجم - "نانو" ، حتى 100 كجم - "ميكرو" ، حتى 1000 كجم - "ميني". حتى قبل 10 سنوات ، بدت الأقمار الصناعية الدقيقة التي تزن 50-60 كجم إنجازًا رائعًا. الآن الاتجاه العالمي هو الأقمار الصناعية النانوية. تم إطلاق أكثر من 80 صاروخًا منها بالفعل في الفضاء.
مثلما يتم إنتاج وتطوير المركبات الجوية غير المأهولة (UAVs) في العديد من البلدان التي لم تفكر حتى في صناعة الطيران الخاصة بها من قبل ، فإن تصميم الأقمار الصناعية النانوية يتم تنفيذه الآن في العديد من الجامعات والمختبرات وحتى الهواة الأفراد . علاوة على ذلك ، فإن تكلفة هذه الأجهزة ، التي يتم تجميعها على أساس العناصر الجاهزة ، منخفضة للغاية. يعمل الهاتف المحمول التقليدي أحيانًا كأساس لتصميم قمر صناعي نانوي.
من الهند ، تم إرسال هاتف ذكي إلى المدار ، والذي تم استخدامه كأساس للقمر الصناعي التجريبي Strand-1 كجزء من مشروع Sat-Smartphone. تم تطوير القمر الصناعي في المملكة المتحدة بالاشتراك مع مركز الفضاء بجامعة سوري (SSC) و Surrey Satellite Technology (SSTL). يبلغ وزن الجهاز 4,3 كجم ، وأبعاده 10x10x30 سم.بالإضافة إلى الهاتف الذكي ، يحتوي الجهاز على مجموعة مكونات العمل المعتادة - أنظمة الإمداد بالطاقة والتحكم. في المرحلة الأولى ، سيتم التحكم في القمر الصناعي بواسطة كمبيوتر قياسي على متن الطائرة ، ثم سيتم الاستيلاء على هذه الوظيفة بالكامل بواسطة هاتف ذكي.
يسمح نظام التشغيل Android ، مع عدد من التطبيقات المصممة خصيصًا ، بإجراء عدد من التجارب. باستخدام تطبيق iTesa ، سيتم تسجيل قيم المجال المغناطيسي أثناء حركة القمر الصناعي. باستخدام تطبيق آخر ، ستلتقط الكاميرا المدمجة الصور التي ستتم مشاركتها للنشر على Facebook و Twitter. وهذا ليس سوى جزء صغير من برنامج البحث. ستستمر المهمة ستة أشهر. العودة إلى الأرض ليست متصورة. لم يعد رواد الفضاء من نصيب النخبة.
مشاريع الأقمار الصناعية النانوية
الاستنتاج الأكثر أهمية هو أن التقنيات العسكرية والفضائية لم تعد قاطرة لتطوير الصناعة المدنية. على العكس من ذلك ، فإن التطورات التي تعتمد على العلوم المدنية تسمح بتطوير تكنولوجيا الفضاء العسكرية. إن دخول الشركات المنتجة للسلع الاستهلاكية أعلى بعدة مرات من دخول شركات الدفاع. يمكن لقادة الإلكترونيات في العالم إنفاق مليارات الدولارات على التطورات الجديدة. والمنافسة القوية تجبرك على القيام بكل شيء في أقصر وقت ممكن.
الأقمار الصناعية النانوية قادمة
في عام 2005 ، ألقى رائد الفضاء الروسي ساليجان شاريبوف من محطة الفضاء الدولية يده إلى الفضاء ، وهو أول ساتل روسي نانوي TNS-1. تم إنشاء الجهاز الذي يزن 4,5 كجم في عام واحد فقط في RNII لأجهزة الفضاء على حساب المؤسسة. ما هو القمر الصناعي بالضبط؟ إنه جهاز في الفضاء!
تبين أن TNS-1 الرخيص في العملية كان مجانيًا بشكل عام تقريبًا. لم يكن بحاجة إلى مركز التحكم في المهمة ، وهوائيات الإرسال والاستقبال الضخمة ، وتحليل القياس عن بُعد وغير ذلك الكثير. كان من الممكن إدارتها باستخدام كمبيوتر محمول ، جالسًا على مقعد في الحديقة. أظهرت التجربة أنه بمساعدة اتصالات الهاتف المحمول والإنترنت ، من الممكن التحكم في جسم فضائي. بالإضافة إلى ذلك ، اجتازت 10 وحدات جديدة من المعدات اختبارات تصميم الطيران. إذا لم يكن للقمر الصناعي النانوي ، فسيتعين اختباره كجزء من المعدات الموجودة على متن إحدى المركبات الفضائية المستقبلية. وهذا مضيعة للوقت ومخاطر كبيرة.
كان TNS-1 اختراقًا كبيرًا. يمكن أن يتعلق الأمر بإنشاء أنظمة فضائية تكتيكية على مستوى قائد كتيبة تقريبًا ، مثل الطائرات التكتيكية الصغيرة بدون طيار. يمكن لجهاز غير مكلف ، يتم تجميعه في التكوين المطلوب في غضون أيام قليلة ويتم إطلاقه بواسطة صاروخ خفيف من طائرة حاملة ، أن يُظهر للقائد ساحة المعركة ، ويوفر اتصالات ونظام تحكم تكتيكي آلي. يمكن أن تكون مثل هذه المركبات الفضائية ذات فائدة كبيرة أثناء الصراع المحلي في أوسيتيا الجنوبية وشمال القوقاز.
مجال مهم آخر هو القضاء على عواقب الكوارث الطبيعية والكوارث من صنع الإنسان. فضلا عن تحذيرهم. يمكن أن تُظهر الأقمار الصناعية النانوية الرخيصة ذات فترة الصلاحية لعدة أشهر حالة الجليد في منطقة معينة ، وتحتفظ بسجل لحرائق الغابات ، وتراقب مستوى المياه أثناء الفيضانات. للتحكم التشغيلي ، يمكن إطلاق الأقمار الصناعية النانوية مباشرة فوق أراضي الكوارث الطبيعية من أجل مراقبة التغيرات في الوضع عبر الإنترنت. واتضح أن EMERCOM التابعة للاتحاد الروسي تلقت صور الأقمار الصناعية لكريمسك بعد الفيضان كمساعدة خيرية من الولايات المتحدة.
في المستقبل ، يجب أن نتوقع إدخال الأقمار الصناعية النانوية في أنظمة القتال للجيوش الرائدة في العالم ، وفي المقام الأول الولايات المتحدة. على الأرجح ، ليس استخدامًا واحدًا ، ولكن إطلاق مركبة فضائية صغيرة في أسراب كاملة ، والتي ستشمل الأقمار الصناعية لأغراض مختلفة - الاتصالات ، والترحيل ، وسبر سطح الأرض في نطاقات موجية مختلفة ، والإجراءات المضادة الإلكترونية ، وتعيين الهدف ، وما إلى ذلك. سيؤدي هذا إلى زيادة كبيرة في احتمالات شن حرب بدون تلامس.
إذا تبين أن التصغير هو أحد الاتجاهات الرئيسية في تطوير المركبات الفضائية العسكرية ، فإن توقعات الزيادة في سوق الأقمار الصناعية العسكرية ستفشل. على العكس من ذلك ، سوف تنخفض من الناحية النقدية. ومع ذلك ، ستحاول شركات الطيران عدم خسارة الأرباح وإبطاء المنافسين الصغار. لقد نجحت في روسيا. ضغط مصنعو الأقمار الصناعية الثقيلة من أجل فرض حظر على RNII لأجهزة الفضاء لإنشاء مركبة فضائية. الآن فقط هناك حديث مرة أخرى عن إطلاق القمر الصناعي النانوي TNS-2 ، الذي كان جاهزًا منذ ثماني سنوات.
تستمر الحاجة إلى مركبات فضائية كثيفة الاستخدام للطاقة في المدارات القريبة من الأرض في الانخفاض. علاوة على ذلك ، أصبحت المعدات الأرضية للمستخدمين أكثر حساسية واقتصادية.
ستبقى الأقمار الصناعية الثقيلة في الغالب من اختصاص العلماء. سيستمر تصنيع وإطلاق التلسكوبات الفضائية ومعدات التصوير عالية الدقة ومحطات الكواكب الأوتوماتيكية لصالح البشرية جمعاء.
ستركز البرامج الوطنية على المركبات الفضائية الأرخص ثمناً المناسبة للإنتاج الضخم والاستخدام التشغيلي. ومن الواضح أن مثال الطائرات بدون طيار ، التي دخلت فجأة أنظمة القتال في البلدان المتقدمة ، يقنع بذلك. حرفيا كان عقدا كافيا للهجوم والاستطلاع الطائرات بدون طيار لتحل محلها في القوات الجوية الأمريكية وحلفائها. ليس هناك شك في أن ظهور الأبراج المدارية سيتغير جذريًا بحلول عام 2020. ستظهر أسراب كاملة من الأقمار الصناعية البيكو والنانوية.
نتحدث الآن عن الأقمار الصناعية الفيمتو التي يصل وزنها إلى 100 جرام ، وإذا تم تقليل حجم أجهزة الكمبيوتر إلى حجم ساعة اليد ، فستظهر قريبًا أقمار صناعية ذات أبعاد مماثلة.
معلومات