Доставка в космос: как на орбиту доставляют малые грузы и зачем там дата-центр

Доставка квадрокоптерами и роботами-курьерами массовой пока не стала, но футуристичной уже не выглядит. А что, если взять в буквальном смысле более высокий уровень и рассмотреть доставку не на близлежащую улицу или в соседний район, а в космос?

В мире есть несколько проектов по беспилотной космической логистике малых грузов. В России в этой области работает резидент Фонда «Сколково», чье решение способно вывести на околоземную орбиту полезные грузы и помочь в изучении Солнечной системы.

 

Как это работает

 

Космическая логистика включает три основные задачи: выведение малых спутников на рабочую орбиту, ее поддержание и сведение с нее. Последние два направления пока только начали развиваться, и, чтобы реализовать подобные проекты, нужно решить множество сложных вопросов, связанных со сближением, стыковкой и перемещением объектов. В свою очередь, проекты по выведению малых грузов есть в нескольких странах, и эти разработки уже готовы к использованию на практике или будут готовы в скором времени.

 

Для малой космической логистики нужен малый или сверхмалый разгонный блок — это космический аппарат с двигательной установкой, которая несет полезный груз. Он стартует вместе с «основной» ракетой, затем отделяется и выводит объект на нужную орбиту. В России это, например, разгонный блок «Садко», разрабатываемый резидентом Фонда «Сколково». Аппарат может использоваться вместе с ракетами-носителями среднего и тяжелого класса или сыграть роль третьей ступени для сверхлегких ракет. При этом планируется, что в перспективе он будет не только выводить грузы на околоземную орбиту, но и доставлять их к Луне, Марсу, Венере. На такой блок можно поставить солнечную батарею, и тогда он проработает в космосе до 3-5 лет.

 

В мире аналогичные разработки ведутся в нескольких странах. Например, в Европе было совершено уже пять запусков с помощью малого разгонного блока. В США также есть подобные разгонные блоки, в том числе они работают с ракетами SpaceX. Наиболее значительные успехи у американско-новозеландской компании, которая создала и собственную сверхлегкую ракету, и малый разгонный блок, выполняющий для нее функции третьей ступени.

 

Что касается изменения орбиты, то сейчас у большинства малых спутников такая возможность ограничена пассивными средствами. Например, для наноспутников (обычно до 10 кг) может использоваться аэродинамическое торможение на низкой орбите, то есть они тормозят за счет сопротивления верхних слоев атмосферы. Некоторые микроспутники (от 10 до 100 кг) оборудуются двигательными установками для поддержания рабочей высоты. Но чаще всего этот вариант нерентабелен. Во-первых, на них приходится слишком большой объем и масса относительно самих спутников. Во-вторых, это приводит к усложнению системы в целом, повышает стоимость двигательной установки и ее отработки. Однако в будущем наверняка появятся подходящие решения.

 

Зачем нужна малая космическая логистика

 

У такой логистики могут быть разные цели. «Садко» обладает грузоподъемностью до 200 кг и способен доставлять малые космические аппараты. Услуга востребована, например, среди спутниковых операторов. В масштабах космоса кажется, что 200 кг — это немного. Однако благодаря перевозке небольших грузов можно продлевать работу спутников, убирать космический мусор и в целом более рационально использовать космическое пространство. Разгонные блоки помогут создавать группировки космических аппаратов и проводить испытания в космосе, в том числе биологические. А телескоп, установленный на эту систему, позволит исследовать объекты вроде Луны или Марса.

 

Что касается уже реализуемых инициатив, то в 2021 году в России был запущен эксперимент по созданию космического дата-центра — в рамках запуска демонстрационного аппарата ОЕ1. На этом проекте отрабатываются алгоритмы по распределению времени работы с аппаратом между различными заказчиками. Один из них поставил задачу по выведению сервера и обеспечению связи с ним. Он будет фильтровать и анализировать первичную информацию, поступающую от других аппаратов. Например, дата-центр просмотрит изображения, выделит некачественные и не будет передавать их на Землю. Предполагается, что это поможет компаниям, занимающимся космическими проектами, оптимизировать расходы.

 

Запуск запланирован на конец 2022 года, и, согласно первоначальному плану, сервер проработает 3 месяца. Спутник же продолжит работу. В частности, на его борту планируется установить камеры для отслеживания космического мусора.

Как космический дата-центр будет развиваться дальше, зависит от результатов. По словам старшего проектного менеджера кластера передовых производственных технологий Фонда «Сколково» Ивана Косенкова, перспективы у проекта есть, поскольку запрос на создание подобных проектов существует как в России, так и в мире, где тоже реализуется несколько разработок по запуску малых спутников-серверов:

 

«Коллеги из Orbital Express целятся на новый рынок, который возникает буквально на глазах — орбитального транспорта. Его появление совпадает с лавинообразным увеличением количества объектов, выводимых в космос государственными и частными компаниями. Вместе с увеличением количества и снижением стоимости создания и запуска спутников, возникает потребность в более сложных операциях на орбите для обеспечения долговременной устойчивости космической деятельности. На этот рынок, в том числе, целится сколковский стартап со своим орбитальным буксиром».

 

Главное преимущество космического сервера в том, что к нему физически нет доступа с Земли. Это снимает большинство воздействий, угрожающих «земным» хранилищам данных, и снижает нагрузку на экологию нашей планеты. На первых этапах такие решения можно использовать для криптотехнологий, в будущем — вывести инфраструктуру интернета вместе со спутниковыми системами ретрансляции, а потом — создать космические дата-центры.

 

Какие перспективы у малой логистики в космосе

 

В России уже реализуется несколько программ по запуску малых спутников. Например, в рамках научно-образовательного Space-Pi будет выведено 100 таких объектов, в том числе созданных школьниками. Так, ребята из Москвы при участии специалистов работают над аппаратом, отслеживающим дрейф льдов в Северном Ледовитом океане и безопасность судоходства. Совместно с техническими вузами реализуется программа «УниверСат» по бесплатному запуску наноспутников, созданных в учебных заведениях. С ней уже сотрудничают МГУ, МГТУ, Амурский и Новосибирский государственные университеты и другие вузы. А в конце апреля Самарский НИИ отправил в Роскосмос заявку по наноспутнику для мониторинга ионосферы.

 

В текущих экономико-политических условиях Роскосмос планирует наращивать сотрудничество с частными космическими компаниями (ЧКК), оказывать им поддержку и содействие. Об этом говорилось на совещании Роскосмоса, прошедшем в первой половине марта. А в середине апреля, на XIV международной конференции Satellite Russia & CIS 2022, некоторые ЧКК, среди которых резидент «Сколково», при участии специалистов Фонда предложили сформировать российский рынок, на котором бы могли работать частные компании и реализовывать свои идеи. Таким образом, российская космонавтика будет диверсифицироваться, а частные проекты — развиваться.

 

Все это наверняка сделает комическую логистику малых грузов более востребованной. Ее развитие — важный шаг в построении полноценной инфраструктуры в космосе. Используя такие аппараты, можно развивать в космическом пространстве совершенно новые виды деятельности, в том числе на рынках, которые еще даже не существуют.

 

 

Источник: popmech.ru