Малыя спадарожнікі: новы блакітны акіян для развіцця камерцыйнай касмічнай галіны

Спадарожнікі з'яўляюцца асноўным кампанентам камерцыйных касмічных палётаў, ахопліваючы практычна ўвесь працэс вытворчасці і перапрацоўкі ў галіне, ад вытворчасці і запуску да эксплуатацыі і прымянення. Раней спадарожнікі звычайна важылі ў тонах, каштавалі дзясяткі ці нават сотні мільёнаў юаняў, іх цыклы распрацоўкі доўжыліся некалькі гадоў, а кошт запуску часта дасягаў соцень мільёнаў юаняў. Камерцыйным спадарожнікам патрабавалася дзесяцігоддзе ці больш, каб акупіць свае выдаткі, а высокія зборы за падачу заяўкі адпужвалі патэнцыйных інвестараў.

З пастаянным развіццём спадарожнікавых тэхналогій і іх прымянення, а таксама з патрабаваннем зніжэння выдаткаў на спадарожнікі і зніжэння рызык, існуе вострая неабходнасць паскорыць цыкл распрацоўкі і вытворчасці спадарожнікаў. Гэта асабліва актуальна для спецыялізаваных спадарожнікаў для асобных місій і сузор'яў спадарожнікаў, якія патрабуюць эканамічна эфектыўных і хуткіх вынікаў спадарожнікавых тэхналогій. Такім чынам, для задавальнення гэтай патрэбы з'явілася тэхналогія малых спадарожнікаў. У параўнанні з вялікімі спадарожнікамі, яго перадавыя, хуткія, недарагія і надзейныя функцыі прапануюць людзям яшчэ адну магчымасць.

 Нізкая якасць, нізкі кошт, нізкі рызыка 

Малыя спадарожнікі не проста маюць малы памер, але і абсталяваны высокаінтэграванымі і аўтаматызаванымі тэхналогіямі, асабліва хуткім развіццём камп'ютараў, якія дазволілі мініяцюрызаваць бартавыя кіруючыя і апрацоўчыя кампутары. Невялікая спадарожнікавая платформа звычайна ўключае сістэмы энергетыкі, сувязі, апрацоўкі дадзеных на борце і кантролю арыентацыі спадарожніка, а яе карысная нагрузка ўключае сувязь, назіранне Зямлі і касмічную навуку — сапраўды невялікая, але поўная сістэма.

З пункту гледжання цыклу распрацоўкі, малыя спадарожнікі могуць хутка завяршыць увесь працэс ад праектавання, вытворчасці, запуску і эксплуатацыі на арбіце, і, як правіла, могуць быць распрацаваны на працягу паўтара года, у той час як іх сярэдні тэрмін службы звычайна складае больш за дзесяць гадоў.

Па-другое, малыя спадарожнікі прапануюць высокую эканамічную эфектыўнасць. Іх гнуткія метады запуску не абмяжоўваюцца стацыянарнымі пускавымі вежамі; іх таксама можна запускаць з самалётаў або перавозіць іншымі спадарожнікамі, што значна зніжае выдаткі на распрацоўку і запуск. Кошт аднаго малога спадарожніка, уключаючы запуск, складае прыблізна 30 мільёнаў юаняў, што робіць яго не толькі нядорага, але і адносна нізкарызыкоўным.

Шырокі спектр прымянення, які задавальняе патрэбы глабальнага пакрыцця

Сучасныя малыя спадарожнікі маюць шырокі спектр прымянення. У грамадзянскай галіне яны могуць выкарыстоўвацца ў сувязі, назіранні Зямлі, дыстанцыйным зандзіраванні космасу, метэаралагічных назіраннях, даследаванні акіяна, наземнай разведцы і навуковых даследаваннях. Сярод іх мабільная сувязь з выкарыстаннем малых спадарожнікаў стала гарачай тэмай, тыповымі прыкладамі якіх з'яўляюцца Iridium і Globalstar. Малыя спадарожнікі таксама адыгрываюць важную ролю ў войску, таму што іх можна хутка распрацоўваць, запускаць і разгортваць, тым самым задавальняючы асаблівыя патрабаванні ваеннага часу.

Зыходзячы з гэтага, сеткавыя магчымасці малых спадарожнікаў з'яўляюцца ключавым фактарам у развіцці камерцыйных кампаній, якія займаюцца малымі спадарожнікамі. Невялікая сузор'е спадарожнікаў, утвораная некалькімі спадарожнікамі, размешчанымі на розных арбітальных пазіцыях, можа палепшыць час і раздзяляльнасць місій, задавальняючы патрэбу ў глабальным пакрыцці ў рэжыме рэальнага часу.

Адначасова некалькі малых спадарожнікаў могуць падтрымліваць адноснае становішча і ляцець у фармацыі для сумеснага выканання місій. Сігналы, якія яны назіраюць, могуць быць кагерэнтна апрацаваны для фарміравання віртуальных спадарожнікаў выяўлення, што дазваляе рэалізаваць новыя задачы, якія не могуць быць рэалізаваны з дапамогай вялікіх спадарожнікаў.

З развіццём мікраэлектронікі, мікрамеханікі, нанатэхналогій і іншых тэхналогій, а таксама інавацыямі ў канцэпцыях распрацоўкі спадарожнікаў, тэндэнцыя мініятурызацыі спадарожнікаў паскараецца, а прадукцыйнасць мікра- і нанаспадарожнікаў хутка паляпшаецца, што робіць іх найбольш актыўным кампанентам у развіцці галіны малых спадарожнікаў. Спадарожнікі Starlink Ілона Маска з'яўляюцца яркім прыкладам гэтага.

 Хуткае развіццё адкрыла эру камерцыялізацыі.

У 2015 годзе пачалася эра камерцыйных касмічных палётаў, калі па ўсім свеце пачалі з'яўляцца невялікія камерцыйныя спадарожнікавыя кампаніі. Развіццё індустрыі малых камерцыйных спадарожнікаў лягло ў аснову некалькіх фундаментальных фактараў:

I. Зніжэнне выдаткаў на запуск: З хуткім развіццём камерцыйных ракетных кампаній на чале са SpaceX у апошнія гады выдаткі на запуск спадарожнікаў пачалі значна зніжацца. Чакаецца, што выдаткі на запуск спадарожнікаў будуць зніжацца яшчэ больш па меры развіцця тэхналогій шматразовага выкарыстання.

II. Аэракасмічная прамысловасць развіваецца: традыцыйныя аэракасмічныя кампаненты надзвычай дарагія. Каб забяспечыць стабільнасць кампанентаў, кошт распрацоўкі буйных спадарожнікаў звычайна дасягае соцень мільёнаў юаняў, і ў іх выкарыстоўваюцца высокапрадукцыйныя кампаненты з некалькімі рэзервовымі копіямі. У камерцыйную аэракасмічную эпоху кампаненты ўзроўню COTS паступова развіваюцца, што дазваляе невялікім камерцыйным спадарожнікавым кампаніям кантраляваць выдаткі і дасягаць хуткай ітэрацыйнай мадэрнізацыі за кошт кампанентаў прамысловага класа.

Па-трэцяе, лібералізацыя палітыкі: з-за таго, што SpaceX займае арбітальныя рэсурсы, запускаючы вялікую колькасць малых спадарожнікаў, урады і касмічныя агенцтвы па ўсім свеце ў цэлым адчуваюць ціск і таму вырашылі ў пэўнай ступені паслабіць абмежаванні на індустрыю малых спадарожнікаў або аказаць адпаведную палітычную падтрымку.

 Колькасць запускаў павялічваецца з кожным годам, і краіны далучаюцца да гонкі.

Дзякуючы вышэйзгаданым перавагам галіны, малыя камерцыйныя спадарожнікі пачалі хутка развівацца. Прагназуецца, што колькасць запускаў малых камерцыйных спадарожнікаў будзе расці з году ў год на працягу наступных 10 гадоў. Згодна з апошняй статыстыкай, апублікаванай амерыканскім аналітычным цэнтрам Space Engineering, толькі ў 2017 годзе ў космас было запушчана больш за 300 мікра-нанаспадарожнікаў вагой менш за 50 кг.

19 лістапада 2013 года амерыканская карпарацыя Orbital Sciences Corporation запусціла ракету з 29 мікраспадарожнікамі і нанаспадарожнікамі. Праз трыццаць гадзін расійская кампанія «Коглядас» вывела на арбіту 32 мікраспадарожнікі і нанаспадарожнікі. 15 лютага 2017 года Індыя запусціла 104 спадарожнікі, 103 з якіх былі мікраспадарожнікамі і нанаспадарожнікамі. 22 лютага 2018 года SpaceX запусціла свой праект Starlink, вывеўшы на арбіту два невялікія эксперыментальныя камунікацыйныя спадарожнікі з дапамогай ракеты Falcon 9. Па стане на 14 верасня 2021 года ў рамках праекта Starlink было запушчана ў агульнай складанасці 1791 спадарожнік, 76 спадарожнікаў былі выведзены з арбіты, а 1715 засталося на арбіце.

Тым часам Вялікабрытанія і Швецыя запусцілі нанаспадарожнікі ў 2000 годзе; Францыя, Індыя, Аргенціна, Чылі, Бразілія, Паўднёвая Карэя, Тайланд, Пакістан і іншыя краіны ўжо маюць свае ўласныя малыя спадарожнікі. Акрамя таго, Інданезія, Малайзія, Філіпіны і Тайвань супрацоўнічаюць з буйнымі касмічнымі дзяржавамі ў распрацоўцы малых або мікраспадарожнікаў.

«Эксперыментальны спадарожнік-1» і «Нана-спадарожнік-1» былі запушчаны з касмадрома Січан.

 сітуацыя з запускам малых спадарожнікаў у маёй краіне

Яшчэ ў 1995 годзе, зыходзячы з нацыянальных патрэб у развіцці тэхналогій сувязі «космас-зямля», Кітайская акадэмія навук (КАН) прапанавала самастойна распрацаваць першы ў Кітаі нізкаарбітальны мікраспадарожнік перадачы дадзеных масай менш за 100 кілаграмаў і яго сістэму сувязі. 21 кастрычніка 2003 года буйны праект КАН у галіне інавацый у галіне ведаў — мікраспадарожнік перадачы дадзеных з прамым захоўваннем «Інавацыя-1» — быў паспяхова запушчаны на арбіту. Гэта быў першы ў Кітаі незалежна распрацаваны мікраспадарожнік масай менш за 100 кілаграмаў, а таксама першае ў Кітаі пакаленне нізкаарбітальных мікраспадарожнікаў перадачы дадзеных, які адыграў вырашальную ролю ў даследаваннях і распрацоўках мікраспадарожнікаў у Кітаі і адкрыў новую главу ў развіцці мікраспадарожнікаў у Кітаі.

18 красавіка 2004 года а 11:59 раніцы з касмадрома Січан ракета-носьбіт «Long March 2C» паспяхова запусціла ў космас «Эксперыментальны спадарожнік-1», незалежна распрацаваны Харбінскім тэхналагічным інстытутам. Адначасова яна таксама вывела на арбіту эксперыментальны спадарожнік «Nana Satellite-1», які важыць менш за 25 кілаграмаў і выкарыстоўваецца для высокатэхналагічных даследаванняў і эксперыментаў. Гэта стала важным прарывам у тэхналогіі распрацоўкі малых спадарожнікаў у маёй краіне.

У верасні 2008 года ў космас быў запушчаны спадарожнік пілатуемага касмічнага карабля «Шэньчжоу-7». Гэта быў першы касмічны мікраспадарожнік Кітая, распрацаваны на аснове дасканалай тэхналогіі мікраспадарожніка «Інавацыя-1» Кітайскай акадэміі навук. Пасля гэтага ў лістападзе таго ж года ў космас быў паспяхова запушчаны спадарожнік «Інавацыя-1» (02).

10 мая 2012 года а 15:06 мая мая краіна паспяхова запусціла ў космас спадарожнік дыстанцыйнага зандзіравання Зямлі-14 з дапамогай ракеты-носьбіта «Чанчжэн-4B» з касмадрома «Тайюань». Адначасова быў паспяхова запушчаны і спадарожнік «ЦяньТуо-1». Паспяховы запуск «ЦяньТуо-1» стаў значным прарывам для Кітая ў галіне мікраспадарожнікаў.

Ад паспяховага запуску першага штучнага спадарожніка Зямлі ў Кітаі ў 1970 годзе да сённяшніх запускаў дзясяткаў мікраспадарожнікаў у адной ракеце касмічны шлях чалавецтва значна паскорыўся. Далейшае развіццё касмічных даследаванняў непазбежна залежыць ад зніжэння выдаткаў. Стандартызацыя, модульнасць, нізкі кошт, кароткі цыкл распрацоўкі і гнуткае разгортванне малых спадарожнікаў даюць ім велізарны патэнцыял развіцця. Хуткі рост індустрыі малых спадарожнікаў з'яўляецца неабходнасцю для развіцця аэракасмічных тэхналогій. Лічыцца, што дзякуючы пастаяннаму тэхналагічнаму прагрэсу патэнцыйныя перавагі малых спадарожнікаў будуць рэалізаваны яшчэ больш, што забяспечыць больш моцную падтрымку інавацыям і прагрэсу ў касмічных даследаваннях.