Шағын спутниктер: коммерциялық ғарыш индустриясын дамыту үшін жаңа көк мұхит

Жер серіктері коммерциялық ғарышқа ұшудың негізгі құрамдас бөлігі болып табылады, ол өндіріс пен ұшырудан бастап пайдалану мен қолдануға дейінгі саланың барлық жоғары және төменгі ағымын қамтиды. Бұрын жер серіктері әдетте тонна диапазонында салмақ түсіретін, ондаған немесе тіпті жүздеген миллион юань тұратын, бірнеше жылға созылатын даму циклдеріне ие болатын және ұшыру құны көбінесе жүздеген миллион юаньға жететін. Коммерциялық жер серіктері өз шығындарын өтеу үшін он жыл немесе одан да көп уақытты қажет ететін, ал өтінім берудің жоғары ақысы әлеуетті инвесторларды қорқытатын.

Спутниктік технологиялар мен қолданбалардың үздіксіз дамуымен, спутниктік шығындарды азайтуды және тәуекелдерді азайтуды талап ете отырып, спутниктік әзірлеу және өндіру циклін жеделдету қажеттілігі туындайды. Бұл әсіресе бір миссияға арналған арнайы спутниктер мен спутниктік шоғырланымдарға қатысты, олар үнемді және жылдам нәтиже беретін спутниктік технологияларды қажет етеді. Осылайша, бұл қажеттілікті қанағаттандыру үшін шағын спутниктік технологиялар пайда болды. Үлкен спутниктермен салыстырғанда, оның озық, жылдам, арзан және сенімді мүмкіндіктері адамдарға тағы бір мүмкіндік ұсынады.

 Төмен сапа, төмен баға, төмен тәуекел 

Шағын спутниктер тек өлшемі жағынан ғана емес, керісінше, жоғары интеграцияланған және автоматтандырылған технологиялармен, әсіресе компьютерлердің жылдам дамуымен ерекшеленеді, бұл борттық басқару және өңдеу компьютерлерін миниатюризациялауға мүмкіндік берді. Шағын спутниктік платформа әдетте энергетика, байланыс, борттық деректерді өңдеу және спутниктің бағытын басқару жүйелерін қамтиды, ал оның пайдалы жүктемелеріне байланыс, Жерді бақылау және ғарыш ғылымы кіреді - шынымен де шағын, бірақ толық жүйе.

Әзірлеу циклі тұрғысынан шағын спутниктер жобалау, өндіру, ұшыру және орбитада пайдалану сияқты барлық процесті тез аяқтай алады және әдетте бір жарым жыл ішінде жасалуы мүмкін, ал олардың орташа қызмет ету мерзімі әдетте он жылдан асады.

Екіншіден, шағын спутниктер жоғары шығындарды тиімді етеді. Олардың икемді ұшыру әдістері тек бекітілген ұшыру мұнараларымен шектелмейді; оларды ұшақтардан ұшыруға немесе басқа спутниктермен тасымалдауға болады, бұл әзірлеу және ұшыру шығындарын айтарлықтай азайтады. Бір шағын спутниктің бағасы, ұшыруды қоса алғанда, шамамен 30 миллион юаньды құрайды, бұл оны тек арзан ғана емес, сонымен қатар салыстырмалы түрде төмен тәуекелге де әкеледі.

Әлемдік қамту қажеттіліктерін қанағаттандыратын кең ауқымды қолданбалар

Қазіргі заманғы шағын спутниктердің қолданылу аясы кең. Азаматтық салаларда оларды байланыс, Жерді бақылау, ғарыштық қашықтықтан зондтау, метеорологиялық бақылау, мұхитты зерттеу, жерді барлау және ғылыми зерттеулерде пайдалануға болады. Олардың ішінде шағын спутниктерді пайдаланатын мобильді байланыс өзекті тақырыпқа айналды, оның типтік мысалдары - Iridium және Globalstar. Шағын спутниктер әскери салада да маңызды рөл атқарады, себебі оларды тез әзірлеуге, ұшыруға және орналастыруға болады, осылайша соғыс уақытының арнайы талаптарына сай келеді.

Осыған сүйене отырып, шағын спутниктердің желілік мүмкіндігі коммерциялық шағын спутниктік компаниялардың дамуындағы негізгі фактор болып табылады. Әртүрлі орбиталық позицияларда орналасқан бірнеше спутниктерден құралған шағын спутниктік шоқжұлдыз миссиялардың уақыты мен шешімін жақсарта алады, нақты уақыт режимінде жаһандық қамту қажеттілігін қанағаттандыра алады.

Сонымен қатар, бірнеше шағын спутниктер бір-бірімен салыстырмалы позицияларды сақтай алады және бірлесіп миссияларды орындау үшін сап түзеп ұша алады. Олар бақылайтын сигналдарды виртуалды анықтау спутниктерін қалыптастыру үшін үйлесімді түрде өңдеуге болады, бұл үлкен спутниктер қол жеткізе алмайтын жаңа қолданбаларды жасауға мүмкіндік береді.

Микроэлектрониканың, микромеханиканың, нанотехнологияның және басқа да технологиялардың дамуымен, сондай-ақ спутниктік дизайн тұжырымдамаларындағы инновациялармен спутниктік миниатюризация үрдісі жеделдетіліп, микро және наноспутниктердің өнімділігі тез жақсарып келеді, бұл оларды шағын спутниктік саланы дамытудағы ең белсенді компонентке айналдырады. Илон Масктың Starlink спутниктері - бұған айқын мысал.

 Жылдам даму коммерцияландыру дәуірін бастады.

2015 жылы коммерциялық ғарышқа ұшу дәуірі басталды, коммерциялық шағын спутниктік компаниялар бүкіл әлемде пайда бола бастады. Коммерциялық шағын спутниктік индустрияның дамуына бірнеше негізгі факторлар ықпал етті:

I. Ұшыру шығындарын азайту: SpaceX бастаған коммерциялық зымыран компанияларының соңғы жылдары қарқынды дамуымен спутниктерді ұшыру шығындары айтарлықтай төмендей бастады. Қайта пайдалануға болатын технология жетілген сайын спутниктерді ұшыру шығындары одан әрі төмендейді деп күтілуде.

II. Аэроғарыш саласы жетілуде: Дәстүрлі аэроғарыш компоненттері өте қымбат. Компоненттердің тұрақтылығын қамтамасыз ету үшін ірі спутниктерді әзірлеу құны әдетте жүздеген миллион юаньға жетеді және олар бірнеше резервтік көшірмелері бар өте жетілген компоненттерді пайдаланады. Коммерциялық аэроғарыш дәуірінде COTS деңгейіндегі компоненттер біртіндеп жетілуде, бұл коммерциялық шағын спутниктік компанияларға шығындарды бақылауға және өнеркәсіптік деңгейдегі компоненттер арқылы жылдам итеративті жаңартуларға қол жеткізуге мүмкіндік береді.

Үшіншіден, саясатты либералдандыру: SpaceX көптеген шағын спутниктерді ұшыру арқылы орбиталық ресурстарды иеленгендіктен, бүкіл әлемдегі үкіметтер мен ғарыш агенттіктері жалпы алғанда қысым сезінді және сондықтан шағын спутниктік индустрияға қойылған шектеулерді белгілі бір дәрежеде жеңілдетуді немесе тиісті саяси қолдау көрсетуді таңдады.

 Ұшырылымдар саны жыл сайын артып келеді, ал елдер жарысқа қосылуда.

Жоғарыда аталған салалық тәжірибенің арқасында шағын коммерциялық спутниктер тез дами бастады. Алдағы 10 жылда шағын коммерциялық спутниктердің ұшырылу саны жыл сайын өсе береді деп болжануда. АҚШ-тың Space Engineering зерттеу орталығы жариялаған соңғы статистикаға сәйкес, тек 2017 жылы ғана ғарышқа салмағы 50 кг-нан аз 300-ден астам микронано спутниктер ұшырылды.

2013 жылдың 19 қарашасында Америка Құрама Штаттарының Orbital Sciences Corporation компаниясы 29 микросателлит пен наносателлитті тасымалдайтын зымыранды ұшырды. Отыз сағаттан кейін ресейлік Kosmotras компаниясы орбитаға 32 микросателлит пен наносателлитті ұшырды. 2017 жылдың 15 ақпанында Үндістан 104 спутникті ұшырды, оның 103-і микросателлит пен наносателлиттер болды. 2018 жылдың 22 ақпанында SpaceX компаниясы Falcon 9 зымыраны екі шағын эксперименттік байланыс спутнигін орбитаға жіберіп, Starlink жобасын іске қосты. 2021 жылдың 14 қыркүйегіндегі жағдай бойынша Starlink жобасы барлығы 1791 спутникті ұшырды, оның 76 спутнигі орбитаға шығарылды, қазіргі уақытта орбитада 1715 спутник қалды.

Сонымен қатар, Ұлыбритания мен Швеция 2000 жылы наноспутниктерді ұшырды; Франция, Үндістан, Аргентина, Чили, Бразилия, Оңтүстік Корея, Тайланд, Пәкістан және басқа да елдердің өздерінің шағын спутниктері бар. Сонымен қатар, Индонезия, Малайзия, Филиппиндер және Тайвань шағын немесе микроспутниктерді дамыту үшін ірі ғарыш елдерімен ынтымақтастықта.

△«Эксперименттік спутник-1» және «Нано спутник-1» Сичан спутниктік ұшыру орталығынан ұшырылды.

 менің елімнің шағын спутнигін ұшыру жағдайы

1995 жылдың өзінде, болашақ ғарыш-жер байланыс технологиясын дамытуға қатысты ұлттық қажеттіліктерге сүйене отырып, Қытай Ғылым академиясы (ҚҒА) Қытайдың салмағы 100 килограмнан аз алғашқы төмен орбиталы деректер байланысы микроспутнигін және оның байланыс жүйесін өз бетінше әзірлеуді ұсынды. 2003 жылдың 21 қазанында ҚҒА-ның білім инновациясы бойынша ірі жобасы «Инновация-1» сақтау және жіберу байланысы микроспутнигі орбитаға сәтті ұшырылды. Бұл Қытайдың салмағы 100 килограмнан аз алғашқы тәуелсіз әзірленген микроспутнигі, сондай-ақ Қытайдың төмен орбиталы деректер байланысы микроспутниктерінің алғашқы буыны болды, Қытайдағы микроспутниктерді зерттеу мен әзірлеуде маңызды рөл атқарды және Қытайдың микроспутниктерін дамытуда жаңа тарау ашты.

2004 жылдың 18 сәуірінде сағат 11:59-да Сичан спутниктік ұшыру орталығында «Ұзақ жүріс 2C» зымыран тасығышымен Харбин технологиялық институты тәуелсіз әзірлеген «Тәжірибелік спутник-1» ғарыш кемесін ғарышқа сәтті ұшырды. Сонымен қатар, ол салмағы 25 килограмнан аз және жоғары технологиялық зерттеулер мен тәжірибелер үшін қолданылатын «Нано спутник-1» тәжірибелік спутнигін де алып ұшырды. Бұл менің елімнің шағын спутниктік әзірлеу технологиясындағы маңызды серпіліс болды.

2008 жылдың қыркүйегінде «Шэньчжоу-7» басқарылатын ғарыш кемесінің серігі ғарышқа ұшырылды. Бұл Қытай Ғылым академиясының «Innovation-1» микросерігінің жетілген технологиясы негізінде жасалған Қытайдың алғашқы ғарыштық микросерігі болды. Кейіннен «Innovation-1» (02) спутнигі де сол жылдың қараша айында ғарышқа сәтті ұшырылды.

2012 жылдың 10 мамырында сағат 15:06-да менің елім Тайюань спутниктік ұшыру орталығынан Long March-4B зымыран тасығышын пайдаланып, ғарышқа қашықтықтан зондтау спутнигі-14 сәтті ұшырылды. Сонымен қатар, TianTuo-1 спутнигі де сәтті ұшырылды. TianTuo-1 сәтті ұшырылуы Қытай үшін микроспутниктер саласындағы маңызды жетістік болды.

1970 жылы Қытайдың алғашқы жасанды жер серігінің сәтті ұшырылуынан бастап, бүгінгі күні бір зымыранмен ондаған микрожерсеріктердің ұшырылуына дейін адамзаттың ғарышқа саяхаты айтарлықтай жеделдеді. Ғарышты зерттеудің одан әрі дамуы сөзсіз шығындарды азайтуға байланысты. Шағын жерсеріктердің стандартталуы, модульдік, төмен құны, қысқа әзірлеу циклі және икемді орналастырылуы оларға үлкен даму әлеуеті береді. Шағын жерсеріктер индустриясының тез өсуі аэроғарыш технологиясын дамыту үшін қажеттілік болып табылады. Үздіксіз технологиялық жетістіктер арқылы шағын жерсеріктердің әлеуетті артықшылықтары одан әрі жүзеге асырылып, ғарышты зерттеудегі инновациялар мен прогреске күшті қолдау көрсетеді деп есептеледі.