Космический аппарат «Скиф-Д» в рабочем положенииКосмический аппарат «Скиф-Д» в рабочем положенииСпутниковая система «Экспресс-РВ»Спутниковая система «Экспресс-РВ»- Спутник «Марафон» в рабочем и транспортном положении- Спутник «Марафон» в рабочем и транспортном положении- Спутник «Марафон» в рабочем и транспортном положении- Спутник «Марафон» в рабочем и транспортном положенииКосмический аппарат «Скиф-Д» в рабочем положенииКосмический аппарат «Скиф-Д» в рабочем положенииКосмический аппарат «Скиф-Д» в рабочем положенииКосмический аппарат «Скиф-Д» в рабочем положенииСпутниковая система «Экспресс-РВ»Спутниковая система «Экспресс-РВ»

Красноярская компания «Информационные спутниковые системы» имени М. Ф. Решетнёва (ИСС, входит в состав Госкорпорации «Роскосмос») готова стать одним из ключевых изготовителей космических аппаратов по программе «Сфера». Предприятие, известное выпуском современных спутников связи, телевещания, навигации и геодезии, планирует участвовать в конкурсе на разработку по крайней мере трех группировок, входящих в систему.

Не только геостационар

По существующим планам, в рамках программы «Сфера» к 2030 г. планируется развернуть несколько спутниковых группировок. Вопросы телекоммуникаций, широкополосного доступа и «интернета вещей» планируется решать с помощью аппаратов, запущенных как на геостационарную, так и на средне- и маловысотные орбиты.

При всех преимуществах серьезным недостатком геостационара является сложность приема сигнала подвижными объектами и его недоступность для абонентов Арктической зоны (выше 76–78° с.ш.). Решением проблемы может стать запуск космических аппаратов «Экспресс-РВ» на высокоэллиптическую орбиту, апогей которой проходит над Северным полушарием Земли. По такой траектории с периодом обращения 12 часов и высотой подъема до 40 тыс км летали советские спутники связи «Молния», которые и дали название орбите.

Аппарат, двигающийся с наклонением 63°, проходит за сутки два витка: основной, в ходе которого он пролетает над территорией России, и сопряженный, когда он зависает над Северной Америкой. На основном витке спутник способен работать примерно 6 часов, не уходя из зоны радиовидимости наземных абонентов. Тем самым четыре аппарата, согласованно обращающиеся на орбитах, способны обеспечить круглосуточное покрытие Северного полушария Земли.

Еще одним преимуществом орбиты типа «Молния» являются более низкие (по сравнению с запуском на геостационар) затраты при выведении спутника. Кроме того, наличие сопряженного витка позволяет значительно расширить зону покрытия за счет территории Северной Америки, что сулит хорошие коммерческие перспективы.

Недостатком орбиты является пересечение радиационных поясов вблизи перигея, что пагубно влияет на бортовую электронику.

По расчетам, четыре спутника «Экспресс-РВ» обеспечат связь для 2.3 млн жителей России, находящихся за Полярным кругом, и для 2 млн иностранцев. Кроме того, в зоне охвата окажутся 6 млн владельцев автомобилей. С учетом пассажиров и экипажей судов и самолетов число пользователей системы может вырасти до 160 млн человек.

Заместитель генерального конструктора ИСС имени Решетнёва А. В. Кузовников считает, что создание спутника «Экспресс-РВ» — интересная инженерная задача. Так, удержание четырех аппаратов в нужных орбитальных плоскостях обеспечивает довольно сложная баллистика, а на самом аппарате нужна многолучевая антенная система, чтобы поддерживать уверенный прием сигнала на Земле.

«Мы очень глубоко и детально проработали вопросы, связанные с технической реализацией проекта „Экспресс-РВ“, — объясняет он. — Это и облик аппарата, и состав полезной нагрузки, баллистика и управление орбитальной группировкой».

Многоспутниковый «Марафон»

Досконально проработан вопрос создания аппаратов группировки «Марафон IoT». Это созвездие из 264 спутников, размещенных в 12 орбитальных плоскостях на высоте порядка 750 км, будет работать в рамках концепции «интернета вещей».

По словам А. В. Кузовникова, предприятие подготовило аванпроект, где изучило конструкцию и состав аппаратуры спутника:

«Уже готово тактико-техническое задание на разработку эскизного проекта системы „Марафон IoT“, где детально — „до болта“ — расписано все, что нужно для выпуска рабочей конструкторской документации и изготовления спутников. Кроме того, мы изучили вопросы расположения региональных станций, коммутации и организации связи, в первом приближении рассмотрели варианты абонентских терминалов».
Важный нюанс: в то время как современный выпуск на предприятии спутников навигации и связи сравнительно малосерийный, для группировки «Марафон IoT» необходимо будет за короткий отрезок времени изготовить и запустить почти три сотни аппаратов.

«Проект полностью меняет идеологию создания и отработки спутников, — подтверждает заместитель генконструктора. — При крупносерийном производстве (один спутник в два дня) нам придется оптимизировать бизнес-процессы на разных стадиях изготовления. Для этого предлагаем сделать дополнения к существующей нормативной базе: надо четко разделять опытно-конструкторские работы и серию. Для последней необходимы совсем другие правила игры, и все должны это понимать, включая заказчика».
Основная техническая сложность при создании аппаратов «Марафон IoT» связана с микроминиатюризацией систем. При сравнительно небольших размерах спутники нужно оснастить не хуже относительно их «больших» собратьев, что является амбициозной задачей для предприятия.

В 2019 г. в ИСС сдан в эксплуатацию полномасштабный монтажно-испытательный комплекс, где предусмотрены площади, позволяющие организовать современное крупносерийное производство малых космических аппаратов (около 2 тыс м2). Как утверждает А. В. Кузовников, первый «марафонец» может быть запущен в 2023 г., следующие пять аппаратов — в 2024 г., половина орбитальной группировки — через два года, к 2026 г., с тем чтобы полностью завершить формирование спутниковой системы в 2027 г.

Широкополосный доступ

Для традиционного Интернета в программе «Сфера» существует отдельная группировка. Эту задачу будут выполнять 12 спутников «Скиф», обращающихся по круговым орбитам высотой 8070 км и приполярным наклонением.

По словам заместителя генконструктора, ИСС в рамках первого этапа проекта предполагает запустить в 2022 г. спутник-демонстратор для отработки ключевых технологий и решений.

«Мы ожидаем, что контракт появится в этом году. Есть полное понимание технической реализуемости проекта и примерных сроков его реализации, а также требований к головному предприятию и членам кооперации».
«Скиф» также таит в себе немало технических нюансов.

«Во-первых, на орбиту такой высотой и наклонением 89° аппараты у нас в стране никто еще не запускал. В связи с работой в радиационном поясе к спутнику будут предъявлены дополнительные требования по защите. Поскольку фазированная антенная решетка на „Скифе“ будет сильно нагреваться, потребуется организация эффективного теплоотвода».

Система «Скиф» обладает большой пропускной способностью (320 Мбит/сек) и формирует на поверхности Земли большое количество лучей передачи информации. При этом предполагается многократное переиспользование одних и тех же частот для обеспечения требуемой пропускной способности. «Все эти вопросы мы сейчас детально прорабатываем, ищем компромисс между количеством лучей, пропускной способностью и числом абонентов», — уверяет Кузовников.

Отвечая на вопрос, каким образом 12 спутников «Скиф» способны обеспечить широкополосный доступ, тогда как для аналогичных целей системы Starlink и Oneweb содержат сотни и тысячи аппаратов, он объясняет: «Система „Скиф“ не является конкурентом указанным системам, обращающимся по более низким орбитам и создающимся по концепции удешевления абонентского оборудования. „Скиф“ проектировался как некий аналог европейской спутниковой системы O3b, предназначенной для телекоммуникаций и передачи данных из удаленных мест и использующей 20 спутников на приэкваториальной орбите. Группировка „Скиф“ будет обращаться по приполярным орбитам, ее охват будет шире, хотя наземное оборудование (терминалы и управляющие станции) несколько сложнее.

Необходимо помнить, что основная задача „Скифа“ — обеспечить связь между шлюзовыми станциями, расположенными в местностях, где никакой связи, даже телефонной, нет, а оптоволокно прокладывать дорого. Например, это полярные станции и северные поселки. Проведенные маркетинговые исследования показали, что для труднодоступных районов более выгодно обеспечить создание группировки „Скиф“, нежели прокладывать оптоволокно».

Инвестиции и санкции

Александр Кузовников сообщил, что в рамках программы «Сфера» со стороны Роскосмоса предусматривается выделение средств только на опытно-конструкторские работы. А к финансированию серийного производства планируется привлекать частных инвесторов.

ИСС имени Решетнёва рассматривает несколько схем партнерства. В одном случае инвестор может вложить деньги в создание спутников и возвращать инвестиции после развертывания группировки и начала предоставления услуг. В другом он получит возможность пользоваться наземной инфраструктурой.

«Есть инвесторы, которые являются операторами, — говорит замруководителя. — Им интересно дальше эксплуатировать систему, предоставлять услуги. Возможны различные модели вложения и получения прибыли».
По поводу того, как будет решаться проблема комплектующих в свете американских санкций, собеседник сообщил: «В целом мы пытаемся в максимальной степени уйти от импортных деталей, ищем отечественных производителей, вписываем для них требования об использовании отечественных компонентов. Но полного импортозамещения в этих проектах, скорее всего, достичь не удастся, и часть комплектующих по-прежнему придется покупать на Западе. Мы будем ориентироваться на доступную компонентную базу, не подпадающую под санкции».