| Космические силы США будут использовать несколько орбит для размещения своих спутников
Натан Страут Журналист Sightline Media Group
На протяжении десятилетий Соединенные Штаты использовали один и тот же подход к обнаружению баллистических ракет из космоса: вывели на высокую орбиту несколько спутников с инфракрасными датчиками и рассредоточили их, чтобы обеспечить круглосуточное покрытие поверхности Земли. И это в значительной степени сработало. Космические силы отслеживают тысячи ракет в год, и в одном громком случае в 2020 году главной американской спутниковой системе обнаружения ракет приписали то, что она в последнюю минуту предупредила военнослужащих в Ираке, которые смогли укрыться от приближающихся ракет, запущенных из Ирана. Но эта структура спутниковой группировки больше не является устойчивой. Распространение противоспутникового оружия бросает вызов этому подходу. Американские военные лидеры заявили, что больше нет смысла класть все свои «миллиардные яйца в одну корзину». Космическим силам нужна распределенная архитектура, то есть больше спутников для каждой возможности, которые расположены на разных орбитах. Вместо того, чтобы просто иметь несколько спутников предупреждения о ракетном нападении на геостационарной орбите на высоте 22 236 миль над поверхностью Земли, служба хочет разместить некоторые из них на средней околоземной орбите — на площади от 1243 миль над Землей до геостационарной орбиты. Тем временем Агентство космического развития (Space Development Agency, SDA) разрабатывает новую группировку, которая также будет отслеживать ракеты, созданные из сотен спутников ближе к поверхности на низкой околоземной орбите. Они должны начать действовать за несколько лет до того, как Космические силы смогут расширить свою систему предупреждения о ракетном нападении. Такая распределенная архитектура на трех уровнях орбиты не только обеспечит гибкость, но и гарантирует, что противники не смогут вывести космический потенциал Америки из строя, выведя из строя или уничтожив один спутник. Если спутники на геостационарной орбите недоступны, Космические силы могут рассчитывать на спутники на других орбитах. Теперь цифровые инженерные инструменты дают чиновникам Космических сил новое представление о том, как достичь этой распределенной архитектуры для расширения высокоорбитальных спутников, которые следят за ракетами. Служба активно инвестирует в цифровые инженерные концепции, которые достигли прогресса в некоторых частях аэрокосмического сообщества и других отраслей промышленности, позволяя ей тестировать и проверять новые конструкции спутников и структуры группировок спутников в цифровой среде. Эти инструменты не просто предоставляют графику, но позволяют пользователям тестировать свои проекты в симуляторах, которые точно представляют космическую среду, и отслеживать, как изменения влияют на производительность. Следующая американская система предупреждения о ракетном нападении — Следующее поколение сверхпрочных инфракрасных систем — была спроектирована как одна из тех больших систем со сложной и дорогой технологией. Первый блок будет состоять из пяти спутников, размещенных на высокой орбите, эффективно заменяя спутники Космической инфракрасной системы (Space Based Infrared System SBIS) в движении типа " like-for-like" с некоторыми небольшими изменениями. Центр космических и ракетных систем выделил Lockheed Martin $2,9 млрд в 2018 году на проектирование трех геостационарных спутников и $4,9 млрд в 2021 году на их строительство компании Northrop Grumman выделили 2,4 миллиарда долларов на разработку двух полярных спутников. В мае Космические силы объявили о двух контрактах, которые могли бы радикально изменить будущее системы. SMC выдала два контракта — 29 миллионов долларов для Raytheon Technologies и около 28 миллионов долларов для Millennium Space Systems, дочерней компании Boeing, — за создание цифровых моделей спутников Next Gen OPIR следующего поколения. Компании будут использовать методы цифровой инженерии не только для проектирования спутников, но и для проверки того, могут ли они эффективно работать на средней околоземной орбите. Переход на спутники на средних околоземных орбитах ( СОО, англ. - MEO) стал бы сейсмическим сдвигом в американской архитектуре предупреждения о ракетах, и переход к использованию цифровой инженерии дает один из первых взглядов на то, что имели в виду Космические силы, когда говорили, что хотят стать первой в мире полностью цифровой службой. Зачем переходить на другие орбиты? По словам Роба Алсета, исполнительного директора отдела стратегических систем компании Raytheon Intelligence and Space по космическим системам и системам командования и управления, это путешествие началось в 2019 году. В том же году компания получила от SMC исследовательский контракт на проведение разведки зрелости технологий в промышленности для спутников Block 1 для OPIR следующего поколения. Космические силы присудили компании последующий вариант для обсуждения того, как она может изменить архитектуру системы. “Одна из областей, которую мы долго обсуждали, - это перемещение датчиков на среднюю околоземную орбиту, MEO, и в этом было много преимуществ. Во-первых, есть некоторый прирост чувствительности, потому что вы немного ближе к Земле”, - сказал Алсет. На самом деле MEO охватывает обширную полосу пространства, значительно более близкую к планете. В то время как геостационарная орбита постоянна на высоте 22 236 миль, MEO охватывает все, что ниже, до 1243 миль над поверхностью Земли. В то время как большинство крупных спутников, принадлежащих Пентагону, работают в GEO (геостационарная орбита), у департамента есть некоторые в MEO - особенно в GPS-группировке. “У MEO есть много больших преимуществ”, - сказал генеральный директор Millennium Space Systems Джейсон Ким. — Что делает MEO, так это то, что вы можете видеть большую полосу Земли с меньшим количеством спутников, чем на низкой околоземной орбите (НОО, англ. – LEO). НА LEO понадобятся сотни спутников, чтобы получить глобальное покрытие, и если вы потеряете некоторые спутники в критических точках, это откроет пробел в покрытии. LEO тоже ограничен горизонтом. Это создает проблему для планируемых SDA спутников слежения за ракетами LEO, которые будут работать ближе к Земле, чтобы легче обнаружить гиперзвуковое оружие. Их ограниченная наблюдательность означает, что они отслеживают оружие только в течение короткого периода времени, прежде чем эти ракеты исчезнут за горизонтом. SDA надеется решить эту проблему, создав на орбите ячеистую сеть, соединяющую сотни спутников предупреждения о ракетном нападении, что позволит им передавать данные слежения со спутника на спутник по мере распространения угроз по всему миру. Выше по орбите спутник MEO может отслеживать угрозы дольше, прежде чем горизонт скроет его обзор. МЕО представляет собой лучший вариант, чем LEO и GEO. Он имеет больше спутников, чем GEO, чтобы обеспечить устойчивость, но не нуждается в огромном количестве спутников, необходимых для глобального охвата в LEO. В рамках своего исследовательского контракта с Космическими силами Raytheon использовал внутренне разработанные алгоритмы, чтобы показать, как размещение спутников Next Gen OPIR в MEO может обеспечить устойчивость через слои, а также получить производительность со скидкой по ценам изысканных систем. Хотя ни одна из компаний не представила оценки стоимости своих спутников, спутники MEO, как правило, меньше, что делает их более дешевыми для производства и запуска. Оба проекта спутников, разрабатываемые Raytheon и Millennium, смогут работать в MEO и GEO, предоставляя правительству гибкость. “Это очень доступный подход, когда вы можете разработать датчики, которые могут работать в различных режимах орбиты без необходимости радикально менять эти датчики”, - сказал Алсет. Предлагаемые решения не только улучшат возможности и отказоустойчивость группировки — и Ким, и Алсет заявили, что их спутники будут дешевле. Вкратце повторю: Подрядчики утверждают, что добавление архитектуры MEO Next Gen OPIR будет дешевле и более устойчивым, а также обеспечит продукт с более высоким разрешением. И если Космическим силам понравится то, что они увидят из этих контрактов, то в ближайшем будущем обе компании могут получить выгодные договора. После критического анализа конструкции полезной нагрузки в течение 18 месяцев Космические силы могли бы выбрать будущие варианты интеграции и запуска до трех космических аппаратов от каждого поставщика, чтобы начать более развернутую конструкцию, сказал Ким. Как работает цифровая инженерия Столь же радикальными, как и потенциальные изменения в архитектуре предупреждения о ракетном нападении Космических сил, являются новые цифровые инженерные приоритеты этого контракта. Алсет сказал, что практика аналогового проектирования более разделена, и отдельные люди и команды работают над различными частями спутниковой системы. В этой среде может быть не сразу очевидно, как изменение одной части может повлиять на остальную часть системы. С другой стороны, при цифровой инженерии каждый член команды имеет доступ к каждой части проекта, и изменения в одной части системы немедленно отражаются в цифровой модели. Команда может видеть, как работа отдельного человека влияет на производительность системы. Высокоточные среды, используемые цифровыми инженерами, более точно показывают, как система будет работать на орбите. Это больше, чем простая анимация — инженеры могут взять реальные размеры, возможности и физические свойства системы и протестировать их в реалистичном воссоздании. Объявив в мае о контрактах, ориентированных на цифровую инженерию, Исполнительный директор программы SMC по космическому развитию полковник Дж. Тимоти Сейба сказал, что они “поддержат анализ архитектуры Космических сил США, предоставив реалистичные прогнозы стоимости, графика и производительности, что, по сути, позволит использовать цифровой подход " попробуй, прежде чем покупать". Цифровая инженерия способствует достижению цели Космических сил - избежать блокировки поставщиков. С помощью стандартных отраслевых инструментов Космические силы могут брать части или спутники у третьих сторон, внедрять их в цифровую среду и видеть, как они влияют на ее системы. “Эти усилия являются ключевым компонентом цифровой инженерной стратегии SMC, позволяющей правительству включать и соединять несколько моделей подрядчиков в автоматизированной цифровой среде”, - сказал Сейба. Это первое крупное объявление о контракте с акцентом на цифровую инженерию с тех пор, как Космические силы объявили в начале этого года, что это будет первая в мире цифровая услуга, хотя промышленность и значительная часть аэрокосмического сообщества уже используют цифровую инженерную практику.
Опубликовано 10.08.2021 Sightline Media Group (c4isrnet.com) Смотрите также | |
|
| |
| Просмотров: 488 | | |
| Всего комментариев: 0 | |