Nanosatelliten werden zusammen mit Drohnen bald Teil von Kampfsystemen werden
In den USA ist ein Bericht mit einer kommerziellen Prognose zur Entwicklung des Weltmarktes für Militärsatelliten erschienen. Im Jahr 2012 wurde dieses Segment der Raumfahrtindustrie auf 11,8 Milliarden US-Dollar geschätzt, die Autoren des Berichts gehen davon aus, dass es jährlich um 3,9% wachsen wird. Und im Jahr 2022 wird es 17,3 Milliarden US-Dollar erreichen.
Anzumerken ist, dass Langzeitprognosen im Bereich der Raumfahrt seit jeher, gelinde gesagt, von Unzuverlässigkeit gekennzeichnet waren. Die Entwicklung der Branche wird stark von Politik und Wirtschaft beeinflusst. Oft hängt die Projektfinanzierung von den Ambitionen der Führung des Landes ab. Und noch öfter - von der Wirtschaftslage. In einer Krise beginnen sie, bei den teuersten Programmen mit langfristiger Rendite zu sparen. Und der einfachste Weg zur Sequestrierung sind die obskuren Ausgaben für den Weltraum.
In letzter Zeit ist jedoch ein stärkerer Einflussfaktor in die Raumfahrt eingedrungen - der schnelle Wechsel der technologischen Generationen. Jetzt ist es nicht mehr möglich, die Entwicklung eines Raumfahrzeugs (AC) um 10-15 Jahre zu verlängern, was zuvor die Norm war. Während dieser Zeit schafft es das Gerät, veraltet zu werden, ohne jemals zu arbeiten. Ähnliches geschah mit schweren Kommunikationssatelliten am Ende des 20. Jahrhunderts. Glasfaser-Kommunikationsleitungen, die in kurzer Zeit die ganze Welt verstrickten, machten die Fernkommunikation weit verbreitet, billig und zuverlässig. Infolgedessen wurden Dutzende von Satellitentranspondern nicht nachgefragt, was zu hohen Verlusten führte.
Der schnelle Wechsel der technologischen Generationen hat zur Entwicklung der wichtigsten Trends bei der Entwicklung und Herstellung von Raumfahrzeugen geführt - Miniaturisierung, Modularität und Effizienz. Satelliten werden in Größe und Gewicht kleiner, benötigen weniger Energie, bei der Konstruktion und Herstellung werden vorgefertigte Elemente und Baugruppen verwendet, was die Produktionszeit und -kosten stark reduziert. Und die Kosten für den Start eines leichten Satelliten sind billiger.
Überall navigieren
Derzeit ist die Zahl der Weltraumstarts viel geringer als in den 1970er und 1980er Jahren. Dies ist in erster Linie auf eine deutliche Erhöhung der Überlebensfähigkeit des Raumfahrzeugs zurückzuführen. Die normale Lebensdauer von Satelliten im Orbit beträgt 15–20 Jahre. Er wird nicht mehr benötigt, da der Satellit zu diesem Zeitpunkt unweigerlich veraltet sein wird.
Bei den militärischen Raumfahrzeugen beträgt der Anteil der Kommunikationssatelliten 52,8%, der Nachrichten- und Überwachungsdienste 28,4%, die Navigationssatelliten 18,8%. Aber es ist der Bereich der Navigationssatelliten, der einen stetigen Aufwärtstrend aufweist.
Derzeit umfasst die Orbitalkonstellation der US-Navigationssatelliten des NAVSTAR-GPS-Systems 31 Raumfahrzeuge, die alle wie vorgesehen funktionieren. Seit 2015 ist geplant, die Konstellation im Rahmen der Entwicklung des Systems auf GPS III-Niveau durch Satelliten der dritten Generation zu ersetzen. Die US Air Force plant die Anschaffung von insgesamt 32 GPS-III-Raumfahrzeugen.
Roskosmos erwartet, bis 2020 die Genauigkeit der Koordinatenbestimmung durch das GLONASS-System auf weniger als 10 cm zu erreichen, sagte der Abteilungsleiter Wladimir Popowkin auf einer Sitzung der russischen Regierung, bei der das Weltraumprogramm bis 2020 geprüft wurde. "Heute beträgt die Messgenauigkeit 2, 8 Meter, bis 2015 werden wir 1,4 Meter erreichen, bis 2020 um 0,6 Meter", sagte der Chef von Roscosmos und bemerkte, dass "unter Berücksichtigung der heute vorgenommenen Ergänzungen", tatsächlich wird es weniger als 10 Zentimeter genau sein." Add-ons sind Bodenstationen zur differentiellen Korrektur des Navigationssignals. Gleichzeitig soll die derzeitige Orbitalkonstellation GLONASS durch Raumfahrzeuge der nächsten Generation ersetzt werden, deren Anzahl auf 30 erhöht wird.
Die Europäische Union entwickelt ihr Navigationssystem gemeinsam mit der Europäischen Weltraumorganisation. In den Jahren 2014-2016 war geplant, eine Konstellation von 30 Raumfahrzeugen zu schaffen - 27 im System und 3 Standby-Raumfahrzeuge. Aufgrund der Wirtschaftskrise können diese Pläne um mehrere Jahre verschoben werden.
Im Jahr 2020 beabsichtigt die VR China, die Schaffung des nationalen Satellitennavigationssystems Beidou abzuschließen. Das System wurde am 27. Dezember 2012 als regionales Positionierungssystem mit einer Orbitalkonstellation von 16 Satelliten in den kommerziellen Betrieb aufgenommen. Dies lieferte ein Navigationssignal in China und den Nachbarländern. Im Jahr 2020 sollen 5 Raumfahrzeuge in einer geostationären Umlaufbahn und 30 Satelliten außerhalb der geostationären Umlaufbahn eingesetzt werden, wodurch das gesamte Territorium des Planeten mit einem Navigationssignal abgedeckt werden kann.
Im Juni 2013 will Indien den ersten Navigationssatelliten seines nationalen Systems IRNSS (Indian Regional Navigation Satellite System) von der Insel Sriharikota vor der Südküste von Andhra Pradesh starten. Der Start in die Umlaufbahn wird von der indischen Trägerrakete PSLV-C22 durchgeführt. Der zweite Satellit soll Ende 2013 ins All geschossen werden. Fünf weitere werden 2014-2015 eingeführt. So entsteht ein regionales Satellitennavigationssystem, das den indischen Subkontinent und weitere 1.500 km von seinen Grenzen mit einer Genauigkeit von 10 m abdeckt.
Japan ging seinen eigenen Weg und schuf das Quasi-Zenith Satellite System (QZSS, „Quasi-Zenith Satellite System“) – ein System zur Zeitsynchronisation und Differenzkorrektur des GPS-Navigationssignals für Japan. Dieses regionale Satellitensystem wurde entwickelt, um bei Verwendung von GPS ein Positionssignal mit höherer Qualität zu erhalten. Es funktioniert nicht separat. Der erste Michibiki-Satellit wurde 2010 in die Umlaufbahn gebracht. In den kommenden Jahren ist geplant, drei weitere zurückzuziehen. QZSS-Signale werden Japan und den Westpazifik abdecken.
Handy im Orbit
Mikroelektronik ist vielleicht der am schnellsten wachsende Bereich der modernen Technologie. Samsung Electronics, Apple und Google sind bereit, den „smarten“Uhrencomputer in den kommenden Monaten buchstäblich zu präsentieren. Ist es ein Wunder, dass Raumschiffe immer kleiner werden? Neue Materialien und Nanotechnologie machen Weltraumgeräte kompakter, leichter und energieeffizienter. Es kann davon ausgegangen werden, dass die Ära der kleinen Raumfahrzeuge bereits begonnen hat. Je nach Gewicht werden sie nun in folgende Kategorien eingeteilt: bis 1 kg - "Pico", bis 10 kg - "Nano", bis 100 kg - "Micro", bis 1000 kg - "Mini". Noch vor 10 Jahren schienen Mikrosatelliten mit einem Gewicht von 50-60 kg eine herausragende Leistung zu sein. Jetzt sind Nanosatelliten der weltweite Trend. Mehr als 80 davon wurden bereits ins All geschossen.
So wie die Produktion und Entwicklung von unbemannten Luftfahrzeugen (UAVs) in vielen Ländern betrieben wird, die zuvor noch nicht einmal über eine eigene Luftfahrtindustrie nachgedacht haben, so wird das Design von Nanosatelliten heute in vielen Universitäten, Labors und sogar einzelnen Amateuren durchgeführt. Darüber hinaus erweisen sich die Kosten für solche Geräte, die auf der Grundlage vorgefertigter Elemente zusammengebaut werden, als äußerst gering. Manchmal ist die Basis eines Nanosatelliten-Designs ein gewöhnliches Mobiltelefon.
Aus Indien wurde ein Smartphone in den Orbit geschickt, das im Rahmen des Sat-Smartphone-Projekts als Basis für den Versuchssatelliten Strand-1 diente. Der Satellit wurde in Großbritannien gemeinsam vom University of Surrey Space Center (SSC) und Surrey Satellite Technology (SSTL) entwickelt. Das Gewicht des Geräts beträgt 4, 3 kg, die Abmessungen betragen 10 x 10 x 30 cm Neben dem Smartphone enthält das Gerät die üblichen Funktionskomponenten - Stromversorgung und Steuerungssysteme. In der ersten Stufe wird der Satellit von einem Standard-Bordcomputer gesteuert, dann wird diese Funktion komplett von einem Smartphone übernommen.
Das Android-Betriebssystem mit einer Reihe speziell entwickelter Anwendungen ermöglicht eine Reihe von Experimenten. Die iTesa-App zeichnet die Magnetfeldwerte auf, während sich der Satellit bewegt. Mit einer anderen Anwendung nimmt die eingebaute Kamera Bilder auf, die zum Posten auf Facebook und Twitter übertragen werden. Und das ist nur ein kleiner Teil des Forschungsprogramms. Die Mission dauert sechs Monate. Eine Rückkehr zur Erde ist nicht vorgesehen. Die Kosmonautik hat aufgehört, das Los der Elite zu sein.
Die wichtigste Schlussfolgerung: Militär- und Raumfahrttechnologien sind nicht mehr die Lokomotive für die Entwicklung der zivilen Industrie. Ganz im Gegenteil – zivilwissenschaftsintensive Entwicklungen ermöglichen die Entwicklung militärischer Weltraumtechnologie. Die Einnahmen von Konsumgüterherstellern sind um ein Vielfaches höher als die Einnahmen von Rüstungskonzernen. Die weltweit führenden Elektronikunternehmen können Milliarden von Dollar für neue Entwicklungen ausgeben. Und der starke Wettbewerb zwingt uns, alles in kürzester Zeit zu erledigen.
Nanosatelliten sind auf dem Vormarsch
Im Jahr 2005 warf der russische Kosmonaut Salizhan Sharipov einfach den ersten russischen Nanosatelliten TNS-1 von der Internationalen Raumstation ins All. Das 4,5 kg schwere Gerät wurde in nur einem Jahr am russischen Forschungsinstitut für Weltrauminstrumentierung mit Geldern des Unternehmens hergestellt. Was ist im Wesentlichen ein Satellit? Dies ist ein Gerät im Weltraum!
Das billige TNS-1 im Betrieb stellte sich als fast kostenlos heraus. Er brauchte kein Mission Control Center, keine riesigen Transceiver-Antennen, keine Telemetrieanalyse und vieles mehr. Es könnte mit einem Laptop gesteuert werden, der auf einer Parkbank sitzt. Das Experiment zeigte, dass es mit Hilfe von Mobilfunk und Internet möglich ist, ein Weltraumobjekt zu steuern. Darüber hinaus haben 10 neue Ausrüstungsbaugruppen Flugdesigntests bestanden. Gäbe es die Nanosatelliten nicht, müssten sie als Teil der Bordausrüstung eines der zukünftigen Raumschiffe getestet werden. Und das ist Zeitverschwendung und große Risiken.
TNS-1 war ein großer Durchbruch. Es könnte darum gehen, taktische Weltraumsysteme auf der Ebene eines Bataillonskommandanten zu schaffen, wie kleine taktische Drohnen. Ein kostengünstiges Gerät, das innerhalb weniger Tage in der gewünschten Konfiguration zusammengebaut und mit einer leichten Rakete von einem Trägerflugzeug abgeschossen wurde, könnte dem Kommandanten das Schlachtfeld zeigen, Kommunikation und ein automatisiertes Steuerungssystem für die taktische Staffel bieten. Solche Raumfahrzeuge könnten während des lokalen Konflikts in Südossetien und im Nordkaukasus eine große Hilfe sein.
Ein weiterer wichtiger Bereich ist die Beseitigung der Folgen von Naturkatastrophen und von Menschen verursachten Katastrophen. Und auch ihre Warnung. Günstige Nanosatelliten mit einer Gültigkeitsdauer von mehreren Monaten könnten den Zustand der Eissituation in einer bestimmten Region anzeigen, Waldbrände dokumentieren und den Wasserstand bei Hochwasser verfolgen. Zur operativen Kontrolle können Nanosatelliten direkt über dem Gebiet von Naturkatastrophen gestartet werden, um online Veränderungen der Situation zu beobachten. Und es stellte sich heraus, dass das RF-Ministerium für Notsituationen nach der Flut Weltraumbilder von Krymsk als wohltätige Hilfe aus den USA erhalten hatte.
In Zukunft ist mit der Einführung von Nanosatelliten in die Kampfsysteme der führenden Armeen der Welt, vor allem der Vereinigten Staaten, zu rechnen. Höchstwahrscheinlich nicht eine einzige Verwendung, sondern der Start kleiner Raumfahrzeuge in ganzen Schwärmen, die Satelliten für verschiedene Zwecke umfassen werden - Kommunikation, Weiterleitung, Sondierung der Erdoberfläche in verschiedenen Wellenlängen, elektronische Gegenmaßnahmen, Zielbestimmung usw. Damit werden die Möglichkeiten der kontaktlosen Kriegsführung deutlich erweitert.
Sollte sich die Miniaturisierung als einer der Haupttrends bei der Entwicklung von militärischen Raumfahrzeugen herausstellen, wird die Prognose für eine Zunahme des Marktes für Militärsatelliten scheitern. Im Gegenteil, sie wird in monetärer Hinsicht sinken. Luft- und Raumfahrtkonzerne werden jedoch versuchen, keine Gewinne zu verpassen und kleine Konkurrenten zu bremsen. In Russland ist es gelungen. Hersteller schwerer Satelliten haben beim RNII für Weltrauminstrumentierung Lobbyarbeit geleistet, um Raumfahrzeuge zu verbieten. Erst jetzt wird die Frage nach dem Start des vor acht Jahren fertig gestellten Nanosatelliten TNS-2 erneut diskutiert.
Die Nachfrage nach schweren energieintensiven Raumfahrzeugen in erdnahen Umlaufbahnen geht weiter zurück. Zudem wird die Bodenausrüstung der Nutzer immer sensibler und sparsamer.
Schwere Satelliten werden größtenteils Wissenschaftlern vorbehalten bleiben. Weltraumteleskope, hochauflösende Bildgebungsgeräte, automatische Stationen für Planetenstudien werden im Interesse der gesamten Menschheit weiterhin hergestellt und gestartet.
Nationale Programme werden sich auf billigere Raumfahrzeuge konzentrieren, die für die Massenproduktion und den Einsatz geeignet sind. Das Beispiel der UAVs, die stark in die Kampfsysteme der entwickelten Länder eingedrungen sind, überzeugt hiervon deutlich. Buchstäblich ein Jahrzehnt war genug, damit UAVs zur Streikaufklärung ihren Platz in der US Air Force und ihren Verbündeten einnehmen konnten. Es besteht kein Zweifel, dass sich bis 2020 das Aussehen der Orbitalgruppierungen ebenso radikal ändern wird. Schwärme von Pico- und Nanosatelliten werden erscheinen.
Jetzt sprechen wir von Femto-Satelliten mit einem Gewicht von bis zu 100 g: Wenn Computer auf die Größe von Armbanduhren reduziert werden, werden bald Satelliten mit ähnlichen Abmessungen auftauchen.
