Обеспечение астероидной безопасности

Столкновение Земли даже с небольшими по земным представлениям небесными телами (диаметром от сотен метров до одного километра) может привести к серьезным экологическим последствиям, а при их больших размерах поставить человечество на грань исчезновения. Археологические исследования позволяют выдвинуть гипотезу о существовании подобных фактов в истории Земли. В этой связи обеспечение астероидной безопасности будет одной из важнейших задач мировой космонавтики XXI в., направленной на обеспечение глобальной безопасности человечества.

Краткий обзор изложенных выше перспектив развития космических орбитальных средств позволяет сделать однозначный вывод о все возрастающем влиянии и проникновении космических технологий в повседневную жизнь всего человечества. Можно утверждать, что будущее человечества XXI в. в космосе. Одной из важнейших особенностей космических систем является сложность, высокая технологичность и наукоемкость их разработки, создания и эксплуатации. При этом существенной спецификой создания перспективных космических систем является наличие достаточно длительного подготовительного периода, предшествующего непосредственной разработке космических средств, в течение которого происходят накопление и отработка новых, передовых идей, конструктивных решений и технологий. Качественный скачок в развитии орбитальных средств напрямую связан с комплексным решением большого числа взаимосвязанных научно-технологических проблем.

Реализация перспективных космических программ XXI в. невозможна без создания опережающего научно-технического задела и обеспечения динамичного непрерывного развития космических средств.

Основными задачами при формировании и реализации направлений исследований по созданию опережающего научно-технического задела должны стать:

• обеспечение высокого уровня тактико-технических характеристик перспективных образцов ракетно-космической техники;
• организация и проведение работ по приоритетным направлениям (областям) исследований, соответствующим прогнозируемым целям и задачам развития мировой и российской космонавтики;
• поддержание на требуемом уровне интеллектуального потенциала, лабораторно-исследовательской и опытно-экспериментальной базы ракетно-космической отрасли.

Целями перспективной программы развития орбитальных средств России должны быть:

• создание научно-технического задела в области базовых технологий, в первую очередь двойного применения, в интересах разработки космических средств военного, научного и народнохозяйственного назначения с требуемыми тактико-техническими характеристиками;
• недопущение глобального технического и технологического отставания Российской Федерации от развитых стран мира в области создания космических средств различного целевого назначения и космической деятельности в целом;
• обеспечение конкурентоспособности на мировом рынке отечественных базовых технологий и разрабатываемых на их основе перспективных космических средств и систем различного целевого назначения;
• дальнейшее совершенствование системы управления исследованиями и разработками по созданию перспективных космических средств военного, научного и народнохозяйственного назначения.

При этом основными задачами перспективной программы развития орбитальных средств России должны стать:

• концентрация усилий и сосредоточение финансовых ресурсов для создания наиболее приоритетных и прорывных базовых технологий;
• привлечение средств заинтересованных государственных организаций и внебюджетных структур для формирования научно-технического задела по базовым технологиям и его широкомасштабного использования в интересах решения оборонных, научных, народнохозяйственных задач и международного сотрудничества;
• исключение параллелизма и дублирования при проведении научно-исследовательских и экспериментальных работ, выполняемых по различным заказам, уменьшение требуемых затрат на создание базовых технологий;
• сокращение сроков проведения разработки перспективных образцов космической техники за счет комплексного решения научно-технических проблем их создания и полноты сформированного научно-технического задела. Сокращение суммарных затрат на реализацию полного жизненного цикла космических средств и систем различного целевого назначения;
• организация конкурса при проведении научно-исследовательских и экспериментальных работ (НИЭР), ведущихся в интересах создания базовых технологий и конкретных ключевых элементов перспективных космических средств;
• сохранение основной кооперации организаций — исполнителей НИР и НИЭР по созданию базовых технологий. Привлечение в кооперацию новых организаций, в том числе и коммерческих обладающих высоким научно-техническим потенциалом и способных эффективно решать технические и технологические проблемы разработки космических систем и комплексов различного целевого назначения;
• обеспечение стандартизации и унификации при разработке элементной базы, основных ключевых элементов и в целом перспективных космических аппаратов и систем военного, научного и народнохозяйственного назначения.

Основой для решения всех перспективных задач должно стать опережающее развитие ряда базовых космических технологий — проектных, конструкционно-технологических и управленческих, многие из которых найдут широкое применение на Земле. Перспективные технологии проектирования орбитальных средств на первом этапе должны обеспечить автоматизированную разработку оптимальных вариантов базовых элементов, модулей и узлов КА (платформа, системы терморегулирования, управления и т.д.), а в последующем и полностью серийных образцов КА и систем на их основе при широком использовании в разработках унифицированных модулей, узлов, схемотехнических решений и т.д. Автоматизация процессов проектирования, а в последующем и сборки позволит резко снизить стоимость создания космических средств.

Особую роль приобретет проектирование космических систем на базе МКА с распределенной архитектурой построения. Понятие «малый космический аппарат» отражает качественный результат перехода научно-технического прогресса на более высокую ступень развития, характеризующуюся организацией на новом техническом уровне процессов проектирования, изготовления, испытаний, запуска и обеспечения функционирования. В ходе разработки МКА в настоящее время создается технологический задел, который по праву можно рассматривать в качестве базового в XXI в. МКА (а в перспективе микро- и наноспутники) будут являться основным звеном новых высокотехнологичных космических систем различного назначения. Основными достоинствами МКА являются простота конструкции, универсальность используемых модулей, технологичность и относительно невысокая стоимость производства.

В России среди многочисленных предприятий ракетно-космической отрасли наибольшим научно-техническим и экономическим потенциалом для разработки, создания и эксплуатации МКА различного назначения обладает ГКНПЦ им. М.В. Хруничева. Исходя из анализа областей применения и условий эксплуатации МКА специалистами ГКНПЦ им. М.В. Хруничева сформированы основные принципы их конструктивного построения, позволяющие на основе типовых элементов относительно быстро создавать необходимые модификации. Основным базовым элементом МКА является унифицированная космическая платформа массой 350 кг, оснащенная служебными системами, обеспечивающими необходимые условия функционирования целевой аппаратуры и требования режимов полета.

МКА строятся по модульному принципу и имеют возможность гибко адаптироваться для решения различных задач как за счет использования тех или иных модулей,так и за счет их собственной комплектации. Модульность конструкции платформы позволяет автономно проводить монтаж и проверку отдельных систем и агрегатов также практически независимо друг от друга совершенствовать те или иные модули, создавая тем самым новые модификации МКА. Это, в свою очередь, при негерметичности исполнения в перспективе позволит обеспечить легкость орбитального ремонта и замены потребных блоков и узлов.

Базовый вариант платформы включает в себя целевую аппаратуру и бортовые обеспечивающие системы энергопитания, ориентации и стабилизации, терморегулирования, корректирующую двигательную установку, БЦВМ и др. Анализ состояния разработок космической техники показывает, что перспективы развития МКА связаны с необходимостью решения проблем дальнейшего снижения массы, габаритов и стоимости, увеличения КПД энергосистем, повышения надежности и времени активного существования МКА в целом.

Применение МКА обеспечивает ряд преимуществ:

1. возможность экономически более целесообразного решения целого ряда задач в области мониторинга Земли, связи, навигации и управления, отработки новых технологий, требующих оперативного выполнения;
2. снижение затрат и времени на разработку, изготовление и развертывание космических аппаратов и систем, позволяющих внедрять наиболее передовые технологии;
3. возможность быстрой реализации базовых конструкторско-технических решений с последующей модернизацией благодаря использованию модульной архитектуры;
4. малые собственные гравитационный,электромагнитный и газовый фоны;
5. низкие стоимостные характеристики наряду с возможностью запуска дешевыми конверсионными ракетами-носителями и перспективными авиакосмическими средствами;
6. более высокую живучесть и надежность проектируемых космических систем благодаря более высокой технологической надежности как самих МКА, так и структур проектируемых на их основе систем;
7. меньшие финансовые и технические проблемы при развертывании систем на основе МКА;
8. возможность более широкого коммерческого использования существующих и внедрения новых услуг космических систем благодаря их более низкой удельной стоимости.

Так, например, по оценкам зарубежных специалистов, затраты на изготовление крупных КА составляют от 88 тыс. до 220 тыс. дол. за килограмм, а срок разработки — до 5…7 лет, в то время как для малых космических аппаратов затраты на изготовление 17 тыс. дол. за килограмм и срок разработки — до 2 лет. Такие КА могут быть выведены дешевыми РН легкого класса — «Рокот», «Космос» и др. Так, ГКНПЦ им. М. В. Хруничева планирует в 2002 г. осуществить с космодрома Плесецк ракетой-носителем «Рокот» первый запуск на ГСО МКА «Диалог» с его довыведением в рабочую точку двигателями малой тяги в течение 6 месяцев.

В области развития передовых конструкционно-технологических космических технологий и перспективных целевых КА необходимо выделить ряд ключевых работ, которые связаны с элементной базой, определяющей облик перспективных КА и требующей первоочередной и комплексной отработки.