Выведение нового спутника на орбиту. Как запускают спутник

Новая серия космических спутников Илона Маска, запущенная на орбиту, вдвое увеличила количество сателлитов интернет-проекта Starlink. В то время как скептики говорят об опасности замусоривания космоса над Землей, свои идеи развивают и конкуренты Маска - Project Kuiper Джеффа Безоса, собственные проекты Марка Цукерберга и международная сеть OneWeb, обещающая космический интернет уже в 2021 году. Руководитель «Роскомсвободы» Артем Козлюк объясняет, как будет работать космический интернет, какие риски возникнут из-за него для общества и государств и как его появление скажется на свободе интернета.

Как это работает

В ноябре космическая компания Илона Маска SpaceX запустила новую партию околоземных спутников в рамках проекта по созданию дешевого и быстрого спутникового интернета - Starlink. Как и в прошлый раз, на орбиту вышло 60 сателлитов - теперь их стало 122, включая два тестовых. Всего планируется запустить около 42 тысяч спутников на разных орбитах высотой от 238 до 580 км: в октябре стало известно , что SpaceX подала в Федеральную комиссию по связи США (FCC) заявки на размещение 30 тысяч дополнительных спутников Starlink.

Пока что запуски спутников космической интернет-системы проходят успешно. Глядя на видеозаписи приземления первой ступени Falcon 9, которая уже четвертый раз успешно села на платформу в Атлантическом океане с романтическим названием Of Course I Still Love You («Конечно, я по-прежнему люблю тебя»), нельзя не испытать отчасти детский, отчасти научный восторг.

Удивительно, что еще в 2015 году проект был только в разработке, в 2018-м были созданы прототипы спутников, а уже сегодня мы видим, как воплощается новая глобальная идея Маска, выходящая за рамки устоявшейся парадигмы. Стремительность и игра вне правил в хорошем смысле - главные козыри известного предпринимателя и инженера. Его проекты, конечно, критикуют в том числе за хайп или несоразмерность вложенных усилий относительно результата. Но поиск нового и нестандартного - это всегда ошибки и критика со стороны. И, конечно, конкуренты.

Почему с космическим интернетом не все так просто

Один из главных аргументов против такого количества спутников рядом с Землей - резкий всплеск «космического замусоривания». Кроме понятного и очевидного техногенного засорения, которое возрастает из-за непредвиденных столкновений уже летающих по околоземным орбитам рукотворных объектов и их осколков, ученые опасаются того, что спутники SpaceX из-за своей яркости могут затмевать звезды. Если это произойдет, астрономы не смогут наблюдать Вселенную с Земли.

«Если в небе много-много ярких движущихся объектов, это чрезвычайно усложняет нашу работу. Это потенциально угрожает самой науке астрономии», - рассказал The New York Times астроном Джеймс Ловенталь.

Согласно оценкам Европейского космического агентства (ESA), 42 тысячи спутников от Starlink - это в 8 раз больше, чем нынешнее число всех спутников на орбите. Серия катастрофических столкновений может превратить околоземное пространство в минное поле обломков. В наихудшем случае спиральная мусорная катастрофа может запереть человечество на Земле, лишив возможности запускать новые космические аппараты. Как вам такой сценарий?

В наихудшем случае спиральная мусорная катастрофа может запереть человечество на Земле

Инженеры Starlink пытаются решить проблемы разными путями: строя планы перемещения спутников на более высокие орбиты, обещая покрасить свои спутники в черный цвет на сторонах, обращенных к Земле, делая их менее отражающими и даже планируя заранее выводить их из строя, направляя в атмосферу Земли после нескольких лет эксплуатации, чтобы все их детали полностью в ней сгорали. Удастся ли им все это, покажет время. Но кроме этого Starlink надо следить и за конкурентами, в первую очередь за OneWeb, Athena от Facebook и Project Kuiper от Amazon.

Конкуренты

У Facebook есть своя программа раздачи интернета с помощью сверхвысотных беспилотников, которая постоянно трансформируется. Последние сведения о ней относятся к началу 2019 года, когда стало известно , что Facebook начал сотрудничество с Airbus в рамках проекта Zephyr. Вместе с тем есть информация и о космическом проекте Марка Цукерберга. Корпорация Facebook в 2018 году создала дочернюю компанию PointView Tech, которая работает над спутником Athena, способным доставлять данные в 10 раз быстрее, чем Starlink. Подробностей об том проекте мало — похоже, он еще на стадии предварительных согласований.

Project Kuiper - самый молодой из спутниковых мегапроектов. Но, зная возможности не менее амбициозного, чем Маск, главы Amazon Джеффа Безоса, можно сделать ставку на быстрый разгон. Тем более что у Безоса есть своя аэрокосмическая компания Blue Origin, занимающаяся разработкой собственной космической ракеты New Glenn. Blue Origin уже подписала контракты на многозапускное соглашение с Telesat - еще одной компанией, которая разрабатывает спутники на низкой околоземной орбите с предоставлением широкополосных услуг по всему миру. Спутники от Amazon будут располагаться на орбитах, схожих со Starlink: 590 км, 610 км и 630 км. В планах проекта - развернуть 3236 спутников.

На текущий момент у Amazon в рамках проекта Kuiper открыто 146 вакансий, что говорит о серьезности намерений и вполне конкретных целях. Amazon ведет активную переписку с FCC о регистрации своей спутниковой системы.

В свою очередь, OneWeb - это международный космический проект по созданию группировки из большого количества спутников для обеспечения широкополосным доступом интернет-пользователей по всему миру за счет полного охвата поверхности Земли. Спутники будут находиться на орбитах 800 и 950 км. Инвесторами проекта OneWeb выступают такие известные компании, как Airbus Group, Intelsat, Qualcomm Incorporated, The Coca-Cola Company и др. На сайте OneWeb обещают, что в 2021 году уже начнется предоставление глобальных интернет-услуг. Для этого на орбиту будут выведены сотни микроспутников.

В OneWeb главной миссией объявили построение глобальной коммуникационной сети, чтобы обеспечить связью ту половину населения планеты, которая ее не имеет. В проекте участвуют и российские компании. В 2015 году «Роскосмос» заключил с проектом OneWeb контракт на запуск спутников с помощью 21 ракеты-носителя «Союз». Спутники будут запускаться в 2019–2021 годах с космодромов Байконур (Казахстан), Восточный (Россия) и Куру (Французская Гвиана). Сумма контракта - один миллиард долларов. В феврале этого года «Роскосмос» сообщил , что с космодрома Куру во Французской Гвиане была запущена ракета-носитель «Союз-СТ-Б», которая доставила на орбиту первые спутники для проекта OneWeb.

Как это будет работать в России

Участие «Роскосмоса» в OneWeb могло и не состояться. Год назад ФСБ выступила против развертывания над территорией России иностранного проекта спутниковой связи. Как заявил тогда представитель российской спецслужбы Владимир Садовников, система OneWeb несет угрозу национальной безопасности и ее можно использовать для разведки.

Судя по всему, идет борьба за то, где именно будут располагаться наземные станции для покрытия территории России спутниковым интернетом. Очевидно, ФСБ хочет, чтобы станции находились в России, а не на территории сопредельных стран. В случае отказа российские спецслужбы, не исключаю, попробуют каким-то образом и «поглушить» сигнал спутниковых интернет-раздач, но это задача нетривиальная, я не думаю, что Россия уже готова развернуть такую борьбу полномасштабно, тем более в ближайший год. Узнать мы об этом никак пока не сможем - это всё секретные бюджеты, в принципе неизвестно, сформированы ли они уже или еще нет. Также мы не знаем, каким образом будет происходить прием-передача интернет-трафика у конечных потребителей. Самый очевидный вариант приема - спутниковая тарелка в том или ином виде, а, может, «космические проекты» придумают какие-то более портативные приемные модули. С передачей вопрос тоже открытый и более сложный. Возможно, будет комбинированный вариант с использованием имеющихся сетей, а, может, эти проекты придумают какие-то одомашненные устройства передачи до базовых станций. Таких подробностей построения сетей я пока не увидел.

Российские спецслужбы могут попробовать «поглушить» сигнал спутниковых интернет-раздач, но это задача нетривиальная

Спецслужбам, конечно, хотелось бы иметь над ними контроль с принуждением OneWeb, Starlink и других к прямому взаимодействию, иначе коммуникации граждан через спутниковую сеть вырвутся из-под их пристального взгляда. Но пока это проблема даже для обычного интернета. Не то чтобы у нас «на ура» работала СОРМ, «прокачанная» до «пакета Яровой» (СОРМ - «Система технических средств для обеспечения функций оперативно-разыскных мероприятий»). По многочисленным свидетельствам с операторского рынка не ко всем интернет-провайдерам может в принципе дойти «товарищ майор» с требованием предоставить канал до пульта местного отделения ФСБ. А те «коробочки», что стоят, не факт, что работают, а не просто были установлены «для галочки» в рамках освоения средств аффилированными со спецслужбой конторами, зарабатывающими на установке железа СОРМ.

При этом системы третьего поколения «Яровая+» - тоже тот еще долгострой с проблемами сертификации. Даже при полном их внедрении остается проблема прочтения зашифрованного трафика: еще три года назад доля HTTPS-трафика в интернете превысила 50% . Даже если ФСБ будет иметь доступ ко всему трафику пользователей, это будет напоминать поиск иголки в стоге сена, которое и само по себе эфемерно.

Юридические вопросы

До сих пор нет пока и четкого разъяснения от всех перечисленных спутниковых проектов - на каких условиях и по какой схеме должны подключаться пользователи к космическому интернету. Непонятно даже, какие из них будут коммерческими проектами, берущими деньги с потребителей, а какие - с условно бесплатным доступом. Например, мы же не платим напрямую спутниковым компаниям за использование GPS и ГЛОНАСС, но платим за гаджеты с включенным туда модулем. Будут ли эти проекты развиваться при участии государств или будет прямая связь с пользователями? На все эти вопросы мы, скорее всего, получим ответы уже ближе к началу эксплуатации этих систем - через год-другой.

Окажется ли одна из спутниковых систем по всемирной раздаче интернета под госконтролем в России - вопрос тоже открытый. Но если у подобных проектов Маска, Безоса, Цукерберга и других появятся наземные станции на территории РФ, это покажет, что взаимодействие с российскими спецслужбами началось, однако в какой фазе - нам вряд ли удастся узнать, если не случится сливов изнутри.

Поэтому при коммуникации в интернете в первую очередь надо надеяться на себя, повышая свою защищенность и используя сервисы, которые делают ее конфиденциальной и скрытой от посторонних глаз. Благо таких инструментов сейчас много и у них небольшой порог входа.

Ну а космическому интернету быть! Право на доступ в сеть становится одним из базовых прав человека в цифровую эпоху, а без спутников этого в полной мере не добиться.

Артем Козлюк - руководитель общественной организации « РосКомСвобода » , член экспертного совета при комитете Госдумы по инфополитике, ИТ и связи

30.08.2019, Пт, 18:00, Мск , Текст: Эльяс Касми

Оператор российской системы ГЛОНАСС вывел на техобслуживание третий за месяц навигационный спутник ГЛОНАСС-М. Он, как и все спутники второго поколения из состава группировки, вышел за пределы своего семилетнего срока эксплуатации. Нехватка спутников привела к неполному покрытию системой поверхности планеты, и сроки возвращения двух из трех аппаратов в строй неизвестны.

ГЛОНАСС без спутников

Российская навигационная система ГЛОНАСС лишилась третьего спутника в течение августа 2019 г. Из эксплуатации был выведен космический аппарат (КА) 745 (7-я рабочая точка), запущенный на орбиту восемь лет назад, в 2011 г.

По данным информационно-аналитического центра координатно-временного и навигационного обеспечения ГЛОНАСС, спутник был выведен из системы временно – ему необходимо провести техобслуживание. В итоге по состоянию на 30 августа 2019 г. из находящихся на орбите 27 КА ГЛОНАСС-М лишь 21 используется по прямому назначению.

Три спутника находятся на техобслуживании, один проходит летные испытания, а два оставшихся – резервные. По информации РИА «Новости», такого количества недостаточно для 100-процентного покрытия поверхности планеты – для этого в строю должно быть не меньше 24 космических аппаратов.

Негарантийные спутники

В настоящее время действующая система ГЛОНАСС наполовину состоит из спутников второго поколения ГЛОНАСС-М, которые пришли на смену первому поколению (запуски производись в период с 1982 по 2003 гг. включительно). Сроки техобслуживания спутника за номером 745 на момент публикации материала были неизвестны. Точные даты возвращения спутника 742, выведенного из системы несколькими днями раньше, тоже не называются. Космический аппарат 717 по плану должен вернуться в строй 1 сентября 2019 г., он находится на обслуживании с 1 августа 2019 г. а запуск его на орбиту Земли состоялся в 2006 г.

Спутник ГЛОНАСС-М, основа системы ГЛОНАСС

Второе поколение космических аппаратов ГЛОНАСС имеет определенные гарантийные сроки эксплуатации, установленные дочерним предприятием «Роскосмоса», «Информационными спутниковыми системами» им. М. Ф. Решетнева, и равные семи годам. Иными словами, половина из 27 спутников работают за пределами своего гарантийного срока. К тому же, новые ГЛОНАСС-М не производятся – их выпуск был прекращен в 2015 г.

Неполное покрытие и будущее ГЛОНАСС

Для российского аналога американской GPS неполноценное покрытие Земли в последние несколько лет стало регулярным явлением. Так, в апреле 2018 г. непродолжительное время отсутствовал сигнал от аппарата № 723, немного позже к нему присоединился и спутник 734, который был реанимирован лишь спустя месяц после выхода из строя, в мае 2018 г.

В сентябре 2018 г. в связи с проведением регламентных работ не работали аппараты ГЛОНАСС-М 730, 743 и 745. Однако на тот момент сроки выполнения работ составили ровно два дня – 9 и 10 сентября 2018 г., в отличие от ситуации с № 717, обслуживание которого затянулось на месяц.

Обновление находящихся на орбите спутников ГЛОНАСС, по данным РБК, выполняется исключительно по необходимости – в подобных ситуациях старый аппарат просто заменяют на новый. На смену всем спутникам ГЛОНАСС-М постепенно придет третье поколение космических аппаратов, получившее название ГЛОНАСС-К и 10-летний срок эксплуатации. Это на три года больше в сравнении с ГЛОНАСС-М и на семь лет больше, чем у первого поколения спутников. Первый ГЛОНАСС-К был запущен на орбиту 26 февраля 2011 г.

ГЛОНАСС-К могут использоваться 10 лет, вместо 7 у ГЛОНАСС-М

В июне 2019 г. российские власти констатировали факт невозможности серийного выпуска аппаратов ГЛОНАСС-К в рамках бюджета на 2019 г. Причиной стала нехватка импортных комплектующих, связанная введенными Западом санкциями против России в отношении электроники военного и двойного назначений.

История ГЛОНАСС

ГЛОНАСС (Глобальная навигационная спутниковая система) – изначально советская система навигации двойного назначения, гражданского и военного. Старт разработке был дан в 1963 г.

Система разрабатывалась в качестве отечественной альтернативы американской GPS, первый спутник был выведен на орбиту в 1982 г. (запуск первого космического аппарата GPS состоялся в 1978 г.). Изначально она имела исключительно военное назначение. Группировка спутников ГЛОНАСС движется в трех орбитальных плоскостях с высотой орбит 19,1 тыс. км. В отличие от GPS, у спутников ГЛОНАСС нет синхронности с вращением планеты, за счет чего достигается более высокая стабильность работы всей системы в целом. Это также упрощает обслуживание системы ввиду отсутствия необходимости проведения дополнительных корректировок спутников.

Запуск спутника в космос ознаменовался новой эрой и стал прорывом в области техники и космонавтики. Необходимость создания спутника определилась ещё в начале двадцатого века. Однако с самого начала на пути запуска спутника в космическое пространство стояло множество проблем, над которыми трудились самые лучшие инженеры и учёные. Эти проблемы были связаны с необходимостью создания двигателей, способных работать в тяжелейших условиях и при этом, они должны быть необычайно мощными. Так же проблемы были связаны с правильным определением траектории движения спутника.

Итак, советские ученые решили поставленные задачи, и 4 октября 1957 года в СССР успешно был запущен искусственный спутник, за движением которого наблюдал весь мир. Это событие стало мировым прорывом и обозначило новый этап, как в науке в целом, так и во всем мире.

Прямая трансляция запуска Союз-Прогресс (миссия к МКС)

Задачи, решаемые спутником

Задачи, решаемые запуском спутника можно определить как следующие:

1. Изучение климата;

Всем известно, какое влияние климат оказывает на сельское хозяйство, на военную инфраструктуру. Благодаря спутникам можно предсказать появление разрушающих стихий, избежать большого количества жертв.

2. Изучение метеоритов;

В космическом пространстве находится огромное количество метеоритов, вес которых достигает нескольких тысяч тонн. Метеориты могут представлять опасность не только для спутников, космических кораблей, но и для людей. Если при пролете метеорита сила трения невелика, то несгоревшая часть способна достигнуть Земли. Диапазон скорости метеоритов достигает от 1220 м/сек до 61000 м/сек.

3. Применение телевизионного вещания;

В настоящее время роль телевидения велика. В 1962 году был запущен первый телевизионный транслятор, благодаря ему мир впервые увидел видеокадры через Атлантику в течение нескольких минут.

4. Система GPS.

Система GPS играет огромную роль почти в каждой сфере нашей жизни. GPS подразделяется на гражданскую и военную. Она представляет собой электромагнитные сигналы, излучаемые в радиоволновом участке спектра антенной, установленной на каждом из спутников. Состоит из 24 спутников, которые находятся на месте орбиты на высоте 20200 км. Время обращения вокруг Земли составляет 12 часов.

Телекоммуникационный спутник “Арабсат-5Б”

Запуск «Союз»

Запуск спутников и выход их на орбиту

Для начала важно обозначит траекторию полета спутника. На первый взгляд, кажется, что логичнее запустить ракету перпендикулярно (по кратчайшему расстоянию до цели), однако, такой вид запуска оказывается невыгодным, как с инженерной точки зрения, так и с экономической. На спутник, запущенный вертикально действуют силы притяжения Земли, которые значительно сносят её от назначенной траектории, и, сила тяги становится равной силе тяжести Земли.

Чтобы избежать падения спутника, сначала, его запускают вертикально, чтобы он смог преодолеть упругие слои атмосферы, такой полет продолжается на протяжении всего 20 км. Далее спутник с помощью автопилота наклоняется и в горизонтальном направлении движется к орбите.

Кроме того, задача инженеров состоит в том, чтобы рассчитать траекторию полета таким образом, чтобы скорость, затрачиваемая на преодоление атмосферных слоёв, а так же на затрату топлива составляли лишь несколько процентов от характеристической скорости.

Немаловажным является и то, в какую сторону запустить спутник. При запуске ракеты в сторону вращения Земли, происходит приращение скорости, которое зависит от местоположения запуска. Например, в экваторе оно является максимальным и составляет 403 м/с.

Орбиты спутников бывают круговыми и эллиптическими. Эллиптической орбита будет являться в том случае, если скорость ракеты будет выше окружной. Точка, находящаяся в ближайшем положении называется перигеем, а наиболее отдаленная апогеем.

Сам запуск ракеты со спутником производится в несколько ступеней. При прекращении работы двигателя первой ступени, угол наклона ракета-носителя составит 45 градусов, на высоте 58 км, затем производится её отделение. В работу включаются двигатели второй ступени, с возрастанием угла наклона. Далее, вторая ступени отделяется на высоте 225 км. Затем, ракета по инерции достигает высоты 480 км и оказывается в точке, находящейся на расстоянии 1125 км от старта. Затем начинает работать двигатели третьей ступени.

Возвращение спутника на землю

Возвращение спутника на Землю сопровождается некоторыми проблемами, связанными с торможением. Торможение может осуществляться двумя способами:

Благодаря сопротивлению атмосферы. Скорость спутника, вошедшего в верхние слои атмосферы, будет уменьшаться, но из-за аэродинамической формы подскочит рикошетом обратно в космическое пространство. После этого, спутник уменьшит свою скорость и войдет глубже в атмосферу. Так повторится несколько раз. После снижения скорости, спутник будет осуществлять спуск с помощью выдвижных крыльев.
Автоматический ракетный двигатель. Ракетный двигатель должен быть направлен в сторону противоположную движению искусственного спутника. Плюс данного способа заключается в том, что скорость торможения можно регулировать.

Заключение

Итак, спутники всего за полвека вошли в жизнь человека. Их участие помогает исследовать новые космические пространства. Спутник, как средство бесперебойной связи помогает сделать удобной повседневную жизнь людей. Прокладывающие путь в космические просторы, они помогают сделать нашу жизнь такой, какая она есть сейчас.

Масса груза оказалась рекордной

Шестьдесят спутников, созданных в рамках проекта Starlink компании SpaceX, были успешно доставлены на орбиту ракетой-носителем Falcon 9. Это стало новым шагом к созданию сети, обеспечивающей жителям всей планеты недорогой доступ к высокоскоростному интернету.

Starlink - проект системы спутников на низких-орбитах, разработка которого началась в 2015 году. Первым шагом к воплощению этих целей стал запуск тестовых спутников Tintin-A и Tintin-B в феврале прошлого года. На сей раз ракета-носитель Falcon 9 доставила на орбиту сразу 60 спутников - «полезная нагрузка» составила рекордные для компании 18,5 тонны.

Запуск был произведен в 22:30 по времени Восточного побережья США или в 05:30 пятницы по московскому времени. Все они были успешно доставлены на орбиту. Некоторое время спустя американский предприниматель Илон Маск написал на своей страничке в Twitter, что спутники находятся в режиме онлайн, а в ближайшее время ожидается развертывание солнечной батареи.

All 60 Starlink satellites online, solar array deployment coming up soon
Elon Musk (@elonmusk) May 24, 2019

Тем не менее, для успешной реализации проекта, по расчетам сотрудников компании, на орбиту необходимо вывести в двести раз больше спутников - планируется, что их суммарное количество составит около двенадцати тысяч, а вес каждого будет достигать от 100 до 500 килограммов.

Согласно проекту, примерно три с половиной тысячи спутников, работающих в Ku- и Ka-диапазонах, разместятся в 83 орбитальных плоскостях на высоте от 1 110 до 1 325 километров, а остальные семь с половиной тысяч будут работать на высоте от 335 до 346 километров. Постоянный доступ к интернету должен обеспечиваться благодаря тому, что в каждый отдельно взятый момент времени над любой точкой планеты находится хотя бы один спутник, и если он уходит за горизонт, то из-за горизонта немедленно появляется другой.