«Сфера»: спутниковая группа цифрового прорыва
«Союз-2.1б» с разгонным блоком «Фрегат» с тремя спутниками «Гонец-М» и первым аппаратом федерального проекта «Сфера» − «Скиф-Д». Фото: КЦ «Восточный» / Роскосмос
Россия отправила на орбиту первый интернет-спутник «Скиф-Д» в рамках федерального проекта «Сфера». Это событие можно считать важным достижением в практическом использовании космического пространства. Многие до сих пор считают, что космические программы далеки от нужд обывателя, но одна из основных целей «Сферы» как раз поднять качество жизни обычных пользователей интернета и абонентов сотовой связи. Особенно это касается жителей удаленных и труднодоступных районов нашей страны. «Сфера» даст им возможность получить широкополосный интернет, бесперебойную сотовую связь, а в перспективе – и связь с устройствами интернета вещей (IoT). Проект поможет создать единое цифровое пространство страны и преодолеть цифровое неравенство регионов.
Рассказываем о том, как развивается проект «Сфера» и какой вклад вносят предприятия Ростеха в его реализацию.
Вывести на орбиту и усилить сигнал
«Скиф-Д» полетел на орбиту в компании трех спутников связи «Гонец-М», которые уже многие годы успешно трудятся в космосе. Запуск аппаратов состоялся с космодрома Восточный 22 октября 2022 года ракетой-носителем «Союз-2.1б» с разгонным блоком «Фрегат» и двигателями РД-107А/108А производства самарского предприятия «ОДК-Кузнецов».
Модификациями этих двигателей оснащаются I и II ступени всех ракет-носителей типа Р-7, в том числе и «Союзы». С 1958 года РД-107А/108А серийно производятся «ОДК-Кузнецов» при конструкторском сопровождении разработчика НПО «Энергомаш». Статистическая надежность этих двигателей превышает 99,9%.
Вот и в этот раз двигатели традиционно отработали в штатном режиме, претензий к ним не было. Но одно отличие от прошлых запусков все же было – на первой и второй ступенях ракеты-носителя типа «Союз-2» впервые использовалось экологически чистое ракетное топливо – нафтил. Еще в 2018-2019 годах НПО «Энергомаш» и «ОДК-Кузнецов» выполнили комплекс опытно-конструкторских работ и испытаний серийных двигателей на новом топливе – работоспособность и основные характеристики силовых установок РД-107А/РД-108А были полностью подтверждены. Переход на новые стандарты топлива был осуществлен в соответствии с государственной стратегией в области освоения космоса. В прошлом году на нафтил был переведен стартовый комплекс «1С» космодрома Восточный.
Фото: КЦ «Восточный» / Роскосмос
Так что, можно сказать, запуск спутника «Скиф-Д» – еще и важная веха в обеспечении наибольшего уровня экологичности в реализации космических программ. Нафтил – практически нетоксичное углеводородное топливо. Оно относится к малоопасным веществам – 4-й класс опасности по 4-балльной шкале.
Помимо обеспечения старта ракеты-носителя, Госкорпорация Ростех приняла участие и в производстве «начинки» «Скифа». В частности, Ростех поставил сверхвысокочастотный прибор для спутника интернет-связи – лампу бегущей волны (ЛБВ) нового типа.
ЛБВ – основной элемент усилителя мощности, устройства, позволяющего увеличить расстояние доставки радиосигнала, который спутник ретранслирует с поверхности Земли. Лампа бегущей волны А-2015 для «Скифа» создана входящим в «Росэлектронику» НПП «Алмаз». ЛБВ работает в Ка-диапазоне, имеет небольшой вес (менее килограмма) и срок службы до 15 лет.
Что такое лампа бегущей волны, как устроена и где применяется – читайте в нашем материале
А-2015 – продолжение линейки облегченных высокоэффективных отечественных бортовых ламп от НПП «Алмаз». Данные устройства полностью совместимы с другими приборами предприятия для космоса, например с элементами СВЧ-трактов – переключателями и переходами.
Инженерами «Алмаза» всего было разработано 36 типов ламп бегущей волны для работы в космосе. На сегодняшний день предприятием уже произведено и поставлено более 1500 изделий – их суммарная наработка в космосе превысила 36 млн часов.
Первопроходец будущих группировок
Запущенный «Скиф-Д» – аппарат демонстрационный, работает пока, можно сказать, в тестовом режиме. Его масса не превышает 143 кг, энергопотребление – порядка 250 Вт. Срок активной жизни «Скифа» – три года.
Сейчас первопроходец принимает участие в отработке технических решений высокоскоростного доступа в интернет и защиты орбитально-частотного ресурса. Значение этой работы трудно переоценить. «Скиф-Д» – дважды пионер: это не только первый аппарат федерального проекта «Сфера», но и первый российский спутник в истории, который будет функционировать на круговой орбите высотой 8000 км с полярным наклонением 90 градусов. Такие параметры дадут возможность обслуживать северные широты: Крайний Север, Арктику, Северный морской путь, полярные авиарейсы.
Фото: ИСС Решетнева / Роскосмос
К тому же эта орбита позволит экономить спутники – относительно небольшое их число сможет обслуживать всю страну. Еще одним аргументом в ее пользу стало хорошее соотношение между высотой, на которой находятся аппараты, временем видимости спутников для абонента и общим количеством «Скифов», которые понадобятся для обеспечения связью всей территории России.
Работа «Скифа-Д» в тестовом режиме позволит на практике исследовать устойчивость движения спутника по орбите. Кроме того, будут испытаны новые служебные системы российского производства и полезная нагрузка, в том числе приемо-передающие каналы Ка-диапазона частот. Таким образом планируется отработать технологии обеспечения широкополосным интернетом районов Крайнего Севера и Арктики. Кроме того, демонстрационный спутник должен испытать на себе действие космической радиации и «доложить» о воздействии излучения на свои системы.
Результаты работы аппарата-первопроходца позволят найти наиболее эффективные решения для запуска уже полноценной спутниковой группировки «Скиф». Благодаря ей спутниковый интернет станет доступен во всех отдаленных местностях страны. Что касается сотовой связи, то в настоящее время 70% территории страны ею не покрывается. Дело в том, что зоны тайги, тундры и вечной мерзлоты мешают прокладке оптоволоконных сетей. Вот там и придут на выручку спутники, обеспечат связью и стационарные, и подвижные объекты.
Фото: ИСС Решетнева / Роскосмос
Но и это еще не все. Запущенный «Скиф-Д» должен отработать и наиболее эффективные решения для других группировок «Сферы». Всего на первом этапе, под который выделено госфинансирование, планируется запустить 162 аппарата. Будет создано пять спутниковых группировок связи: кроме «Скифа» еще и «Ямал», «Экспресс-РВ», «Экспресс» и «Марафон». Первый спутник группировки «Марафон» для обеспечения интернета вещей отправится уже в скором времени. А на конец 2025 года намечен запуск первого спутника высокоэллиптической системы связи «Экспресс-РВ».
Кроме того, в рамках «Сферы» планируется создать еще и пять спутниковых группировок дистанционного зондирования Земли: «Беркут-Х», «Беркут-О», «Беркут-ВД», «Беркут-С» и «Смотр». Такое наблюдение в различных диапазонах длин волн помогает решать задачи в экономике, сельском хозяйстве, бороться со стихийными бедствиями, лесными пожарами, землетрясениями, контролировать радиационный фон.