Заправка в космос: в России создают проект подзарядки спутников на орбите
В России разрабатывают проект «космической бензоколонки». Он предусматривает создание группировки спутников, которые будут подзаряжать аппараты на орбите. Функцией роботов-заправщиков станет преобразование энергии солнца и сбор отражаемого от поверхности планеты света. Также они смогут подпитываться электричеством по радиоканалам с Земли. Об этом «Известиям» сообщили в Военно-космической академии им. А.Ф. Можайского. По оценкам экспертов, внедрение такой системы позволит продлить сроки службы спутников различного назначения на орбите в 1,5 раза и сэкономить до 3 млрд рублей на каждый спасенный аппарат. Роботов-заправщиков пока не создала ни одна страна мира — разработкой технологии параллельно занимаются в американском NASA и компании Илона Маска.
Подзарядка на автомате
Проект «космической бензоколонки» разработала группа ученых Военно-космической академии им. А.Ф. Можайского –– крупнейшего политехнического вуза Минобороны, рассказали «Известиям» в академии. Он рассчитан на обеспечение бесперебойной работы малых космических аппаратов Cospas-Sarsat –– международной поисково-спасательной системы, а также спутников — ретрансляторов интернета, видео и радиосвязи. Для этого, по замыслу разработчиков, на орбите должна быть развернута группировка из нескольких десятков роботов-заправщиков.
Прототип такого изделия –– это «классическая» летающая тарелка, в верхней и нижней полусферах которой размещены солнечные батареи и фотоэлектрические модули. Последние как раз отвечают за прием и передачу лазерного луча. В приборном модуле находятся система управления, аккумуляторы и импульсное зарядное устройство на основе ионистора, или, как его еще называют, суперконденсатора –– гаджета, способного мгновенно накапливать заряд электричества и так же быстро перенаправлять его потребителю.
–– Проект внесен на рассмотрение Главного управления научно-исследовательской деятельности и технологического сопровождения передовых технологий военного ведомства, –– рассказал «Известиям» начальник кафедры бортового электрооборудования и энергетических систем академии им. А.Ф. Можайского полковник Дмитрий Каргу. –– Наша идея позволяет увеличить энерговооруженность спутников, находящихся на теневом участке орбиты, где нет солнечного света, а также в ситуациях, когда запаса электроэнергии не хватит для выполнения целевых задач. То есть фактически предотвратить потерю аппарата. В этой ситуации никто не откажется получить даже 100 Вт дополнительной электроэнергии.
Проект «космической бензоколонки» разработала группа ученых Военно-космической академии им. А.Ф. Можайского –– крупнейшего политехнического вуза Минобороны
Еще недавно КПД таких систем, с учетом потерь на преобразование света и передачу электричества, составлял не более 10–20%. Сейчас, благодаря использованию инфракрасных лазеров и высокоэффективных фотоэлектрических модулей на основе арсенида галлия, можно говорить о росте эффективности передачи энергии до 70%.
Разработкой «орбитальных заправок» в настоящее время занимаются также РКК «Энергия» (провела практический эксперимент по передаче электричества в атмосфере) и американское NASA c компанией Илона Маска SpaceX.
Развитие систем межспутниковых лазерных коммуникаций для передачи больших потоков информации, электроэнергии — очень перспективное направление, считает Анатолий Копик, директор по маркетингу компании «Спутникс», занимающейся разработкой малых космических аппаратов. Эксперт отметил необходимость проведения технологического эксперимента для изучения экономического эффекта от применения таких способов передачи информации и энергии.
–– По существующим расценкам, вывод на орбиту 1 кг полезной нагрузки стоит около $50 тыс. В такую же сумму обходится создание 1 кг самого спутника. Малые аппараты весят от 100 до 500 кг. Так что достаточно просто посчитать себестоимость вывода такого объекта в космос (до $25 млн. — «Известия»). Служат они по 5–7 лет. Если мы сумеем сохранить изделие или продлить срок его активной работы на орбите, то очевидно, что получится ощутимая экономия, ведь стоимость спасенного аппарата, по приблизительным подсчетам, может достигать 3 млрд рублей, –– отметил он.
Энергия голода
Помимо увеличения рабочего ресурса спутников, по словам специалистов академии им. А.Ф. Можайского, использование разработки может привести к изменению самой концепции проектирования космических аппаратов. При наличии на орбите заправщиков можно будет уменьшить площадь солнечных панелей с нескольких метров до одного, убрать дополнительные аккумуляторы. Это снизит вес летательных аппаратов, освободив место под размещение допоборудования.
Создание автономных источников получения энергии –– ключевая задача для освоения дальнего космоса, сказал «Известиям» член-корреспондент академии им. Циолковского Андрей Ионин.
–– Теоретически это возможно и надо поддерживать, будь то создание атомных реакторов или дистанционная передача электричества по лазеру. Проблема в том, что это проекты двойного назначения и их реализация будет воспринята другими участниками космической гонки технологий –– Францией, США, Китаем или Японией –– как прямая угроза безопасности. Возможность ее снять –– работа в рамках международной кооперации, –– считает эксперт.
При наличии на орбите заправщиков можно будет уменьшить площадь солнечных панелей с нескольких метров до одного, убрать дополнительные аккумуляторы
По его словам, как показывает практика, например, с МКС, когда станцию финансировали несколько стран, при прочих равных условиях бюджеты и сроки выдерживаются строже, чем в случае национальных программ, где поводов для «секвестра» и срыва дедлайна значительно больше.
По словам эксперта, реализация проекта может занять от нескольких лет до бесконечности. Технический замысел понятен, и теперь всё зависит от уровня требуемых технологий и возможности их реализации. Например, советская лунная ракета Н-1 не смогла взлететь из-за того, что аналоговая система управления не справилась с синхронизацией работы 32 двигателей первой ступени. Но тяжелая ракета Falcon Heavy Илона Маска поднимается 27 моторами, которыми управляет более совершенная цифровая система, отмечает эксперт.
