«Сверхнизкие орбиты»: новый технологический вызов

Стратегическое значение проекта «Сверхнизкие орбиты»

Фонд НТИ — это проектный офис Национальной технологической инициативы, который помогает российским технологическим командам и вузам разрабатывать прорывные решения и выходить на новые глобальные рынки. Распределяет бюджетные субсидии, оказывает экспертную поддержку и проводит отраслевые смотры. Фонд также финансирует такие «сквозные» направления, как искусственный интеллект и квантовые технологии, поддерживая центры компетенций на базе вузов.

Технологический конкурс «Сверхнизкие орбиты» стал результатом исполнения поручения Президента по итогам пленарного заседания форума «Сильные идеи для нового времени», прошедшего еще 25 августа 2023 года. На сегодня Фонд НТИ и «Роскосмос» официально закрепили свои намерения. Соглашение предусматривает не просто финансовую поддержку, но и совместную работу по формированию нормативной базы, привлечению ведущих команд и содействию в обеспечении всех этапов испытаний.

Участникам предстоит решить задачу, которая пока не поддалась ни одному игроку на мировом рынке: спроектировать малый космический аппарат, способный стабильно функционировать на высоте от 100 до 280 км в течение как минимум одного месяца. При этом аппарат должен не просто «выживать» в условиях открытого космоса, но и демонстрировать потенциал для предоставления коммерческих услуг — связи, навигации и дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ).

«Освоение сверхнизких околоземных орбит — это больше, чем просто технологическая задача. На сегодняшний день ни одной коммерчески устойчивой спутниковой группировки, работающей длительное время на высотах ниже 280 км, в мире не существует, — говорит генеральный директор Фонда НТИ Вадим Медведев. — По сути, конкурс — это создание технологического задела для первой в России, а возможно, и в глобальной истории орбитальной группировки на высоте ниже 280 км. Такие спутники превращаются в ценный, но ограниченный ресурс, за разработку которых идет острая конкуренция во всем мире. Способность предложить устойчивую, экономически эффективную услугу — приоритет техконкурса. Драйверами выступают развитие спутникового интернета и технологии дистанционного зондирования Земли для коммерческого использования. Сотрудничество Фонда НТИ с Роскосмосом ускорит трансфер технологий: от фундаментальной науки к практической эксплуатации».

Сверхнизкие орбиты: высота, преимущества и отличия от низкой околоземной орбиты

Низкая околоземная орбита — это область космического пространства вокруг Земли, расположенная на высоте от 160 до 2000 км над поверхностью планеты. Это самая популярная и густонаселенная орбита, так как доставка полезных грузов сюда обходится дешевле всего.

Классические космические аппараты предпочитают работу на орбитах высотой 300–500 км и более. Причина проста: там остаточные газы атмосферы оказывают очень малое тормозящее влияние, что позволяет спутникам работать годами и десятилетиями.

Нахождение в этой зоне превращает спутник в «динамический» объект, который борется с сопротивлением среды каждую секунду. Эксплуатация аппаратов здесь требует принципиально новых инженерных решений. Однако игра стоит свеч:

• изображения с аппаратов ДЗЗ, полученные на таких высотах, отличаются беспрецедентным разрешением при использовании стандартной оптики;

• для связи со спутниками на сверхнизких орбитах необходимы значительно менее мощные передатчики, а задержка сигнала (пинг) становится минимальной;

• магнитосфера Земли на этих высотах обеспечивает более высокий уровень защиты бортовой электроники от космической радиации;

• в перспективе, при отработке эффективных методов доставки, стоимость выведения на такие высоты может быть существенно ниже за счет меньших энергетических затрат.

«Освоение сверхнизких орбит получило новые драйверы: прогресс в двигательных установках и появление обтекаемых спутниковых форм. Тот, кто добьется продолжительного существования аппарата на такой высоте, сделает первый шаг к созданию дешевых и эффективных орбитальных группировок, — указывает управляющий директор Центра развития системы технологических конкурсов Фонда НТИ Юрий Молодых. — Конкурс же станет местом, где будут разработаны совершенно разные космические аппараты — и самые высокотехнологичные из них будут запущены в космос. В конце апреля начался отборочный этап конкурса и мы получили более 20 заявок и концепций по развертыванию спутниковых группировок. В заявках отражены различные подходы в поиске оптимального решения по разработке и выбору двигателя и аэродинамического дизайна для длительной работы аппаратов на таких орбитах».

Этапы конкурса «Сверхнизкие орбиты»

Для достижения указанной стратегической цели, в период 2025–2028 годов Фондом НТИ совместно с Роскосмосом и при поддержке Фонда перспективных исследований (ФПИ) будет проведен технологический конкурс «Сверхнизкие орбиты». Это открытые соревнования, где ведущим командам предстоит найти ответы на актуальные инженерные вызовы.

Оператором программы выступает Фонд НТИ, а функции субоператора состязаний возложены на Московский авиационный институт (МАИ). Общий призовой фонд проекта внушителен — 780 млн рублей. Дорожная карта выглядит так:

• 2026 год: Участники должны спроектировать облик аппарата, провести стендовые испытания основного двигателя, смоделировать аэродинамику и представить расчетное время жизни на орбите. Общий призовой фонд за успешное выполнение первых двух заданий составляет 60 млн рублей.

• 2027 год: Этап наземных испытаний. Команды должны подготовить подсистемы и готовый аппарат к работе в условиях, имитирующих космическое пространство на расчетной высоте. Призовой фонд за задания №3 и №4 удваивается и составляет 120 млн рублей.

• 2028 год: Финал, в рамках которого самые высокотехнологичные аппараты будут отправлены на орбиту для подтверждения заявленных характеристик.

Значение конкурса «Сверхнизкие орбиты»

Основная цель конкурса — не просто раздать премии, а провести глубокий анализ различных инженерных подходов. Это позволит сформировать единый стандарт для спутников, работающих на сверхнизких орбитах, и ускорить их массовое производство в России. Ожидается, что на таких высотах будут эффективны решения, которые ранее считались нерациональными как для высокой орбиты, так и для авиации.

Победа достанется команде, чей продукт будет не только инженерно безупречным, но и востребованным на рынке. Таким образом, технологический конкурс «Сверхнизкие орбиты» становится фундаментом для научно-технического лидерства страны в освоении нового сегмента околоземного пространства до 2030 года.

Ранее мы рассказывали о том, что представляет собой геостационарная орбита — какова ее высота и характеристики.

На обложке графика Фонда НТИ