Космос под присмотром: какими возможностями обладают российские спутники-инспекторы

Особенности синхронного подключения

Спутниковый интернет, с одной стороны, быстрый, но ощущается он как довольно медленный. Вот почему: 

Среднее расстояние от Земли до геостационарного спутника — 40 000 километров. Это расстояние запрос проходит четыре раза. Всего с момента запроса до получения данных сигнал проходит 160 000 километров.

Скорость света — примерно 300 000 километров в секунду, поэтому на весь этот путь радиосигналам потребуется в районе 500 миллисекунд (не считая времени на обработку самого сигнала, тупку сайта Цума, очереди на обработку запроса и т. д.).

500 мс — очень большая задержка. Обычный домашний интернет работает с задержкой 5–10 миллисекунд или даже меньше. Из-за этого по спутниковому интернету не получится поиграть во многие онлайн-игры. Но, например, видеозвонкам это не мешает.

Ещё одна особенность — высокая стоимость оборудования и требования к точности настройки. Для нормальной передачи данных нужно направить тарелку точно на спутник. Иногда бывает так, что отклонения в 1–2 сантиметра уменьшают скорость в два раза. 

Также на скорость влияет погода или деревья — если на пути сигнала будет листва или сильный снегопад, луч ослабеет и качество связи будет низким. 

Но зато интернет можно получить почти в любой точке мира, в том числе на лодке посреди океана. 

Когда он нужен и не нужен

Спутниковый интернет нужен там, где вы оторваны от цивилизации: в деревнях, горах, на море, в пустыни. Спутник покрывает радиоволнами тысячи километров поверхности Земли, ему не нужны базовые станции и наземные кабели. Поэтому, если планируете путешествие через пустыню, берите с собой тарелку и генератор, и будет вам инстаграмное счастье. 

В городах спутник не нужен, потому что там работают интернет-провайдеры и сотовые вышки. Провайдеры протянут вам в дом оптоволоконный кабель, который даст вам высокую скорость в обе стороны за цену намного ниже. А сотовые вышки хотя и охватывают небольшой район, но дают высокую скорость и неплохую проходимость волн.

Если вы видите где-то в глубине России покосившуюся избушку, на которой, как грибы, растут спутниковые антенны, — знайте: этот регион настолько забыт богом, что ни один провайдер не хочет тянуть сюда кабель. И бедная бабушка вынуждена сидеть в «Одноклассниках» по спутнику.

Текст и иллюстрации

Михаил Полянин

Редактор

Максим Ильяхов

Художник

Даня Берковский

Корректор

Ирина Михеева

Вёрстка

Мария Дронова

Соцсети

Олег Вешкурцев

Что внутри обычного спутника?

У всех спутников есть источник питания (обычно солнечные батареи) и аккумуляторы. Массивы солнечных батарей позволяют заряжать аккумуляторы. Новейшие спутники включают и топливные элементы. Энергия спутников очень дорога и крайне ограничена. Ядерные элементы питания обычно используются для отправки космических зондов к другим планетам.

У всех спутников есть бортовой компьютер для контроля и мониторинга различных систем. У всех есть радио и антенна. Как минимум, у большинства спутников есть радиопередатчик и радиоприемник, поэтому экипаж наземной команды может запросить информацию о состоянии спутника и наблюдать за ним. Многие спутники позволяют массу различных вещей: от изменения орбиты до перепрограммирования компьютерной системы.

Как и следовало ожидать, собрать все эти системы воедино — непростая задача. Она занимает годы. Все начинается с определения цели миссии. Определение ее параметров позволяет инженерам собрать нужные инструменты и установить их в правильном порядке. Как только спецификация утверждена (и бюджет), начинается сборка спутника. Она происходит в чистой комнате, в стерильной среде, что позволяет поддерживать нужную температуру и влажность и защищать спутник во время разработки и сборки.

Искусственные спутники, как правило, производятся на заказ. Некоторые компании разработали модульные спутники, то есть конструкции, сборка которых позволяет устанавливать дополнительные элементы согласно спецификации. К примеру, у спутников Boeing 601 было два базовых модуля — шасси для перевозки двигательной подсистемы, электроника и батареи; и набор сотовых полок для хранения оборудования. Эта модульность позволяет инженерам собирать спутники не с нуля, а с заготовки.

Принцип действия

Аденовирусный вектор в вакцине представляет собой «транспортное средство», которое доставляет генетический материал SARS-CoV-2 в клетки тела человека. В результате они начинают вырабатывать S-белок коронавируса — эта структура входит в состав оболочки вируса и образует его характерные «шипы». 

Если человек, который получил прививку, в дальнейшем встретится с коронавирусом, выработанные антитела «распознают» уже знакомый S-белок и начнут «атаковать» его, а затем Т-лимфоциты будут уничтожать зараженные им клетки. Благодаря этому заболевание либо не разовьется совсем, либо будет протекать в легкой форме.

После введения первого компонента иммунная система начинает вырабатывать антитела не только к S-белку, но и к «вектору», к белкам аденовируса. Поэтому для повторного введения препарата нельзя использовать первоначальный аденовирусный компонент — иначе он может быть уничтожен антителами еще до момента внедрения в клетки. Для предотвращения такого развития событий производители вакцины «Спутник V» решили использовать два разных серологических типа аденовируса. 

После введения второго компонента препарата «Спутник V» происходит формирование большего числа иммунных В-клеток памяти — они «запоминают» возбудителя заболевания и дают организму длительный иммунитет. Так, первая доза прививки помогает иммунной системе «ознакомиться» с вирусом, а вторая уже «обучает» ее активной защите. 

Рисунок 2. Принцип действия двухвекторной вакцины. Изображение: Центр им. Н. Ф. Гамалеи / РФПИ

Полноценный иммунный ответ формируется на 42-й день от момента начала вакцинации или через 21 день после введения второго компонента препарата. 

Для определения поствакцинального иммунитета можно сделать тест ИФА на антитела к S-белкам коронавируса. Но следует внимательно подойти к сдаче анализа и не перепутать методы исследования. Существуют тест-системы, которые предназначены для обнаружения антител к N-белку коронавируса. Они позволяют выявить постинфекционный иммунитет — ответ, который сформировался после перенесенной болезни. У людей после вакцинации этот показатель, как правило, отрицательный, но это не означает отсутствие иммунитета к коронавирусу. Эту разницу в тест-системах необходимо учитывать при сдаче анализа.1

Как отследить полет спутника через компьютер

Findstarlink.com

Find Starlink — англоязычный сервис от анонимных разработчиков, который предсказывает, когда именно в течение следующих пяти дней можно будет увидеть спутник. Введите свои страну и город (либо точные координаты), затем нажмите на кнопку Find Visible Times.

Появится список спутников, разделенных на три группы:

  • с хорошей видимостью (good visibility);
  • со средней видимостью (average visibility);
  • с плохой видимостью (poor visibility).

Часть спутников, которые можно было наблюдать в Москве 14 июля 2021 года

(Фото: findstarlink.com)

Для каждого прибора указаны:

  • его номер;
  • местные дата, время и период, когда спутник будет виден, — возможны погрешности около 10 минут;
  • показатель яркости (dim) — чем меньше цифра, тем лучше заметен прибор на небе;
  • направление движения (look) — например, с юго-запада на восток;
  • высота над горизонтом в градусах — в начале и в конце наблюдения, а также максимальное значение. Большинство спутников Starlink в начале наблюдения располагаются на высоте 10º. Если вы вытянете руку и расположите кулак на линии горизонта, прибор Starlink будет находиться примерно там, где костяшки пальцев.

На 2D-карте можно наблюдать за устройствами Starlink в реальном времени. Спутники перемещаются не поодиночке, а группами из 30–40 устройств. Но сайт показывает только первый прибор из каждой серии, чтобы не перегружать систему. Разработчики предупреждают, что данные могут быть неточными, так как траектории движения часто меняются.

2D-карта со спутниками и траекторией их движения

(Фото: findstarlink.com)

Лучше всего на ночном небе видно устройства, которые запустили три-четыре дня назад или чуть раньше. В это время они поднимаются к орбите и находятся под определенным углом к Земле и Солнцу, поэтому наиболее ярко отражают свет. Подробнее принцип работы спутников описывают на сайте SpaceX. **

В 2020 году астрономы сообщили Илону Маску, что устройства Starlink слишком ярко отражают свет и мешают ученым вести наблюдения за космическими телами. Основатель SpaceX ответил в Твиттере, что компания работает над тем, чтобы сделать спутники невидимыми на небе.

Satflare.com

Англоязычный сайт satflare.com показывает, как выглядит Земля с орбиты МКС. В том числе здесь можно увидеть движение спутников от SpaceX в реальном времени на 2D- и 3D-картах.

Авторизуйтесь на сайте либо войдите как гость, нажав Enter without Login.

Фото: satflare.com

Перейдите в раздел Starlink Trains и выберите, за какой серией спутников вы хотите наблюдать. Например, Starlink 1 были запущены 24 мая 2019 года, а Starlink 24 — 24 марта 2021 года. Можно выбрать для наблюдения все серии.

Фото: satflare.com

Задайте свое местоположение.

Первый способ: нажмите на кнопку Set Your Location, укажите свои координаты и высоту в метрах над уровнем моря.

2D- и 3D-карты со спутниками

(Фото: satflare.com)

Второй способ: найдите нужную точку на карте и дважды кликните на нее, пока не появится иконка домика.

Фото: satflare.com

Сервис может предсказывать, какие устройства Starlink будут видны над вашим местоположением в течение следующих пяти дней. Чтобы узнать прогноз, укажите нужную локацию и нажмите кнопку Predict Passes — появится список спутников. Для каждого устройства указаны:

  • номер;
  • местные дата, время и период, когда можно увидеть спутник;
  • время, когда прибор будет наиболее заметен;
  • координаты;
  • степень видимости.

На satflare.com есть звездная карта. Она показывает движение устройств Starlink на небе относительно выбранного местоположения. Зеленые линии — траектории хорошо заметных спутников. По серым движутся те, которых почти не видно.

Звездная карта, на которой отмечены траектории спутников

(Фото: satflare.com)

Основные элементы

Следует рассмотреть, какие элементы включают в себя спутниковые системы. Они имеют наземные системы контроля. Помимо этого, ими можно управлять с самой планеты, устанавливая координаты каждого спутника. Также довольно быстро получается информация с них. Имеется приемное оборудование, которое необходимо для максимального обеспечения получения данных. Установлены радиомаяки. Они обеспечивают работу системы, которая увеличивает точность, с которой определяются координаты. Есть радиосистема, которая позволяет передавать какие-либо поправки к ранее указанным координатам. Также создаются орбитальные группировки, которые могут включать в себя от 2 до 30 спутников, они необходимы для излучения особенных сигналов.

Для чего используют спутники

Традиционно спутники применяют в следующих сферах:

  1. Логистика и навигация транспорта — наземного, воздушного и морского. Сегодня навигация используется в 3,5 млрд устройств по всему миру. К примеру, полностью автоматизированные суда, которые двигаются по Северному морскому пути, получают со спутников данные мониторинга ледового покрытия и движения ледников, а также маршруты других судов на пути.
  2. Интернет и мобильная связь. Мировой рынок спутниковых интернет-провайдеров оценивается в $293 млрд, операторов спутников на орбите — в $13 млрд, сегмент наземных передатчиков данных — $3 млрд. Именно в этой области космических технологий в основном и сосредоточены частные компании — во главе со SpaceX и их проектом Starlink.
  3. Спутниковое и цифровое ТВ, радио.
  4. Геологоразведка. Спутниковые данные используются при разработке новых территорий для добычи полезных ископаемых.
  5. Охрана окружающей среды. Спутниковые данные помогают отслеживать ЧС и экологическую обстановку в труднодоступных регионах. По данным «Сферы», в России действует около 100 тыс. опасных производств, модернизация или закрытие которых обойдутся стране в 15-20% ВВП. Спутниковая связь, VR-мониторинг и моделирование процессов помогают сдерживать негативные последствия.
  6. Энергетика. Благодаря спутниковой связи специалисты отслеживают работу энергетических подстанций и сетей.
  7. Тяжелая промышленность. Здесь спутники следят за подъездными путями, строительством объектов, промышленной безопасностью.
  8. Точное земледелие. С помощью спутниковых данных специалисты отслеживают изменения климата и подстраивают сельхозработы так, чтобы собрать максимальный урожай.
  9. Мобильный банкинг.
  10. Электронная и розничная торговля. Спутниковая связь помогает запускать онлайн-сервисы, налаживать логистику.
  11. Поисковые и спасательные работы. С помощью данных со спутников находят пропавших людей и спасают пострадавших в зоне ЧС.

Так выглядит распределение сфер применения спутников

(Фото: «Сфера»)

Будущее спутников

Virgin Galactic

Другое решение — сокращение размера и сложности спутников. Ученые Калтеха и Стэнфордского университета с 1999 года работают над новым типом спутника CubeSat, в основе которого лежат строительные блоки с гранью в 10 сантиметров. Каждый куб содержит готовые компоненты и может объединиться с другими кубиками, чтобы повысить эффективность и снизить нагрузку. Благодаря стандартизации дизайна и сокращению расходов на создание каждого спутника с нуля, один CubeSat может стоить всего 100 000 долларов.

В апреле 2013 года NASA решила проверить этот простой принцип и запустило три CubeSat на базе коммерческих смартфонов. Цель состояла в том, чтобы вывести микроспутники на орбиту на короткое время и сделать несколько снимков на телефоны. Теперь агентство планирует развернуть обширную сеть таких спутников.

Будучи большими или маленькими, спутники будущего должны быть в состоянии эффективно сообщаться с наземными станциями. Исторически сложилось так, что NASA полагалось на радиочастотную связь, но РЧ достигла своего предела, поскольку возник спрос на большую мощность. Чтобы преодолеть это препятствие, ученые NASA разрабатывают систему двусторонней связи на основе лазеров вместо радиоволн. 18 октября 2013 года ученые впервые запустили лазерный луч для передачи данных с Луны на Землю (на расстоянии 384 633 километра) и получили рекордную скорость передачи в 622 мегабита в секунду.

«Средства защиты и противодействия»

Спутник-инспектор — один из видов космических аппаратов, призванный обеспечить безопасность функционирования орбитальной группировки РФ. По данным британского аналитического агентства Jane’s, с 2013 по 2017 год Москва запустила несколько экспериментальных аппаратов. Они якобы способны маневрировать, перемещаясь на сотни километров, и проводить осмотр зарубежных искусственных спутников Земли (ИСЗ). 

Утверждается, что 23 июня 2017 года ракетой-носителем «Союз-2.1в» Россия вывела на орбиту три «инспектора»: «Космос-2519», «Космос-2521» и «Космос-2523». По мнению британских аналитиков, подобные аппараты являются частью противоспутникового арсенала РФ.

Также по теме


«Отработка технологий защиты и обслуживания»: в Минобороны рассказали об испытаниях космических аппаратов серии «Космос»

Российский спутник-инспектор провёл орбитальное обслуживание спутника-регистратора и передал информацию на Землю. Об этом сообщили в…

По данным американского издания The Space Review, ИСЗ типа «Космос», а также другие небольшие спутники-инспекторы разрабатываются в рамках проекта 14K167 «Нивелир». Для передвижения по орбите они используют «псевдоимпульсы» — этот способ маневрирования экономичен в плане расхода топлива. Кроме того, в перспективе российские спутники-инспекторы станут менее заметны для средств наблюдения благодаря специальному радиопоглощающему покрытию.

Со ссылкой на доклад Фонда за безопасный мир и на собственные источники The Space Review пишет, что Москва создаёт множество противоспутниковых наземных и авиационных комплексов для вывода из строя ИСЗ на околоземной орбите (около 200—1200 км от Земли). Также российские предприятия якобы разрабатывают спутники типа «Буревестник», способные поражать аппараты в геостационарном поясе (порядка 35,7 тыс. км).

В декабре 2017 года «Известия» сообщили о том, что предприятия «Роскосмоса» в интересах Минобороны РФ разработали новый спутник-шпион массой до нескольких сотен килограммов. В его задачи входит оптическое наблюдение. В военном ведомстве подтвердили распространённую газетой информацию, но отказались раскрывать подробности проекта.

  • Изображение спутника на околоземной орбите
  • Gettyimages.ru

В августе 2018 года на конференции по вопросам разоружения в Женеве помощница госсекретаря США Илем Поблет заявила, что новейшие российские ИСЗ действительно способны выводить из строя зарубежные спутники. По её словам, Соединённые Штаты обеспокоены «очень ненормальным поведением» аппаратов, запущенных РФ.

Как указывает The National Interest, российские спутники-инспекторы могут выполнять множество разнообразных задач — от охраны российских ИСЗ до вывода из строя объектов потенциального противника. В то же время издание отмечает, что РФ — не единственная страна, у которой есть космические аппараты, обладающие боевым потенциалом.

Также по теме


«Фактически это новый самолёт»: каким будет модернизированный стратегический бомбардировщик Ту-160М

К концу 2021 года Минобороны России получит первый построенный с нуля стратегический ракетоносец серии Ту-160М. Об этом сообщил…

В частности, подобные аппараты стоят на вооружении Соединённых Штатов. В пример The National Interest привёл ИСЗ Phoenix, способный «похищать» космические аппараты, и беспилотную летающую лабораторию X-37B Orbital Test Vehicle, военное предназначение которой Пентагон не раскрывает.

Как заявил в беседе с RT военный эксперт Юрий Кнутов, развитие отечественных ИСЗ-инспекторов и комплексов противоспутникового вооружения является ответом России на последовательную милитаризацию космического пространства, которую проводит Вашингтон.

«X-37B был создан для выполнения самых разнообразных задач. У меня нет сомнения, что данный аппарат может осматривать и повреждать спутники. Его преимущество заключается в возможности находиться на орбите в течение длительного срока (порядка двух лет)», — констатировал Кнутов.

По мнению собеседника RT, существуют основания полагать, что в настоящее время X-37B используется для сбора информации об иностранных спутниках, включая российские ИСЗ. Кнутов уверен, что американский космолёт представляет опасность для российской и китайской орбитальных группировок.

«X-37B и планы Вашингтона относительно усовершенствования космического эшелона ПРО делают неизбежной милитаризацию космоса и открывают гонку вооружений. Это факт, с которым приходится считаться. Поэтому претензии США и некоторых западных стран к нашим спутникам-инспекторам беспочвенны. Россия вынуждена создавать средства защиты и противодействия в космическом пространстве», — подчеркнул Кнутов.

Асинхронное подключение

Асинхронный спутниковый интернет работает иначе — для приёма данных используется тарелка, а для передачи — ещё один канал связи с интернетом, например, через мобильную сеть. 

Со стороны это может выглядеть странно — зачем тогда нужен спутник, если у нас и так уже есть интернет? А смысл в том, что если скорость второго интернет-канала очень маленькая, например, в деревне с плохим покрытием сотовой связи, то можно сделать так:

  1. Запрос в интернет идёт по мобильной сети.
  2. Провайдер получает запрос и отправляет данные нам уже по спутнику.
  3. Мы ловим этот сигнал спутниковой антенной на большой скорости.

То есть запросы уходят медленно, а ответы приходят быстро. 

Такой способ подключения дешевле, но мы уже зависим от второго провайдера, через которого отправляем запросы в сеть. Если с ним не будет связи — интернета тоже не будет. Зато оборудование стоит гораздо дешевле и не нужна такая точность с установкой антенны.

С другой стороны, вы получаете высокую скорость получения данных — фильм, который по слабому мобильному интернету качался бы две недели, по спутнику скачается за два часа.

Мимас

Мимас нередко называют «Звездой смерти». Вполне возможно, что под ледяной шапкой этого спутника может скрываться океан. И несмотря на общий зловещий вид этой луны, она, вероятно, действительно может подходить для поддержания жизни. Наблюдения космического зонда «Кассини» показали, что Мимас слегка раскачивается на своей орбите, что могло бы говорить о геологической активности под его поверхностью.

И хотя ученые очень осторожны в своих предположениях, других следов, которые указывали бы на геологическую активность спутника, обнаружено не было. Если на Мимасе будет обнаружен океан, то эта луна одной из первых должна быть рассмотрена в качестве наиболее подходящего кандидата для установки здесь колонии. Приблизительные расчеты указывают на то, что океан может скрываться на глубине около 24-29 километров под поверхностью.

Если необычное орбитальное поведение никак не связано с наличием жидкой воды под поверхностью этого спутника, тогда, вероятнее всего, все дело в его деформированном ядре. И винить в этом стоит сильный гравитационный пул колец Сатурна. Как бы там ни было, наиболее очевидным и самым надежным способом узнать, что же здесь происходит, является посадка на поверхность и проведение нужных замеров.

Частоты спутниковой связи

Коммерческие спутниковые службы в основном используют три полосы радиочастот:

С-диапазон: обеспечивает более низкую мощность передачи в широких географических зонах. Как правило, требует больше наземного оборудования для приёма.

Ku-диапазон: предлагает более высокую мощность передачи в меньших географических областях и может быть получен с меньшим наземным оборудованием.

L-диапазон: используется для мобильных приложений, таких как морская и авиационная связь, с использованием различного наземного оборудования.

Кроме того, спутниковые операторы в настоящее время разрабатывают приложения в полосах частот Ka-диапазона, которые будут способствовать высокой скорости передачи и значительной передаче информации с использованием небольшого наземного оборудования.

Сколько военных наверху

Под космосом обычно понимают все, что находится выше 100 км от Земли. На околоземной орбите и выше летом 2021 года 2 666 искусственных спутников, из них принадлежат американским военным, около  — российским, 63 — китайской армии. В других странах, таких как Франция, Израиль, Германия, Италия, Индия, Великобритания, Турция, Мексика, Испания и Япония, их количество составляет менее десяти. Существуют и государства, например, в Африке, у которых нет ни одного армейского спутника.

Цифры эти не окончательные. Из-за секретности и существования ряда летательных космических аппаратов двойного использования (их применяют и армия, и коммерсанты) невозможно назвать точное количество военных спутников. Однако каждый год число ИСЗ (искусственных спутников Земли) увеличивается, на околоземную орбиту запускаются новые, которые умеют собирать еще больше информации и выполнять еще больше функций.

Космические силы США, например, 13 июня 2021 года отправили в космос своего сверхсекретного «Одиссея». Odyssey — новейший разведывательный американский спутник. По официальной версии, он предназначен для отслеживания космического мусора: обломков других аппаратов и отслуживших свое, неуправляемых ИСЗ. Odyssey был сконструирован и построен в рекордные сроки — за 11 месяцев вместо привычных пяти лет.

На орбиту спутник Odyssey доставила ракета Northrop Grumman Pegasus.

(Фото: Randy Beaudoin / NASA)