С аплодисментов началось заседание Президиума РАН 21 июня 2016 г. — Владимир Фортов вручал дипломы премий имени выдающихся ученых за 2015 год. А затем участники перешли к делу — член-корр. РАН Николай Тестоедов сделал сообщение на тему «Информационные спутниковые системы в науке и технике». 70% российских аппаратов на орбите сделаны в АО «Информационные спутниковые системы им. академика М.Ф. Решетнева» (Железногорск), которое возглавляет Николай Алексеевич. Это головное в госкорпорации «Роскосмос» предприятие, оно занимается проектированием и изготовлением конструкций и оснастки космических аппаратов.

Итак, вот что рассказал член.-корр. Тестоедов.

Сейчас в российскую орбитальную группировку входят 138 спутников военного, гражданского и двойного назначения. Информационные спутниковые системы — это составная часть космических систем.

Первые в СССР применения космических информационных систем связаны с именами С.П.Королёва и М.К. Янгеля. С 1957 года Россия имела надежный паритет с зарубежными странами в отношении спутниковых систем. В настоящее время, как отметил докладчик, Россия имеет некоторое отставания по ряду задач, и это определяется не отставанием в идеях, а только отсутствием ряда технологий и состоянием электронно-компонентной базы.

Телекоммуникационные спутники — это основа интегрированной космической системы России, включающей в себя различные орбитальные группировки, комплекс управления и ресурсы получения целевой информации. Эффективность информационных спутниковых систем определяется существующим в стране научно-техническим потенциалом. Для российского народного хозяйства эта эффективность очень высока, с учётом размеров страны и плотности населения. Спутниковые системы имеют безусловные преимущества как перед оптоволоконными, так и перед проводными системами связи.

Сегодня рост эффективности информационных спутников происходит экспоненциально, соответствует темпу роста быстродействия компьютерных систем. За последние 15 лет пропускная способность аппаратов увеличилась более чем в 10 раз, но при этом дополнительно, более чем на 2 порядка увеличился поток информации, пропускаемой через 1 транспондер — за счет перехода на цифру и разработки новых методов сжатия информации. При этом так же на порядок снижена стоимость наземных станций — за счет компактизации земных антенн.

Новые вызовы в области информационных систем связи — это средне- и низкоорбитальные группировки спутников для оказания услуг широкополосной связи. Эта тенденция представляет большой интерес и для России. С учётом особенностей северного расположения России, ОАО «ИСС» разработан проект космической системы «СКИФ» для средневысотной орбитальной группировки с наклонением 88 градусов, а также глобальная система для широкополосного доступа с высотой орбиты спутников около 1000 км. Космическая система ГЛОНАСС развивается в соответствии с федеральной целевой программой с задачами увеличения сроков существования, многофункциональности, повышения точности местоопределения.

Ключевой научно-технической проблемой повышения точности является увеличение стабильности бортовых и наземных стандартов частоты. Точность, обеспечиваемая навигационной системой, во многом зависит от частоты измерений эфемерид космических аппаратов и частоты закладок в аппарат поправок к модели движения.

Докладчик напомнил, что в соответствии с первоначальным назначением системы ГЛОНАСС, существует условие, что все воздействие на аппараты, в том числе и закладка на них новых значений и поправок осуществляется только с территории России. Поэтому в течение примерно 6 часов на 12-ти часовом интервале полета, мы свои аппараты не видим, и накапливается погрешность, расхождение реальных данных и модельных.

Увеличение частоты измерений вне территории РФ обеспечивается размещением измерительных средств в разных точках Земного шара, в том числе и в Антарктиде. Эта задача успешно решается в Красноярском научном центре СО РАН. Увеличение частоты закладок данных будет выполняться с территории РФ через систему межспутниковой связи на космических аппаратах. Этим способом мы компенсируем отсутствие у России отдаленных военных баз, пригодных для закладки данных в спутниковые системы.

Геодезическое обеспечение потребителей

Для использования системы и технологии ГЛОНАСС необходимо геодезическое обеспечение потребителей, которое производится развертываемой в настоящее время космической системы «ГЕО-ИК-2». Точность базового альтиметра этой системы — до 5 см. Однако для выполнения перспективных требований этого недостаточно и необходимо создание многоярусной космической геодезической системы (КГС «ГЕО-ИК-3»). Для нее разрабатывается новый альтиметр с погрешностью изменений до 0, 5 см. В эту систему будут включены также низкоорбитальные аппараты с аппаратурой, имеющей точность до 1 микрона. Разработка этой аппаратуры является крайне сложной научно-технической задачей, решать которую необходимо в сотрудничестве с институтами РАН, — подчеркнул докладчик.

«Следует отметить использование в создании информационных спутниковых систем значимых научных результатов, достигнутых совместно с РАН. В первую очередь — использование на телекоммуникационных спутниках высокоэффективных фотопреобразователей из трёхкаскадного арсенида галлия, разработанных на базе работ академика Ж.И.Алфёрова», — сказал Н.А.Тестоедов.

Сейчас в космических аппаратах используются трехкаскадные фотопреобразователи с КПД=27-29%, что пока хватает сегодня, но этого уже мало для спутников высокой мощности. Мы не можем до бесконечности увеличивать размеры солнечных батарей (уже сегодня они имеют площадь 88 кв.м) — нужно повышение мощности гетероструктур и преобразователей.

В Физико-техническом Институте им. А.Ф. Иоффе и в Институте физики полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН проводятся работы по созданию гетероструктур методами МОС-гибридной и молекулярно-лучевой эпитаксии. При этом критически важно снизить удельный вес фотопреобразователей — сейчас это примерно 1 кг на кв. м. Метод молекулярно-лучевой эпитаксии является в данных условиях несомненно наиболее эффективным и прогрессивным.

В АО «ИСС» и ИФП СО РАН составлен проект программы по созданию опытно-промышленной технологии производства преобразователей методом молекулярно-лучевой эпитаксии с последующим отделением выращенных слоев от технологической подложки и перенесением на рабочий носитель. Ожидаемое увеличение КПД на трехкаскаднике при этом составляет более 33%, а снижение веса — в 6 раз.

Большое прикладное значение для космических аппаратов имеет разработка совместно с НИИ прикладной механики и электродинамики МАИ схемы довыведения спутников на целевую орбиту с помощью электрореактивных двигателей. Это обеспечивает как большую точность выведения, так и большую эффективность — данная система способна поместить в нужную точку на орбите спутники гораздо большего веса. Эта работа обеспечила расширение возможностей существующих российских средств выведения и возможности использования космодромов, находящихся на территории России.

Еще одно перспективное направление совместной работы с институтами РАН — создание новых материалов для космоса. Сегодня 80% веса в конструкциях космических аппаратов — это высокомодульные композиционные материалы, которые не производятся в России. «Для решения наших задач нам надо около 50 кг в год высокомодульного нановолокна. При этом «Роснано» отказалось решать эту задачу, — сказал докладчик, — они хотят делать только массовое низкомодульное волокно. Этот путь мы сейчас проходим совместно с МГУ и уже перешли на отечественные связующие. Перед нами стоит задача создания композитных материалов на основе мезофазных ПЕК-волокон».

Важнейшая научно-техническая проблема — создание отечественной радиационно-стойкой электронно-компонентной базы. До 40% — это импортная ЭКБ. Под санкции сейчас попала ЭКБ класса «Спейс». Разработанные на сегодня типономиналы и темпы создания отечественных аналогов пока не могут устроить спутникостроителей. Здесь тоже существует надежда на совместную работу с институтами РАН.

Новые задачи требуют развития новых компетенций, которые могут развиваться только опираясь на научные школы и опыт отечественной академической науки.

На заседании были также рассмотрены вопросы:

— о присуждении премии имени В.Н. Сукачева 2016 года члену-корреспонденту Геннадию Самуиловичу Розенбергу за монографию «Введение в теоретическую экологию» в двух томах и книгу «Рандомизация и бутстреп: статистический анализ в биологии и экологии с использованием R» в соавторстве.

— о присуждении премии имени К.А.Тимирязева 2016 года члену-корреспонденту Андрею Борисовичу Рубину, д.б.н. Татьяне Евгеньевне Кренделевой, д.б.н. Сергею Иосифовичу Погосяну (Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова) за цикл работ «Механизмы физиолого-биохимической регуляции первичных процессов фотосинтеза в нормальных и стрессовых условиях».

Члены Президиума обсудили и приняли решения по ряду других научно-организационных вопросов.