Материалы портала «Научная Россия»

Президиум РАН: Информационные спутниковые системы в науке и технике

Президиум РАН: Информационные спутниковые системы в науке и технике
О новых материалах для космоса, электрореактивных двигателях и многоярусной космической геодезической системе — глава ОАО «ИСС» член-корр. РАН Николай Тестоедов

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.

ао информационные спутниковые системы имени академика решетнева глонасс николай алексеевич тестоедов повышение точности космических систем создание высокомодульных нанокомпозитных материалов для космоса

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий