Спутники "низкого космоса"

[Bart Hendrickx]

10. Госкорпорации «Роскосмос» совместно с автономной некоммерческой организацией «Агентство стратегических инициатив по продвижению новых проектов»:
а) рассмотреть вопрос о создании космических аппаратов, функционирующих на предельно низких орбитах (до 200 км), и изготовлении опытных образцов таких аппаратов для проведения испытаний;
б) по результатам реализации подпункта «а» настоящего пункта определить целесообразность формирования отдельной программы по освоению предельно низких орбит, оценив необходимый объем и источники ее финансирования.
Доклад – до 1 декабря 2023 г.
Ответственные: Борисов Ю.И., Чупшева С.В.

Сильно.

По сути, эти этапы уже пройдены. Экспериментальные работы по ПВЭРД начались в МАИ в 2014 г., в 2018 г. ВНИИЭМ получил контракт от Минобороны по теме "Геовысота",  в 2020 г. заключены контракты со смежниками (включая ООО Спутникс) для создания "железа". Вот, что написали специалисты ВНИИЭМ еще в начале прошлого года:

https://vka.mil.ru/upload/site5/document_file/nn0e9qhIvf.pdf

Возможность создания низкоорбитального космического аппарата с электроракетной двигательной установкой на атмосферных газах в качестве рабочего тела


Геча В. Я., Каверин В. В., Пугач И. Ю.


С повышением разрешающей способности НКА ДЗЗ и НКА специального назначения повышаются также требования к точности привязки получаемой целевой информации к координатам спутника в момент съемки. В апостериорном режиме для обработки снимков и научных данных во многих случаях точность орбиты требуется знать на уровне сантиметров. При этом НКА ДЗЗ и научные НКА испытывают возмущения от остаточной атмосферы и солнечного давления. Задача идентификации орбит таких НКА с высокой точностью является очень непростой задачей. Требуется использование специальных моделей движения и методов обработки информации.
....
Повышение точности определения параметров орбитального движения и производительности НКА за счет обеспечения возможности непрерывного выполнения целевой задачи может быть достигнуто за счет использования ЭРД, создающего тягу непрерывно, регулируя ее величину в соответствии с изменениями плотности атмосферы.

В России по состоянию на сегодняшний день ЭРД такого типа не производится. В профильных научно-исследовательских организациях, имеющих компетенции в области разработки ЭРД (ГНЦ ФГУП «Центр Келдыша», НИИ ПМЭ МАИ), существуют некоторые наработки в данном направлении, однако комплексного решения, которое можно было бы использовать на КА, нет.
...
В рамках работ, которые проводит АО «Корпорация «ВНИИЭМ», был создан научный задел по разработке ЭРДУ нового типа. Такой тип двигателя имеет существенные преимущества перед используемыми в настоящее время – больший удельный импульс, потенциальная возможность работы на разных рабочих веществах, возможность плавной регулировки силы тяги в большом диапазоне значений.
...
АО «Корпорация «ВНИИЭМ» прорабатывала возможность создания такого ЭРДУ, и были получены положительные результаты.
...
Для исследования возможностей поддержания параметров орбитального движения НКА с помощью электрореактивной двигательной установки (ЭРДУ) непрерывного действия и исследования возможности использования атмосферных газов в качестве рабочего тела планируется создать специальный исследовательский НКА. Целями создания НКА являются:
– проверка принципов и алгоритмов системы управления;
– отработка КДУ и системы управления вектором тяги в условиях космического полета;
– отработка новых элементов бортовой аппаратуры (система управления, специальная датчиковая аппаратура);
– апробация цифровых технологий создания КА;
– подготовка кадров и создание образовательных стандартов в области цифровизации проектирования и изготовления перспективных КА.

К особенностям этого НКА относятся:
1. Движение КА осуществляется по «баллистической» траектории, что обеспечивает:
– высокую точность определения и прогноза орбитального положения;
– непрерывность выполнения целевой задачи;
– высокую степень автоматизации процесса управления, облегчается процесс управления многоспутниковыми группировками.

2. Предъявляются повышенные требования к приборному составу, конструкции и алгоритмам управления КА:
– двигательная установка должна работать непрерывно и должна прецизионно регулироваться по тяге;
– необходимы специальные датчики для обеспечения полета по «баллистической» траектории;
– высокие требования к системе энергоснабжения, бортовой вычислительной машине, алгоритмам управления.

3. Используется продольная компоновка в сочетании с аэродинамической стабилизацией.
4. Система ориентации имеет минимальные возмущающие воздействия.

Таким образом, в АО «Корпорация ВНИИЭМ» разработаны принципы управления НКА, успешно проведены наземные испытания (в вакуумной камере) экспериментальной ЭРДУ с возможностью регулирования тяги и применения атмосферных газов в качестве РТ, что позволяет приступить к разработке полномасштабного прототипа летного образца ЭРДУ и его системы управления.

Подробнее в соответствующей теме:
https://forum.novosti-kosmonavtiki.ru/index.php?topic=20844.0

Создается впечатление, что работы по таким спутникам начинаются с нуля, а на самом деле уже накоплен определённый опыт в этой области и, скорее всего, создан определенный задел, только под грифом секретности. Получается, на уровне МО уже давно решено, что этой тематикой стоит заниматься, а на уровне Роскосмоса идея только зреет. Можно только надеяться, что это не приведет к ненужному дублированию работ и, следодательно, пустой трате денег.