Космос. Вторая четверть XXI века

Возлагать все многообразие требований потребителей мобильной спутниковой связи на одну систему связи, подобную Starlink, неразумно. Нужны и иные быстрые доступные решения, обеспечивающие надежную шифрованную устойчивую связь, в том числе в особые периоды.

Мы как-то незаметно, в суете рутинных дел, ковидов и военных конфликтов, прожили первую четверть двадцать первого века. Того прекрасного века сверхвысоких возможностей и всеобщего счастья, описанного фантастами века двадцатого. Похоже, они драматически ошиблись, во всяком случае в части способности человечества обустроить уютную жизнь для всех землян. Впрочем, и 45 лучших российских профессионалов на 864 страницах своего труда «Космонавтика XXI века. Попытка прогноза развития до 2101 года» тоже не очень попали. Видимо, прежние модели работают все хуже и нужно решать сложнейшую задачу выделения среди шумов новых перспективных трендов.

Еще немного философских рассуждений. Около восьмидесяти лет назад в мире началось интенсивное развитие ракетно-космической техники. Принимался целый ряд организационных решений. В частности, постановлением Совета Министров от 13 мая 1946 года № 1017-419 был создан НИИ-88 (ныне АО «ЦНИИмаш») и принят еще целый ряд решений, направленных на развитие новых технологий. Усилиями всего нескольких идеологически мотивированных и технически развитых стран темпы проникновения человечества в космос достигли потрясающего уровня.

1957 год — первый спутник, через четыре года — всего четыре года! — человек в космосе. Еще восемь лет — и человек оставляет след на лунном реголите, автоматы, или, по-современному, роботы, атакуют ближайшие тела Солнечной системы. Всеобщий подъем и энтузиазм. Человек выбрался из колыбели, он всесилен, нас ждет новая счастливая жизнь на просторах Вселенной.

Но, увы, крутая траектория развития перешла в очень пологую, не вдохновляющую широкие массы, скованную финансами и технологиями. Ощущение предвкушения космического счастья исчезло. Крутое развитие оторвалось от жизни и продолжалось в киноискусстве. От «Туманности Андромеды» по Ефремову до эпической космической саги «Звездные войны» Джорджа Лукаса, где высочайший уровень визуализации полностью погружает в космические фантазии с неограниченными возможностями человека. На этом сформировались целые поколения, которые недоуменно смотрят на наши реальные возможности, точнее на нашу космическую немощь. За полвека самые дальние гонцы человечества, американские «Вояджеры», преодолели расстояние в 20 световых часов, а ближайшая звезда Проксима Центавра в звездной системе Альфа Центавра находится в четырех световых годах. В рамках существующих технологий, более того, в рамках современной физики совершенно недостижимо. Можно вспомнить Конфуция: «Когда вам покажется, что цель недостижима, не изменяйте цель — изменяйте свой план действий». Надежда на новую физику, и нужно всячески помогать ее становлению, запуская все более совершенные (и более дорогие) астрофизические космические обсерватории. Это вклад космической техники в познание человечеством Вселенной, в развитие фундаментальных знаний, в открытие новых законов, которые принесут новые возможности. Как открытие в восемнадцатом веке законов электричества позволило перейти из века пара и механики в электрический, электронный, цифровой, интеллектуальный мир, в котором мы сегодня живем.

Но это отдельная тема, а пока приходится признать, что по истечении первой четверти двадцать первого века космос в существенной степени утратил блеск общечеловеческой мечты о лучшей жизни. Залихватские лозунги Илона Маска о переселении в холодные, пыльные и практически безвоздушные пустыни Марса могут вдохновлять только людей с суицидальными наклонностями.

Нужно максимально сохранять нашу еще вполне зеленую планету и всячески улучшать свою жизнь на ней. И большую роль в этом играет прикладной космос. Прикладные космические аппараты, функции которых востребованы в самых разных областях человеческой деятельности. От их технического уровня зависят безопасность стран, качество информационного поля, эффективность хозяйственной деятельности.

Мы много преуспели в праздновании побед наших отцов и дедов. Но сегодня перед нами стоят серьезнейшие вызовы. Надо достойно справиться с ними и гордиться прежде всего собственными успехами, а не греться в слабеющих лучах былого величия.

Главный вызов современности

Новым и предельно опасным вызовом является нацеленность наших геополитических оппонентов на получение стратегического преимущества за счет радикального отрыва по скорости достижения глобальной ситуационной осведомленности, по способностям моментально анализировать огромное количество разнородных данных и незамедлительно проецировать понимание ситуации на реализацию активных действий по достижению целей.

Принципиально меняется подход. От применения в прогнозном планировании предварительно полученных данных идет переход к ситуативному управлению на основе сиюминутных данных.

В существенной степени новые возможности достигаются за счет новых космических технологий высокопериодичного наблюдения во всех диапазонах спектра и эффективной спутниковой связи, обеспечивающей как быстрое доведение данных от многочисленных мобильных и стационарных источников разного типа до центров обработки данных (ЦОД), реализующих функции центров принятия решений, так и оперативную выдачу принятых решений на средства их реализации.

В основе лежит резкое увеличение количества спутников наблюдения в разных диапазонах спектра и бурное развитие интеллектуальных средств работы с огромными разнородными космическими данными, обеспечивающих выделение потребительских ценностей и создание новых сервисов. Происходит функциональное слияние коммерческого и военного космоса, возможности военных космических систем дополняются закупкой услуг у коммерческих фирм. В результате достигается высокий уровень глобальной ситуационной осведомленности и повышается динамика принятия решений на всех уровнях, включая тактический. Ситуационная осведомленность — это понимание текущей ситуации именно в реальном времени.

Новые технологии высокопериодического спутникового наблюдения позволяют обеспечить потребителям услуги нового уровня в близком к реальному масштабе времени. А современному потребителю все больше нужны не сырые данные со спутниковых камер, а именно услуги по аналитике, сервисы, построенные на результатах обработки этих данных. Потребителям оперативной космической информации важны, по большому счету, четыре характеристики услуги:

• всепогодность и круглосуточность;
• время от выдачи запроса до получения результата;
• необходимая полнота и достоверность результата;
• стоимость услуги.

Сколько должно быть спутников на орбитах и на каких, в каких спектрах и с каким разрешением целевая аппаратура проводит съемку, какие наземные средства используются при выполнении заявки, какими методами обрабатываются данные для получения требующегося потребителю результата — все это проблемы оператора конкретной космической информационной системы.

Спутники с очень высоким разрешением дадут хорошую «понимаемость» снимков без дополнительной обработки, но значительная стоимость таких спутников и проблемы с темпами их производства не обеспечат необходимое для должной оперативности количество спутников в группировке, да и себестоимость одного снимка будет немалой.

Система из большого количества спутников с ограниченными характеристиками по разрешению может быть создана быстрее и с меньшими затратами. Она обеспечит высокую оперативность, но для достижения необходимой потребителю полноты и достоверности необходима глубокая комплексная обработка с применением разнородных данных, с обучением нейросетей, с использованием накопленных унифицированных сигнатур, разноракурсных радиолокационных портретов, с применением методов повышения резкости, и прочее и прочее.

Тренд сегодняшнего развития техники заключается в переносе сложностей на уровень вычислений при максимально простых сенсорах, в нашем случае — целевой аппаратуры спутников

Да, это большая и сложная работа, но тренд сегодняшнего развития техники как раз заключается в переносе сложностей на уровень вычислений при максимально простых сенсорах, в нашем случае — целевой аппаратуры спутников.

С функциональной точки зрения в космической составляющей ситуационной осведомленности можно выделить три слоя.

Слой первый. Регулярный, например ежесуточный, глобальный поиск изменений или заданных объектов. Принципиально новое качество. Если в традиционных космических системах потребитель задает место, в котором он рассчитывает увидеть интересующие его объекты, то в космической системе контроля изменений потребитель может ставить задачу обнаружения интересующих его явлений или объектов, где бы и когда бы они ни возникали.

Можно задать вопрос: где за последние сутки появились признаки падения самолета? Или в каком месяце какого года у меня начал расти овраг? Или попросить сообщить, когда уровень воды в конкретном пруду превысит заданный уровень.

Для достижения таких новых потребительских свойств необходимо наличие орбитальной группировки из многих десятков спутников, снимающих за сутки всю поверхность Земли, и мощных наземных средств, успевающих принимать огромные потоки данных, накапливать ежесуточные цифровые образы всей поверхности и оперативно выявлять в совокупности свежей и накопленной ранее информации нужные потребителям сущности. И главная сложность создания такой космической системы глобального контроля изменений — это именно наземный комплекс аппаратно-программных средств. Спутники в данном случае как раз могут быть предельно простыми и дешевыми, с разрешением на уровне нескольких метров. Даже при таком разрешении наземным средствам необходимо принимать, накапливать и обрабатывать многие петабайты данных. И этого разрешения вполне достаточно, чтобы сделать вывод о необходимости привлечь для более детального контроля космические системы следующего, второго слоя.

Второй слой. Круглосуточный и всепогодный глобальный оперативный контроль с помощью оптических и радиолокационных спутников с субметровым разрешением. Группировка из пары сотен таких спутников может быть изготовлена и развернута в течение нескольких лет при относительно небольших затратах. Таким образом, до 2030 года может быть достигнута возможность контроля объекта с повтором в пятнадцать минут. Разумеется, далеко не во всех случаях одного снимка с таким нерекордным разрешением будет достаточно для достижения необходимой полноты и достоверности определения необходимых потребителям сущностей. Но вот здесь-то и нужно включить голову и применить всю мощь ИИ, позволяющего при анализе моментально объединить самую разнообразную информацию и сделать достоверные выводы. А в случае необходимости можно задействовать следующий, третий слой.

Третий слой. Контроль объектов и процессов с очень высоким разрешением, на уровне доли метра, с большим количеством спектральных каналов, позволяющих получить исчерпывающие знания об исследуемом объекте. Но таких спутников не может быть много, в силу как финансовых, так и производственных ограничений. Поэтому приходится смириться с многочасовой оперативностью получения информации.

Нужно также разумно определиться с ролью БПЛА в развитии информационных систем. Локальность их действий разменивается на очень высокое разрешение и низкую себестоимость данных. Нам предстоит найти оптимальную схему эффективного совместного применения космических и иных источников информации.

Для реализации рассмотренных слоев космических сервисов в условиях финансовых ограничений целесообразно функционально объединить космические системы различной принадлежности. Для достижения максимальной эффективности их баллистическое построение должно быть увязано в обеспечение равномерности покрытия, а наземные средства должны быть доведены до уровня единого информационного пространства. И самое главное, все потребители, все космические информационные системы различной принадлежности, все ЦОДы, обеспечивающие различные сервисы на основании космических данных, должны быть объединены единой платформой-агрегатором. Агрегатор должен обеспечивать в близком к реальному масштабе времени требуемый уровень услуг по геоаналитике, ситуационной осведомленности, специальным сервисам за счет эффективного привлечения возможностей всех российских космических систем и ЦОДов, обеспечивающих умные сервисы. При этом должно обеспечиваться удобство и выгодность для всех участников, стимулирующие их на развитие возможностей, на создание новых сервисов, причем сервисов высокого уровня. Например, потребитель, очертив в планшете область, может голосом выдать задание: «Сколько вагонов сейчас находится в этой зоне и сколько из них прибыло за последние сутки? Далее каждые сутки сообщайте об изменении ситуации». И уже забота платформы-агрегатора, какие привлечь космические системы, какие ЦОДы дадут лучший ответ.

Если в традиционных космических системах потребитель задает место, в котором он рассчитывает увидеть интересующие его объекты, то в космической системе контроля изменений потребитель может ставить задачу обнаружения интересующих его явлений или объектов, где бы и когда бы они ни возникали

Таким образом, на первом этапе для максимально эффективного решения жизненно важной задачи достижения ситуационной осведомленности, наряду с решением множества технических и производственных проблем создания уже запланированных космических систем, необходимо функционально объединить их посредством единой российской платформы-агрегатора. Принципиально важно правильно определить разработчика и оператора такого агрегатора. И далее совместными усилиями развивать возможности этой платформы, дополняя орбитальную группировку спутниками наблюдения в разных диапазонах спектра, улучшая их характеристики, превращая орбитальную группировку в космическую сеть, перенося на нее все большее количество функций и т. д. и т. п. Стратегически важным в современных условиях становится распространение задач ситуационной осведомленности и на околоземную сферу.

Теперь о связной составляющей космических информационных систем. Космические информационные системы функционально являются частью великого множества информационных систем более высокого уровня, и требования к функциям связной части информационных систем определяются именно развитием глобальной инфосферы. А развитие в этой области идет огромными темпами, объем нарастает нелинейно. Постоянно растет доля критически важных данных. Уже более 60% от общего объема — это данные с высокой степенью защиты, с гарантированным доведением в заданное время независимо от ситуации. Безопасность данных критически важна, так как эти данные — критически важный актив, а не вспомогательный фон для бизнес-процессов. Это, кстати, исторический момент. Наконец начинает утрачивать актуальность едкая формула Артура Кларка: «Чем совершеннее техника передачи информации, тем более заурядным, пошлым, серым становится ее содержание». Самые совершенные технические средства связи наконец начинают работать в основном на важные дела, а не на «развлекуху».

Вторая тенденция роста объемов генерируемых данных — лавинообразное увеличение обменов подключаемых встраиваемых систем, то есть обменов с разного рода робототехническими средствами либо между робототехническими средствами и средствами ИИ. Эти обмены должен осуществляться в любое время и в любом месте. Возникает задача создать единое информационное пространство, обеспечивающее глобальную связность роботов всех типов, встроенных систем автономных объектов, индивидуальных систем безопасности.

Быстрые данные — действенные данные. Степень приближения к реальному масштабу времен различна для различных применений. Для роботов класса FPV время отклика (пинг) в линии С2 должен быть на уровне 20 мс. Это уже накладывает ограничения на высоту орбиты. Взаимодействие с автономным интеллектуальным роботом может ограничиваться достаточно неспешным обменом очень короткими данными, содержащими задания целей и обобщенные отчеты. И в целом потребительские требования к спутниковой связи очень разнообразны. Неполный перечень потребительских характеристик: скорость передачи данных, размеры (включая антенну), потребляемая мощность, масса абонентского терминала, вероятность потери пакетов, величина пинга, крипто- и имитостойкость, устойчивость к воздействиям, стоимость трафика, стоимость абонентского терминала и т. д. Для разных применений — разные приоритеты конкретных характеристик и совершенно разные требуемые уровни характеристик. Например, для персонального устройства безопасности важны прежде всего малая масса, потребление и стоимость устройства абонента и предельно низкая вероятность потери сообщения. Но вполне устраивает скорость передачи данных на уровне килобит и некритична задержка в минуты. А для мощного робота, выполняющего ответственные операции, масса терминала может достигать килограммов, но скорость передачи уже в мегабитах, обязательна имитостойкость и, возможно, криптостойкость. Нужны устойчивость к помехам и работа в реальном времени, но стоимость трафика не столь критична, как и стоимость абонентского терминала.

Может ли одна система спутниковой связи оптимально закрыть весь спектр потребителей? Теоретически вроде да. Есть же, например, 17-й релиз консорциума 3GPP, позволяющий стандарту 5G охватить все. Но технически в одной спутниковой системе это сделать трудно. Либо в орбитальной группировке этой спутниковой системы будут спутники разного типа, либо спутники-комбайны с разными полезными нагрузками для разных абонентов. Как, например, последние версии спутников Starlink, выполняющие по меньшей мере двойную функцию: работа с существующими терминалами на частотах порядка 10‒12 ГГц и с немодифицированными сотовыми телефонами на частотах до 3,5 ГГц. Значит, на борту должно располагаться дополнительное высокочастотное оборудование, включая огромную сверхчувствительную антенну. В результате масса последних версий спутников приближается к двум тоннам при массе первой 280 кг. И бизнес-план как-то там сходится только при запуске по 60 спутников на сверхтяжелом носителе Starship с экстремально низкой себестоимостью вывода.

Для достижения новых потребительских свойств необходимо наличие орбитальной группировки из многих десятков спутников, снимающих за сутки всю поверхность Земли, и мощных наземных средств, успевающих принимать огромные потоки данных, накапливать ежесуточные цифровые образы всей поверхности и оперативно выявлять нужные потребителям сущности

Формулирую следующую гипотезу: возлагать все многообразие требований потребителей мобильной спутниковой связи на одну систему связи, подобную Starlink, неразумно. Такого рода система для успешной реализации и рентабельного применения требует предельно высокого мирового уровня элементной базы, высокочастотных устройств, программного обеспечения, очень недорогих услуг по выведению, доступа к глобальному рынку. Поэтому такая система не должна отсекать работы по другим вариантам мобильной спутниковой связи как важнейшей части критически важной инфраструктуры государства. Нужны быстрые доступные решения, обеспечивающие надежную шифрованную устойчивую связь, в том числе в особые периоды. И важно удержаться от завышенных требований к скорости передачи данных. Необходимы компромиссные решения, связывающие требуемые сроки и достижимые характеристики. Синица в руках, а не журавль в небе. Поэтому необходим прежде всего заказчик — оператор создаваемой системы, который во взаимодействии с потребителями и разработчиками будет проходить между Сциллой и Харибдой, будет без догматических правил и процедур обеспечивать оптимальное соотношение «срок — характеристики». Причем в современных условиях срок, пожалуй, важнее всего. Дорога ложка к обеду.

Это совершенно не отменяет работу по созданию перспективных гибридных ячеистых сетей из многофункциональных связных спутников, автономно решающих задачи маршрутизации, баллистической реконфигурации, с квантовой криптографией, с гибкими полезными нагрузками, с космическими функциями обработки. И работа эта должна вестись интенсивно и по всей цепочке поставок вплоть до ключевых электронных компонентов.

О Луне

Ближайшее десятилетие — это десятилетие интенсивного робототехнического исследования и освоения Луны. При этом необходимо решить по крайней мере пять ключевых научно-технических и технологических задач.

Первая задача — обеспечение постоянной доступности необходимого для эффективной деятельности количества энергии. Например, оборудования всех типов для выживания в долгую, четырнадцатисуточную лунную ночь. Без принятия специальных мер оно может остыть до −170 °С. Можно применить тепловые радиоизотопные блоки, но они очень дорогие, есть проблема с доступностью нужных изотопов, при подготовке космических аппаратов на Земле необходимо выполнить множество процедур по обеспечению безопасности. Другая проблема: тепловой блок невозможно выключить и во все периоды, кроме лунной ночи, нужно заботиться об отводе избыточного тепла. Ядерная налунная электростанция решает проблему поддержания тепловых режимов лунной ночью. Нужно только подключиться к ней. Еще пример. Солнечные батареи заряжают аккумуляторы лунохода часов за восемь. Затем можно около одного часа работать, перемещаться. И потом опять копить солнечную энергию. С использованием ядерного источника в качестве зарядной станции эффективность работы робота-лунохода повышается во много раз. Недостаточная эффективность работы при использовании только бортовых источников энергии — это не только наша проблема. Замечательный американский марсианский ровер Curiosity за одиннадцать лет прошел 31 километр. Одна из причин: единственный источник энергии — это бортовой радиоизотопный термоэлектрический генератор мощностью всего 125 Вт. Кстати, советский «Луноход-2» за четыре месяца пробежал около 40 километров. И мог бы проехать еще, но случилась нештатная ситуация из-за проблем управления.

Вторая задача — методы и средства управления мобильными внеземными аппаратами, луноходами. Советскими луноходами дистанционно управляли экипажи из пяти тренированных специалистов. Это была очень непростая процедура. Каждый кадр на «Луноходе-1» формировался 20 секунд, к которым добавлялось время передачи сигнала, а еще невысокое качество принимаемых снимков, особенно в полдень. На основании этих данных разрабатывался следующий участок маршрута и выдавались команды на выполнение очередного шага. На «Луноходе-2» ситуация стала лучше, но все же 9 мая 1973 года пять пар глаз недоглядели, и луноход попал в пятиметровый кратер. К чести экипажа, удалось выбраться, но при этом черпанули лунную пыль откидной крышкой с солнечными батареями. При подготовке к очередной лунной ночи крышку полагалось закрыть. Пыль попала на радиатор и, когда начался новый день, проблемы с электропитанием и терморегулированием не позволили продолжить работу. Наши новые луноходы должны стать автономными, интеллектуальными роботами, эффективно решающими возложенные на них задачи и избегающими все опасности. На основании информации от сенсоров всех типов будет строиться 3D-модель обстановки, и на основании заложенных в бортовые вычислительные средства знаний будет определяться оптимальная траектория движения. При движении будут учитываться данные об ускорениях, о нагруженности и пробуксовке каждого колеса и т. д. и т. п. С одной стороны, сейчас есть масса примеров полноценных автомобильных автопилотов, но с другой стороны, очень велика специфика задачи — высокая неопределенность среды и предельно ограниченные бортовые ресурсы. Поэтому предстоит найти оптимальное сочетание самых современных, но ресурсоемких технологий ИИ и классических алгоритмов.

Но и в том и в другом случае для обеспечения качественного управления нужно решить задачу достижения полной ситуационной осведомленности и задачу обеспечения виртуального присутствия человека на Луне. Сочетание высококачественных камер, лидаров, других сенсоров должно обеспечить в реальном времени полное понимание обстановки, позволяющее оперативно на борту принимать решение, а сочетание камер с высокоскоростной радиолинией обеспечит нам эффект присутствия.

Следующей сложнейшей задачей является достижение высокой функциональности российских луноходов. От работы с грунтом, прокладки кабелей до мелкой моторики, необходимой для работы с разъемами, научной аппаратурой и для очистки оборудования от лунной пыли.

И вот с лунной пылью и связана задача обеспечения деятельной работы на поверхности Луны. К привычным для космических инженеров вакууму, экстремальным температурам, излучениям добавляется проблема лунной пыли. Выбитые солнечным ветром и микрометеорными потоками наэлектризованные частицы левитируют над поверхностью. Они могут, по некоторым версиям, вращаться с очень большой скоростью, имеют заостренные, не сглаженные окисной пленкой формы, обладают высокой липучестью и серьезным абразивным действием.

Это далеко не все проблемы, но и этих примеров достаточно для понимания разнообразия и объема научно-технических задач, которые нужно решить, чтобы начиная с 2028 года выйти наконец на планомерный, настойчивый штурм Луны. Практически каждый год будет реализовываться очередная, все более сложная миссия, в том числе в рамках создания совместно с Китаем Международной научной лунной станции.

О пилотируемом космосе

Ситуация с пилотируемым космосом в двадцать первом веке представляется весьма противоречивой. С одной стороны, натиск технологий искусственного интеллекта, очень развитых роботов, скоростных каналов связи, обеспечивающих виртуальное присутствие, делает все более проблемным обоснование практической необходимости полетов человека в космос. Большое обременение миссий средствами жизнеобеспечения, затраты на многолетнюю подготовку экипажей, необходимость сопровождения сотнями специалистов всех этапов подготовки, проведения и завершения полета, особые требования к безопасности, но сохранение существенных рисков для экипажа — все это очень трудно оправдать в случае рутинных задач в околоземном пространстве. Мы говорим, что околоземное пространство уже освоено. Но можем ли мы в течение месяца подготовить и послать на орбиту конкретного специалиста, ученого для проведения полезного эксперимента? Можем ли мы при необходимости подлететь к проблемному спутнику на любой низкой орбите и в открытом космосе провести ремонтные работы? Можем ли мы провести летную отработку на орбитальной станции нового прибора быстрее и дешевле, чем с помощью запуска его на автоматическом космическом аппарате? Вопросы скорее риторические. Но, с другой стороны, уже наработанные технологии присутствия и работы человека в космосе — это важнейшее национальное достояние, и крайне желательно их сохранить и приумножить. Надо только правильно и честно выбрать линию развития и правильно формировать требования к создаваемым космическим средствам. Например, какие требования задаются к пилотажному самолету Як-52? Чтобы он летал так, как хочет пилот. А к грузовому Ил-76 задаются требования по стоимости тонно-километра, максимальный размер и масса полезного груза, скорость погрузки и другие характеристики, позволяющие оценить целесообразность практического применения. Так и в случае пилотируемого космоса надо четко определить главную задачу: чтобы наши герои космонавты могли сохранять и приумножать опыт пилотируемых полетов или чтобы было обеспечено решение неких прикладных задач быстрее, надежнее, качественнее, чем их решение только автоматами.

Кстати, появился интересный пример значимой прикладной задачи, оптимально решаемой совместно космонавтами и роботами. Речь идет о ЦОДах в космосе. Земные аналоги потребляют десятки мегаватт, поэтому площадь солнечных батарей подобного ЦОДа в космосе составляет десятки тысяч квадратных метров, и собирать его гораздо правильнее непосредственно на орбите с помощью роботов. Роботов надо обучить и контролировать, по крайней мере на первых образцах.

Есть и другие примеры задач, для которых необходимы очень большие конструкции в космосе и которые, безусловно, правильнее изготавливать на орбите. Но в любом случае тема пилотируемых полетов очень глубоко проникла в российское общественное сознание и, безусловно, имеет право на существование. Российский человек должен присутствовать в космосе.

И вообще, человеку свойственна экспансия, постоянное движение вперед. Без великих целей человечество сваливается в варварство, независимо от уровня развития технологий.

О средствах выведения

Стратегически важный параметр состоятельности государства как космической державы — удельная стоимость пусковой услуги и возможные темпы запусков. При отставании по этим параметрам национальных средств выведения от мирового уровня страна просто не выдержит соревнования по космическим функциям.

Подходы к решению этой задачи — это отдельная тема, но можно упомянуть несколько примеров. Двигатели не с рекордными техническими характеристиками, а с рекордным соотношением стоимость/характеристики. Устранение избыточных запасов по прочности в сочетании со стабильными, контролируемыми цифровыми средствами производственными процессами. Снятие транспортных ограничений по размерам при сборке на космодроме. Максимальная роботизация производства, снижающая зависимость от высококвалифицированных специалистов. Аддитивные технологии, радикально уменьшающие количество сборочных единиц. Применение нетрадиционных решений и материалов. Многоразовость исключительно как способ снижения стоимости услуги. Специалисты-ракетчики и технологи еще многое, наверное, могут добавить, но снижение стоимостного барьера при выходе в околоземное пространство — это главная стратегическая задача второй четверти двадцать первого века.

В этом веке также можно ожидать экономически обоснованную тенденцию существенного увеличения роли двух крайних классов ракет. С одной стороны, сверхтяжелые носители, которые за счет эффекта масштаба могут достичь предельно низкой удельной стоимости вывода при групповых запусках малых спутников, снизить стоимость больших спутников за счет большой зоны полезного груза, которая позволяет уменьшить степень дорогостоящей трансформации раскрывающихся элементов. Сверхтяжелые носители являются критическим условием для реально амбициозных пилотируемых исследований и освоения Луны и других тел Солнечной системы. Если, конечно, финансовая мощь страны позволит такие вложения престижа. С другой стороны, сверхлегкие носители с существенно худшими удельными стоимостными характеристиками, но позволяющие в течение суток провести замещающий запуск хранящихся на космодроме резервных космических аппаратов (КА) для парирования отказа отдельных малых КА на низкой орбите. На системном уровне это имеет существенный эффект, так как можно снизить степень резервирования на каждом КА и уменьшить размер орбитального резерва.

Проектирование средств выведения и инфраструктуры под заданную удельную стоимость именно пусковой услуги и под высокую пропускную способность космодромов — это искусство, которым в двадцать первом веке обязательно нужно владеть. Либо о мировом уровне прогресса в космосе можно забыть.

Развитие технологий

Высокие темпы развития космических функций и сервисов, жесткая конкуренция по потребительским характеристикам, по стоимости, по массе и срокам создания опираются на комплекс новых технологических решений. Перечень перспективных направлений очень широк — от эффективной авионики до доверенного применения ИИ в сложных условиях.

Главная сложность создания космической системы глобального контроля изменений — это именно наземный комплекс аппаратно-программных средств

Для иллюстрации — беглый и далеко не полный список отдельных примеров: интеграция систем платформ с увеличением роли интеллектуальной обработки; двухрежимные двигатели на манипуляторах; эффективные по массе и стоимости решения по элементам систем электропитания и систем терморегулирования; робототехническая сборка и производство в космосе; ячеистые сети; компактные терминалы лазерной связи; доверенное применение ИИ в условиях преднамеренных искажений; автономность и живучесть; обработка разнородной информации с оптимальной долей обработки на борту; создание информационной среды для робототехнических средств; программно-определяемые системы; мультиспектральные и гиперспектральные полезные нагрузки; оптические полезные нагрузки сверхвысокого разрешения с неполной апертурой; квантовая криптография; широкоугольные космические датчики для обнаружения и слежения; услуги прямого доступа к устройствам; сверхнизколеты, и т. д. и т. п.

Продолжать можно долго, но, самое главное, даже полный на сегодня перечень завтра станет неполным. Максимальный эффект дают появляющиеся фронтирные технологии, которые сегодня еще не в фокусе. Поэтому главная задача — создание не законченного перечня, а среды, создающей условия для генерации новых решений и обеспечивающей восприимчивость к инновациям. Вот здесь-то и нужно достичь взаимодополняющего взаимодействия государственных структур, традиционных предприятий, научных организаций и новых точек роста — малых частных фирм.

Требования к такой среде ускоренного развития технологий разносторонние и весьма противоречивые. С одной стороны, должно поддерживаться визионерство, стратегическое планирование, разработка долгосрочных программ развития, с другой — должны сохраняться возможности для быстрого внепланового развития внезапно возникающих идей. С одной стороны, развитие технологий создает конкурентные преимущества для отдельной фирмы, и она ограничивает распространение своей интеллектуальной собственности, с другой стороны, в интересах России — обеспечить максимальный эффект от внедрения новых технологий на ряде предприятий независимо от их формы собственности. С одной стороны, накопленный опыт, зафиксированный в виде обязательных процедур, стандартных требований и регламентов позволяет снизить риски, с другой — догматическое следование им резко снижает темпы создания новой техники и ограничивает заказчика и исполнителя в принятии ими решений, обеспечивающих, по их мнению, достижение целей.

Управление ускоренным развитием космических технологий с решением перечисленных и массы других проблем и есть главная задача национального космического агентства, равноудаленного от хозяйствующих субъектов всех форм собственности.

Представляется целесообразным создание на основе головных научно-исследовательских институтов государственной корпорации «Роскосмос» системы, позволяющей реализовать функции национального космического агентства по формированию перспективного облика российского космоса и разработке соответствующей долговременной стратегии по управлению развитием космических технологий, по реализации программ государственно-частного партнерства, направленных на поддержку инновационных космических технологий, по созданию интеллектуальных средств поддержки проектирования и испытаний и других инструментов, обобщающих опыт и повышающих эффективность работы российских космических предприятий разных форм собственности.

Заключение

Чтобы ответить на вызовы двадцать первого века, необходимо создавать космическую технику с постоянно улучшающимися характеристиками — создавать быстрее и дешевле. Повышение эффективности работы всей совокупности российских предприятий разных форм собственности независимо от их места в цепочке создания конечного продукта — это критически важная задача. Необходимо повышать производительность труда в натуральном исчислении, а не по объемам затраченных средств. Относиться к стандартам не догматически, а совместно с заказчиком искать технически обоснованные решения, обеспечивающие достижение целей в срок. Устранять перерегулирования контрактных процедур в соответствии с заявлением Михаила Мишустина: «И очень важно, что результат должен быть важнее формальных процедур и регламентов». Нужна развитая система государственной поддержки создания новых технологий и ускоренного доведения их до уровня демонстраторов. Свободный доступ к полученным за бюджетные деньги результатам интеллектуальной деятельности для предприятий всех форм собственности, создающих полезную для государства космическую технику. Возвращение нацеленности и способности хозяйствующих субъектов к саморазвитию и повышению эффективности при исключении модели цены «затраты плюс». Концентрация усилий на качестве производственных процессов как главном факторе достижения бездефектности и снижения затрат. И прочее и прочее.

Легендарный гуру американского автопрома Ли Якокка условно делил сотрудников на два лагеря: «крохоборы» (так он называл финансистов, экономистов и прочих контролеров) и «колдуны» (инноваторы и изобретатели). Все же хочется перейти от обидного термина «крохоборы» к более политкорректному — «счетоводы». Так вот, если «счетоводы» проявляют слабость, компания — банкрот из-за изобретательских авантюр. Но если влияние «счетоводов» чрезмерно, компания разоряется из-за неконкурентоспособной продукции. Необходим баланс, но, судя по нашей продукции, от баланса мы пока далеки.

Стратегически важный параметр состоятельности государства как космической державы — удельная стоимость пусковой услуги и возможные темпы запусков

И главное, если российские предприятия без тягомотной бюрократии будут быстро решать красивые космические задачи мирового уровня, если проектные и производственные мощности будут суперсовременными, если эффективность работы будет позволять платить достойную зарплату высококлассным, элитным специалистам, вот тогда и будет к нам очередь из молодых и талантливых. А без них будущего в двадцать первом веке у российского космоса нет.

Итак, космос для России и в двадцать первом веке не должен быть рядовой отраслью. Развитие космических технологий — важнейшая национальная задача, решение которой все больше влияет на все аспекты существования и процветания страны. И надо не подглядывать постоянно в дырку в заборе за тем, что делает богатый сосед, и не реагировать на его новые проекты, как Эллочка-людоедка на каждый новый наряд Вандербильдихи, а определять с учетом всех факторов цели в космосе суверенной России, превращать их в драйверы развития страны и, объединяя усилия «колдунов» и «счетоводов», достигать их. Поэтому критически важно повысить, точнее восстановить роль политического руководства страны в определении целей и задач общегосударственного значения, в определении механизмов их реализации исполнительной властью, в контроле их достижения. Для этого представляется целесообразным создание президентского совета по космосу. Рабочий орган совета должен обладать компетенциями по космическим задачам и космическими технологиями, быть равноудаленным от всех хозяйствующих субъектов и способным объективно обобщать интересы всех участников и потребителей.

Естественно, все изложенное выше — это скорее повод для дискуссий. Но сложившаяся во второй четверти двадцать первого века очень тревожная ситуация с российскими космическими возможностями требует серьезных изменений в российской космической политике и всех аспектах ее реализации.

В этой статье приведены утверждения автора, поэтому в завершение пара цитат. Один из четырех законов физика и математика, писателя и футуролога Артура Кларка гласит: «Когда уважаемый, но пожилой ученый утверждает, что что-то возможно, то он почти наверняка прав. Когда он утверждает, что что-то невозможно, он, весьма вероятно, ошибается». Но этот закон, по-моему, был удачно дополнен химиком, популяризатором науки, писателем Айзеком Азимовым: «Тем не менее, когда непрофессионалы сплачиваются вокруг идеи, отрицаемой уважаемым, но пожилым ученым и поддерживают эту идею с пылом и энтузиазмом, то этот уважаемый, но пожилой ученый, в конечном счете, вероятно, прав».

Источник: https://monocle.ru/monocle/2026/36/kosmos-vtoraya-chetvert-xxi-veka/