Больше пользователей космоса означает больше и лучшую инфраструктуру, чтобы продолжать улучшать возможности небольших организаций, студентов и обычных людей получать доступ к звездам. А это значит, что нам лучше привыкнуть к будущим запускам ракет, которые установят новые рекорды по развертыванию спутников и заставят небо сверкать все большим количеством маленьких точек света.
Внезапно небо вспыхивает десятками новых точек света. Не звезды, а спутники в невиданном прежде количестве. 20 ноября ракета-носитель «Минотавр» поднялась в небо с Среднеатлантического регионального космодрома в Вирджинии с рекордными на тот момент 29 спутниками. Чтобы не отставать, днем позже из Домбаровского в России стартовала ракета «Днепр», несущая то, что тогда стало новым рекордом в 32 спутника. И, казалось бы, чтобы сообщить миру, что эта огромная масса спутников не была просто какой-то странной аберрацией случая, чуть более чем через две недели после этого с базы ВВС Ванденберг в Калифорнии был запущен ULA Altas V с еще 13 спутниками в отсеке для полезной нагрузки.
Я мог бы продолжить, сказав, что на момент написания этой статьи еще 33 спутника ожидали запуска к Международной космической станции (МКС) на борту корабля Cygnus корпорации Orbital Sciences Corp, но я думаю, вы поняли суть. В настоящее время на ракетах поднимается гораздо больше спутников. Большинство читателей Thruster также знают, что в наши дни все более популярными становятся не ракеты-носители, а маленькие спутники («SmallSats»). (См. «SmallSat Review» в выпуске журнала Thruster за ноябрь 2013 г.) Привлекательность недорогих спутников, несущих новейшее современное миниатюрное электронное сенсорное оборудование, стала слишком привлекательной для коммерческих организаций, исследователей, государственных учреждений и преподавателей. В частности, форм-фактор CubeSat, компактный модульный стандарт, основанный на простой геометрической форме, привлек внимание во всем мире, в том числе среди многих компаний, отслеживаемых NSG: NanoSatisfi, Planet Labs и Dauria Aerospace. Исторически эта тенденция формировалась медленно, но вышеупомянутые запуски в ноябре, декабре и январе больше всего свидетельствуют о том, что эра распространения малых спутников уже наступила.
CLYD предоставляет наземные станции операторам SmallSat
В то время как многие будут сосредоточены на том, что эти малые спутники будут делать в небе, меньше будет обсуждаться практические соображения для операторов всех этих спутников. Все спутники, будь то большие или малые, в конечном итоге связываются с землей либо для передачи телеметрии и данных, либо для ретрансляции сообщений, и эти спутники не являются исключением. Большие спутники 1-й вертикали, управляемые правительствами или подобными Intelsat или SES, часто имеют преимущество в виде больших бюджетов и специализированных наземных станций в стратегически важных точках по всему миру. Малые спутники, часто создаваемые университетами или стартапами, имеют гораздо меньшую способность к расширению и требуют более простых, а иногда и более «готовых» решений. (См. «Над облаком» в декабрьском выпуске журнала Thruster за 2012 г.) По мере расширения субвертикали разработчиков малых спутников вопрос о том, как лучше всего разработать наземное решение, будет по-прежнему вызывать вопросы.
Обычное решение, особенно для университетов, выполняющих свою образовательную роль, - просто построить собственную станцию. (См. «SmallSat Review» в выпуске журнала Thruster за октябрь 2013 г.) Учитывая, что наземные станции по своей сути являются не чем иным, как радиоприемниками и записывающими устройствами, для многих это неплохое решение. На самом деле, если вам нужна небольшая спутниковая наземная станция, не беспокоясь о подключении собственного радиооборудования, различные поставщики SmallSat продадут вам ее, включая NSG 100, такие как Clyde Space, ISIS и SpaceQuest. Проще простого.
За исключением того, что станция будет принимать только тогда, когда ваш спутник находится прямо над головой, что может происходить не более нескольких минут с промежутками в несколько часов или дней между ними. Плюс скорость передачи данных будет не о чем говорить. Для некоторых это не проблема, но для других это критическое препятствие, которое необходимо преодолеть.
Другой способ - полагаться на большую сеть из нескольких наземных станций для управления вашим спутником. Такая вещь существует - прежде всего, это Универсальная космическая сеть (USN), принадлежащая Шведской космической компании, которая предоставляет глобальную сеть наземных станций, доступных для аренды для любых потребностей вашего спутника. Основанная в 1996 году, она обслуживает многих спутниковых операторов LEO и GEO, а также ВВС США и различные космические агентства. Наземные станции расположены по всему миру в таких местах, как Гавайи, Аляска, Швеция, Маврикий и Австралия. Операторы, которым нужны более частые возможности нисходящей связи, могут искать свою сеть и услуги.
USN хорошо справляется со своей задачей, но в эпоху недорогого распределенного оборудования и вездесущих виртуальных глобальных коммуникационных сетей есть место для более новых платформ. Одним из таких вариантов является Глобальная образовательная сеть для спутниковых операций (GENSO), которая поддерживается мировым сообществом университетов и имеет в своей сети не менее 14 наземных станций. По мере того, как количество спутников на орбите и их потребности в данных растут, можно поспорить, что мы увидим, как такие сети расширятся, чтобы удовлетворить потребности их операторов.
Но что, если вам нужна непрерывная, бесперебойная связь с вашим SmallSat? Вам потребуется либо очень густая сеть наземных станций (в том числе плавающих посреди Тихого океана!), либо что-то еще для связи. Это что-то еще может включать использование существующей космической инфраструктуры, такой как спутники связи. Сеть Iridium идеально подходит для круглосуточной связи, хотя система Inmarsat также хороша, при условии, что SmallSat не находится на полярной орбите. Хотя спутники LEO предназначены в первую очередь для кораблей в море, самолетов в полете и путешественников в отдаленных местах, нет серьезных причин, по которым спутники LEO не могут также использовать эти сети. Там можно было получить доступ к глобальной ретрансляционной системе с небольшими дополнительными возможностями для построения. Однако основным недостатком могут быть текущие расходы и ограниченная скорость передачи данных.
Universal Space Network обеспечивает глобальную сеть наземных станций
Скорость передачи данных может стать ахиллесовой пятой малых спутников. Поскольку из относительно небольших антенн можно выжать только такой большой бюджет связи, существуют некоторые ограничения. Обычные спутники для получения изображений, возможно, могут управлять скоростью передачи данных, но как насчет продвинутых гиперспектральных или атмосферных датчиков, которые генерируют как минимум гигабайты данных в день? Для современной электроники не проблема хранить горы данных в очень компактных устройствах, даже в таком маленьком корпусе, как CubeSat, но своевременная доставка этих данных через слабое соединение с наземной станцией может быть затруднена.(Вот почему аналитики NSG предположили, что SkyBox 1-го уровня NSG 100 объявила о своем партнерстве с Cloudera в 2012 году.)
Что, если мы вернемся в прошлое за решением? До того, как у спутников-шпионов появились цифровые камеры и ПЗС-матрицы, они снимали свои фотографии на пленку и доставляли их обратно на Землю в капсуле для обработки. В случае с современными небольшими спутниками LEO они в любом случае имеют тенденцию быстро сходить с орбиты, и в эпоху больших данных может быть проще физически вернуть данные из космоса. Некоторые могут сказать, что никогда нельзя недооценивать пропускную способность фургона, набитого лентами, мчащегося по шоссе, или, в данном случае, пропускную способность твердотельного накопителя памяти, мчащегося на Землю в огненном возвращении.
Возвращаемая капсула TVA REBR
Один из OTB NSG, компания Terminal Velocity Aerospace, разрабатывает возвращаемую капсулу, которую можно было бы использовать для этой цели. Если и когда они будут введены в эксплуатацию, они могут придать концепции наземной станции совершенно новый смысл.
В конечном счете, чем больше пользователей космоса, тем больше и лучше инфраструктура, которая позволит небольшим организациям, студентам и обычным людям получить доступ к звездам. Это означает, что нам лучше привыкнуть к будущим запускам ракет, устанавливающим новые рекорды развертывания спутников и заставляющим небо сверкать все большим количеством маленьких точек света. И, возможно, несколько падающих звезд с богатыми данными…
Иан Фихтенбаум - вице-президент компании Near Earth, LLC и часто пишет для Thruster.