Орбитальная группировка России: история и проекты

История развития спутниковых технологий в России началась с запуска 4 октября 1957 года первого искусственного спутника Земли (ИСЗ) – «Спутник-1». Проект стал отправной точкой для дальнейшего развития космических технологий в СССР и открыл новые возможности в области связи и коммуникаций.

В дальнейшем СССР развивал линейку телекоммуникационных спутников. «Молния-1», запущенный в 1965 году, использовался для трансляции телевизионных программ и обеспечения связи между удаленными регионами страны. Основной целью космического аппарата было поддержание устойчивой радиосвязи между Москвой и Владивостоком на большом расстоянии. «Молния-1» стал прототипом для космической платформы КАУР-2, на основе которой были разработаны все последующие спутники серии «Молния».

4 ноября 1967 года ввели в эксплуатацию системы спутниковой связи «Орбита». Приемная сеть системы включала более 100 наземных станций, расположенных на всей территории СССР. Это была первая система спутниковой связи и телевещания, разработанная в СССР. В ее основе лежали космические аппараты «Молния-1». Задача системы заключалась в передаче, приеме и ретрансляции программ Центрального телевидения, а также в обеспечении двусторонней телефонной, телеграфной и фототелеграфной связи.

В декабре 1975 года с космодрома Байконур с помощью ракеты-носителя «Протон» был запущен ИСЗ «Радуга». Это был первый советский серийный геостационарный спутник связи, разработанный в Конструкторском бюро прикладной механики. На спутнике была установлена современная многоканальная система связи и передачи телевизионных сигналов. Спутник был оснащен трехосевой системой точной ориентации на Землю, системой энергоснабжения с возможностью независимого наведения и отслеживания положения солнечных батарей относительно Солнца, а также другими системами.

ИСЗ «Радуга» стал вторым в мире спутником на геостационарной орбите, который имел трехосную систему ориентации (первым являлся американский ATS-6, принадлежащий NASA). Спутники «Радуга» стали основой для создания Единой системы спутниковой связи (ЕССС), которая была внедрена в 1979 году.

19 декабря 1979 года был запущен ИСЗ «Горизонт». Спутник был оборудован многоканальной бортовой аппаратурой и имел мощный бортовой ретранслятор. Для вывода спутника на орбиту использовалась ракета-носитель «Протон-К» с разгонным блоком, который обеспечивал доставку аппарата в точку стояния на геостационарной орбите. Спутник обеспечивал устойчивую связь с удаленными станциями страны, а также позволял организовать телефонную связь с зарубежными странами и осуществлять обмен с ними телевизионными программами.

Что касается развития отрасли орбитальных станций, то в СССР существовало две линейки развития – гражданская («Салют») и военная («Алмаз»).

В период с 1971 по 1986 год в СССР была реализована программа «Салют», в рамках которой были созданы и запущены пилотируемые орбитальные научные станции. Они предназначались для исследовательских работ в космосе, включая изучение проблем жизни в условиях невесомости, а также для проведения астрономических, биологических экспериментов и экспериментов с земными ресурсами.

19 апреля 1971 года с помощью ракеты-носителя «Протон» была успешно запущена первая в мире долговременная орбитальная станция (ДОС) «Салют-1», которая стала первой в мире космической станцией с экипажем. В отличие от предыдущих пилотируемых орбитальных станций, «Салют» был оснащен шлюзом для стыковки с грузовым космическим кораблем. Это позволяло станции автономно работать на орбите в течение длительного времени. Полеты последующих модификаций «Салюта» установили несколько рекордов продолжительности пребывания в космосе (абсолютный рекорд принадлежит «Салюту-7» – он провел в космосе 31 216 дней и 816 дней служил космическим жилищем для человека)

Запуск космического аппарата «Салют-8» стал знаковым событием, поскольку именно он послужил началом создания первого в мире многомодульного орбитального комплекса «Мир». «Салют-9», который изначально задумывался как ключевой элемент российского орбитального комплекса «Мир-2», в конечном итоге стал частью российского сегмента Международной космической станции (МКС) в виде модуля жизнеобеспечения «Звезда». В этом качестве станция продолжает функционировать на орбите.

История станции «Мир»

Советская орбитальная станция «Мир» предназначалась для научных исследований и находилась в космосе с 20 февраля 1986 года по 23 марта 2001 года. Разработка станции началась в 1976 году, когда НПО «Энергия» представило технические предложения по созданию усовершенствованных долговременных орбитальных станций. В августе 1978 года был разработан эскизный проект новой станции.

Главным разработчиком станции стало Конструкторское бюро С. П. Королева (ныне РКК «Энергия»). Проект предусматривал модульную конструкцию, что позволяло постепенно расширять станцию, добавляя к ней новые секции. Планировалось, что космонавты смогут проводить на станции «Мир» до полугода и более. На станции изучались влияние невесомости на организм, а также проводилось изучение самой Земли. Станция «Мир» стала международной платформой для совместных исследовательских программ в космосе с другими странами.

20 февраля 1986 года ракета-носитель «Протон-К» стартовала с космодрома Байконур и вывела на орбиту основной модуль станции «Мир». После запуска базового модуля началось постепенное расширение станции. В 1987 году к нему был присоединен научный модуль «Квант», затем последовали «Квант-2», «Кристалл», «Спектр» и «Природа». К 1996 году станция «Мир» состояла из шести модулей и была самым сложным объектом, созданным в космосе.

За 15 лет работы было проведено более 23 тыс. научных изысканий. В проекте участвовали космонавты из 12 государств, включая США, Германию, Францию и Японию.

К началу 2000-х годов станция уже сильно устарела, и было принято решение вывести ее из эксплуатации. Причинами являлись также износ оборудования и нехватка финансирования. 23 марта 2001 года «Мир» был сведен с орбиты и вошел в атмосферу Земли. Большая часть станции сгорела, а обломки упали в южной части Тихого океана.

Проект «Спектр-РГ»

Идея создания космической астрофизической обсерватории возникла еще в 1987 году. В 1988 году разработку телескопа поручили научно-производственному объединению имени С. А. Лавочкина, а руководство проектом осуществлял Институт космических исследований АН СССР. В работе над проектом участвовали ученые из разных стран, включая ГДР, Великобританию, Финляндию, Данию и Италию, однако реализован проект был только спустя 28 лет после распада СССР. Проект пришлось отложить на неопределенный срок из-за проблем в промышленности и экономике конца 1980-х – начала 1990-х годов и хронического недофинансирования работ.

В 2000-х годах было принято решение возобновить проект. Состав участников менялся, и в итоге, кроме России, в проекте осталась только Германия. Соглашение между Федеральным космическим агентством в лице Роскосмоса и Германским аэрокосмическим центром (DLR) было подписано в 2009 году. В 2006 году был утвержден комплект научной аппаратуры, состоящий из двух приборов: немецкого eROSITA и российского ART-XC.

Запуск обсерватории состоялся 13 июля 2019 года с космодрома Байконур. Для запуска использовалась российская тяжелая ракета-носитель «Протон-М» с разгонным блоком «ДМ-03». Основная задача обсерватории состояла в создании карты всего неба в двух диапазонах рентгеновского спектра: мягком (0,3–8 кэВ) и жестком (4–20 кэВ) с беспрецедентной чувствительностью.

26 февраля 2022 года, в связи с началом специальной военной операции России на Украине, телескоп eROSITA был переведен в «безопасный режим».

Орбитальная спутниковая группировка России

По состоянию на ноябрь 2024 года в составе российской орбитальной спутниковой группировки насчитывалось 290 космических аппаратов. В числе исследовательских станций фигурирует упомянутый «Спектр-РГ», а также научный спутник «Михайло Ломоносов», созданный по заказу МГУ и запущенный в 2016 году. Спутник занимается исследованиями транзиентных световых явлений верхней атмосферы Земли, а также радиационных характеристик земной магнитосферы.

Помимо исследовательских станций, в состав Орбитальной спутниковой группировки России входят спутники Глобальной навигационной спутниковой системы (ГЛОНАСС), спутники для связи, вещания и ретрансляции (семейства «Ямал» и «Экспресс»), а также спутники для дистанционного зондирования Земли.

Будущие проекты

В рамках нацпроекта «Развитие многоспутниковой орбитальной группировки» планируется создать к 2030 году систему из примерно 650 космических аппаратов. В состав нацпроекта входят пять федеральных проектов: «Сфера», «Космическое партнерство», «Производство», «Метан» и «Научно-образовательные спутники».

В 2025 году Роскосмос планирует осуществить запуск не менее 12 космических аппаратов. Среди них два спутника для изучения ионосферы Земли – «Ионосфера-М», два спутника для интернета вещей – «Марафон», шесть спутников для дистанционного зондирования Земли – четыре экспериментальных «Грифона» и два «Аиста-2Т», радиолокационный спутник «Обзор-Р», гидрометеорологический спутник «Электро-Л» №5.

Проект «Грифон» является частью федеральной программы «Сфера», направленной на создание глобальной спутниковой сети. Спутники будут делать снимки Земли с разрешением 2,5 метра на пиксель. Обновлять информацию о России они будут каждые 30 часов, обо всем мире – каждые 38 часов. Это позволит оперативно выявлять пожары, наводнения, отслеживать перемещение транспорта и добычу ресурсов.

Также перспективным проектом является «Фаэтон» В рамках проекта планируется разработка наноспутников формата «кубсат», оснащенных ИИ. На борту каждого спутника будет установлена специальная нейросеть, работающая на микрокомпьютере. Система будет анализировать и обрабатывать данные, получаемые спутником, прямо на орбите. Это позволит значительно ускорить передачу информации на Землю.

Флагманским проектом космической отрасли остается Российская орбитальная станция (РОС). Проект направлен на создание собственной орбитальной станции для мониторинга и освоения территорий, расположенных за Полярным кругом. Планируется создание станции, состоящей из шести модулей, которые будут постепенно выводиться на орбиту и соединяться друг с другом.

Первый этап проекта, который планируется завершить к 2030 году, включает в себя вывод в космос и стыковку четырех модулей:

• Научно-энергетический модуль (НЭМ). Его основная задача – производство электроэнергии и кислорода для всей станции, а также обеспечение водоснабжения и канализации.
• Базовый модуль, который сможет вместить до четырех космонавтов.
• Шлюзовой модуль.
• Универсально-узловой модуль, который станет центром всей станции и будет служить точкой стыковки для всех остальных сегментов РОС.

На втором этапе проекта, который планируется реализовать в 2031–2033 годах, станцию планируется расширить за счет двух целевых сегментов. Примерно в это же время к новой станции будет пристыкована платформа для приема и отправки космических аппаратов различного назначения, в том числе для полетов к Луне и изучения дальнего космоса.

Отличительной особенностью РОС является ее расположение на высокоширотной орбите с наклонением 96,8 градусов. Это позволит станции пролетать над всей территорией России, а также над полярными областями планеты.

По словам космонавта-испытателя Сергея Прокопьева, запуск первого модуля ожидается в 2026–2027 годах.

Роскосмос также планирует после 2030 года запустить межпланетную станцию «Бумеранг». Цель проекта состоит в исследовании Фобоса – одного из спутников Марса. В рамках проекта планируется доставить образцы грунта с Фобоса на Землю.

Запуск станции планировали осуществить после 2030 года с космодрома Восточный с помощью ракеты-носителя «Ангара». «Бумеранг» должен выйти на орбиты вокруг Марса, Фобоса и Деймоса и провести их дистанционное исследование. После этого станция совершит мягкую посадку на Фобос и возьмет образцы грунта. Планируется, что возвращаемый аппарат отправится к Земле и приземлится на территории России.

Другой проект подобного рода – планируемое путешествие российского аппарата на Венеру. Программа «Венера-Д» изначально была совместным американо-российским проектом, однако в 2020 году Роскосмос заявил, что «Венера-Д» будет независимым национальным проектом. В апреле 2022 года НПО им. Лавочкина приступил к проектированию станции.

Проект «Венера-Д» предусматривает запуск космического аппарата, состоящего из орбитальной станции и спускаемого модуля, для исследования атмосферы и поверхности Венеры. Ученые рассчитывают, что «Венера-Д» станет отправной точкой для серии миссий, которые позволят получить образцы атмосферы этой планеты и доставить их на Землю.

В апреле 2024 года научный руководитель Института космических исследований РАН Лев Зеленый сообщил представителям СМИ, что запуск аппарата «Венера-Д» состоится в 2034-2035 годах.