Узбекистан хочет возродить космическую индустрию: в стране разработали космическую программу и планируют запустить свой спутник при участии зарубежных партнеров.
По словам министра инновационного развития Иброхима Абдурахманова, запуск собственного спутника кардинально поменяет жизнь в Узбекистане. Министр назвал это одним из стратегических направлений и отметил, что страна растеряла разработки в аэрокосмической сфере («На протяжении 25 лет тут не проводилось никакой работы»).
Эксперт по космическим технологиям Юнир Гатауллин размышляет о том, как возобновить развитие космических технологий в Узбекистане и какие направления наиболее перспективны.
Эксперт совета Buyuk Kelajak, генеральный директор CosTech Engineering GmbH (Мюнхен, Германия), ранее — ведущий специалист Германского центра авиации и космонавтики
Нам не нужно строить свой космодром и запускать свои ракеты. Для Узбекистана существуют более эффективные направления космических технологий.
Учитывая географические и экономические особенности нашей страны, это дистанционное зондирование Земли (ДЗЗ) и геоинформационные системы (ГИС), спутниковая связь, космическая навигация, космические исследования и образование в сфере космических технологий.
Этими технологиями активно пользуются и другие развивающиеся страны.
В ближайшее время планируется создать Агентство космических исследований и технологий «Узбеккосмос» при Кабинете Министров, которое будет выступать регулятором отрасли. В его приоритетах будет целесообразно обозначить именно эти технологии.
Дистанционное зондирование Земли и геоинформационные технологии
Это наиболее перспективные направления, они дают сравнительно быструю и эффективную экономическую отдачу в таких реальных отраслях экономики, как сельское хозяйство, транспорт, строительство, метеорология, управление водными ресурсами и безопасность — то, что нужно нашей стране сейчас.
Применение ДЗЗ сыграет большую роль в создании продуктов с высокой добавочной стоимостью и позволит решить насущные проблемы многих отраслей.
Конечный продукт ДЗЗ — это точные карты, поиск полезных ископаемых, классификация растительности, пастбищ, водоемов, оценка состояния дорожных покрытий, метеорологические прогнозы, мониторинг чрезвычайных ситуаций (сели, оползни, пожары, наводнения), наблюдение за объектами стратегической важности (плотины, заповедники, аэропорты, военные части). Эти технологии также помогут выявлять и насущные проблемы «приписок» в сельском хозяйстве.
Технологическая основа — спутник ДЗЗ, наземная станция приема, которая получает многоканальные космические снимки с зарубежных спутников, и центр обработки данных, который производит их сложную многоуровневую обработку для планирования сельскохозяйственных, строительных, транспортных, геологических, геофизических и экологических работ.
Спутник ДЗЗ. Фото: Twitter
Такие спутники уже давно функционируют на орбитах и активно используются за рубежом. Мы можем пользоваться их услугами за небольшую стоимость (от $20 за квадратный километр космической съемки). Для оперативного получения этих данных необходимо приобрести и установить наземную станцию приема и наладить работу центра обработки данных.
Управлять станцией приема данных могут свои обученные специалисты: инженеры связи, программисты, физики. Обслуживать и ремонтировать станции могут частные компании внутри страны, а к обработке данных необходимо привлекать физиков, химиков, географов, геологов, картографов, геофизиков, программистов, электронщиков, математиков и специалистов по агрономии.
В Узбекистане порядка десятка специалистов по обработке данных ДЗЗ, часть из них проходила стажировку в Индийском центре ДЗЗ. Кроме того, есть доступ к иностранным и отечественным консультантам, которых можно привлечь по линии экспертного совета Buyuk Kelajak.
Создание и запуск собственного спутника ДЗЗ с учетом экономических, технологических и кадровых реалий Узбекистана в ближайшие годы неоправданы. Но прием и обработка данных ДЗЗ, полученных со спутников других стран, с доведением до конечного продукта собственными силами, позволит развернуть полномасштабную деятельность центра ДЗЗ в короткие сроки, получить ценные результаты и окупить вложения за несколько лет.
Спутниковая связь
Большие пропускные способности передачи данных по каналам Космос — Земля обеспечиваются современными спутниками связи, которые вещают в диапазонах частот 20−30 ГГц, что, помимо больших пропускных способностей канала, позволяет использовать приемные терминалы (антенны) меньших габаритов и существенно снизить их стоимость для потребителя.
Использование таких технологий в будущем поможет решить в том числе вопросы покрытия всей территории Узбекистана высокоскоростным доступом в интернет, обеспечить вещание узбекского телевидения не только внутри страны, но и за ее пределами.
Учитывая, что горные территории занимают около 30%, а пустыни — около 50% территории республики, эффективное использование наземных сетей передачи данных в этих местностях крайне затруднено.
Спутниковая связь, особенно новое ее направление интернет вещей (Internet of Things, IoT), — самая современная эффективная технология использования малых спутников для передачи данных между удаленными и труднодоступными объектами (нефтяные платформы, измерительные станции, объекты обеспечения безопасности).
С точки зрения космических технологий можно рассмотреть два решения: создание собственного спутника связи или аренда спутникового канала (транспондера) у спутниковых операторов других государств.
Спутник Eutelsat 172B. Фото: broadbandtvnews.com
Создание полномасштабного спутника связи собственными силами в Узбекистане пока экономически не оправдано по технологическим и кадровым причинам в силу полного отсутствия наземной инфраструктуры для управления спутником.
Кроме того, стоимость запуска и размещения такого спутника на орбите не позволит получить возврат инвестиций в ближайшие годы. Можно начать проработку вопроса создания собственного малого спутника (весом до 50 кг), используя трансфер технологий и параллельно заняться вопросами обучения специалистов в странах с развитой космической экономикой.
Если же Узбекистану нужен свой космический канал связи в самое ближайшее время, то экономически оправданным решением может стать арендованный канал у других операторов спутниковой связи, которые имеют покрытие на нашей территории.
Сегодня в качестве образовательных процессов в сфере спутниковой связи будет очень полезным внедрение и использования технологий микро- и наноспутников на базе аэрокосмического факультета Ташкентского государственного технического университета.
Данными технологиями хорошо владеет, например Берлинский технический университет и некоторые другие вузы в Европе, Японии и Индии, которые помогут осуществить трансфер этих технологий в нашу страну. В Узбекистане есть ряд специалистов, которые могли бы принять участие в налаживании этих процессов.
Спутниковая навигация
Технология спутниковой навигации (GPS, GLONASS, GALILEO) некогда была доступна лишь ученым и военным, но давно выросла из узкоспециализированного направления и используется как в бизнесе и производстве, так и в повседневной жизни. Например, в России такие системы используются в 63 принципиально отличающихся областях.
Спутниковая навигация активно применяется в Узбекистане в таких сферах, как навигация на местности, картография, геодезия, сотовая связь, авиация, транспорт.
Будет целесообразным расширение применения технологиий в Узбекистане в следующих сферах:
Транспортный мониторинг. Спутниковый мониторинг значительно упростит контроль за передвижением транспортных средств и организацию рабочего процесса для предприятий, предоставляющих транспортные услуги. Компания сможет устранять ситуации с отклонением водителей от заданного маршрута, а также следить за состоянием каждого транспортного средства и быстро реагировать на любые нештатные ситуации.
Cистему также можно использовать в курьерских, диспетчерских и инкассаторских службах, охранных фирмах и службах спасения, торговых и почтовых компаниях, строительных, коммунальных и сельскохозяйственных организациях.
Картография, геодезия, мониторинг опасных участков. При помощи GPS составляются подробные карты и планы местностей с рельефом любой сложности. В дальнейшем эти карты могут использоваться по самым разным направлениям — от туризма до разработки военных стратегий. Геодезическими методами очерчиваются точные границы земельных участков и координаты объектов. Также эти технологии дают возможность наблюдения за перемещениями тектонических плит. Это позволит, в частности, спрогнозировать землетрясения, оползни, сели и обвалы.
Метеорология. Многие метеорологические станции, в том числе мобильные, передают данные о погодных условиях и при этом связывают их со своим местоположением.
Образование. Системы глобального позиционирования — уникальный инструмент для молодых изобретателей, инноваторов и студентов. Учитывая, что эти технологии доступны и приносят существенную пользу, необходимо создавать специальности в вузах по данному направлению и активно работать над инновациями с применением систем космической навигации в разных отраслях.
Космические исследования
C момента запуска первого спутника в 1957 году прошло совсем немного времени, но космические исследования успели занять одно из ведущих мест в мировой науке. Уже первый спутник передал важную информацию о свойствах верхних слоев атмосферы Земли, об особенностях прохождения радиоволн через ионосферу.
Второй спутник положил начало целому научному направлению — космической биологии: на его борту в космос впервые отправилось живое существо — собака Лайка. Третий орбитальный полет советского аппарата снова посвящался Земле — исследованию ее атмосферы, магнитного поля, взаимодействия воздушной оболочки с солнечным излучением, метеорной обстановки вокруг планеты.
Космические исследования в Узбекистане должны развиваться целенаправленно, по долгосрочным научным программам и в кооперации с иностранными партнерами, которые имеют больший потенциал и могут взять на себя ведущую роль.
В Узбекистане имеется совершенно конкретный потенциал для проведения космических исследований в рамках Астрономического института Академии наук. Сейчас эти исследования главным образом основаны на наблюдательных данных из обсерватории Майданак. Обсерватория уникальна по своим высококачественным атмосферным условиям и географическому местоположению — она находится на расстоянии 120 км от Самарканда на западных отрогах Памиро-Алайской горной системы на высоте 2700 метров над уровнем моря.
Майданакская обсерватория. Фото: mytravelbook.org
Для расширения сферы космических исследований Узбекистану необходимо также достроить уникальную радиоастрономическую обсерваторию РТ-70 на плато Суффа.
В 2018 году по инициативе Шавката Мирзиёева и Владимира Путина была подписана договоренность завершить строительство. В июне Узбекистан посетило руководство Российской академии наук, и визит был посвящен в основном проекту создания радиотелескопа РТ-70.
Его запуск позволит выйти на новый международный уровень сотрудничества по космическим технологиям и фундаментальной науке с такими странами, как Россия, Канада, Германия, Франция и Австралия.
Помимо астрономических исследований на базе университетов и научно-исследовательских институтов, целесообразно поэтапно начать разработку полезных нагрузок для наноспутников.
Это могут быть камеры высокого разрешения для картографической съемки, радиометры и спектрометры для изучения околоземного пространства и исследований космических лучей, плотности потока микрометеорных тел, космической радиации, атмосферы, магнитосферы, ионосферы Земли.
Размещать подобную полезную нагрузку можно на микро-спутниках собственного производства и спутниках зарубежных партнерских организаций.
Разработка наноспутника и образование
Крупномасштабных преобразований здесь не требуется.
Однако для развития космической инфраструктуры в долгосрочной перспективе необходимо создать несколько кафедр или факультетов для преподавания таких дисциплин, как аэродинамика, электроника, энергетика, мехатроника, дистанционное зондирование, спутниковая связь, навигационные системы, орбитальная механика, атмосферная физика, системы летательных аппаратов, наземные станции приема, робототехника, управление космическими проектами, космическое право.
Также необходимо:
- периодически приглашать зарубежных лекторов из космических организаций и университетов Европы, России и США для повышения мотивации студентов и обмена опытом;
- активно поддерживать ракетомодельные кружки и Международную аэрокосмическую школу им. Вахидова для развития космической компетенции и осведомленности среди школьников и абитуриентов;
- организовывать стажировку наших специалистов в ведущих технических университетах Германии, Франции, Великобритании и России по направлениям аэрокосмические технологии;
- внедрять и финансировать практические занятия для студентов по разработке и строительству студенческих наноспутников, чтобы, с одной стороны, закрепить теоретические основы, а с другой ускорить создание собственного спутника.
Космические аппараты малой массы и габаритов всё больше используются развивающимися странами по причине их невысокой стоимости, легкого веса, простоты производства и совершенствования, а также способности выполнять сложные задачи. Необходимо уходить от создания и размещения на орбитах крупногабаритных спутников — это прошлый век.
Наноспутник STRaND-1, разработанный на основе смартфона на базе Android в Великобритании. Фото: Amsat UK
Разработка, строительство, страхование и размещение на орбите спутника малой массы стоят от 100 до 500 тысяч евро в зависимости от сложности и при условии, что вся работа проводится студентами на безвозмездной основе в виде практических занятий. Как правило, создание такого спутника требует участия порядка 50−100 квалифицированных студентов и занимает до пяти лет.
Учитывая наукоемкость и технологичность подобной разработки, создание наноспутников в студенческой среде позволит поднять уровень технического образования в Узбекистане на качественно иной уровень, развить понимание и способности студентов практически во всех сферах науки и техники, включая прикладные дисциплины.
Такую программу необходимо внедрять на аэрокосмическом факультете ТГТУ в сотрудничестве с другими учебными и научно-исследовательскими институтами как внутри страны, так и за ее пределами.
В качестве партнера и поставщика технологий в подобных образовательных инициативах мог бы выступать, например, Берлинский технический университет, который имеет многолетний опыт в разработке малых спутников.
В заключение хотелось бы отметить, что возобновление использования космических технологий в Узбекистане для создания продуктов с высокой добавленной стоимостью достижимо в перспективе от трех до семи лет.
Однако необходимо учитывать и опыт развивающихся космических держав, таких как Бразилия, Индия и Китай, который показывает, что развитие в этой сфере требует постоянности и немалых инвестиций в образование, в смежные отрасли и трансфер иностранных технологий.
Ранее Юнир Гатауллин специально для Spot рассказывал об истории космической индустрии в Узбекистане.
