Вскоре может появиться новый класс спутников, которые будут скользить по верхней части атмосферы планеты – этот класс орбит называют очень низкими околоземными орбитами (VLEO), они расположены ниже 400 км и выше 100 км.

Сделать спутники под такие орбиты непросто – на этих высотах уже ощущается сопротивление молекул воздуха. Чтобы корректировать торможение об эти следы воздуха, спутникам приходится тратить больше топлива, запасы которого обычно очень ограничены. Это проблема, но это и возможность – такие аппараты в теории смогут летать достаточно долго, собирая эти «следы воздуха» и используя его в качестве топлива.

Возможность работы спутников на VLEO высотах уже проверяли. В частности, Европейское космическое агентство Gravity Field and Steady-State Ocean Circulation Explorer (GOGE). В 2009 году был запущен спутник на высоту 250 км, используя ионную двигательную установку. Этот спутник до 2013 года решал свои специфические задачи, измерял гравитационное поле Земли. Но заодно он позволил проверить еще одну гипотезу – то, что такие спутники должны иметь форму, учитывающую воздействие атмосферы – у спутника ESA корпус был гладким и удлиненным.

Несколько компаний сейчас заняты разработкой технологии сбора молекул из его крайне разреженного слоя на VLEO орбитах, чтобы затем использовать его для корректировок орбиты. Речь идет о системе «воздушного дыхания» под названием Air-Breathing Electric Propulsion (ABEP). Это захват в передней части спутника, который собирает молекулы газа, далее эти молекулы ионизируются, чтобы создать плазму, которая генерирует тягу. Для этого достаточно забирать по одному электрону из каждой молекулы, чтобы произвести свободный электрон и ион. Затем, с использованием магнитов, их выталкивают из космического аппарата, что создаст необходимую тягу. В теории, если тяга будет компенсировать сопротивление встречных молекул воздуха, спутник сможет сохранять высоту неограниченно долго.

Систему ABEP испытали на Земле, но на орбите соответствующих тестов еще не было. Одна из компаний, исследующих потенциал ABEP, это британская Stellar Advanced Concepts. Вместе с еще одной компанией в Нидерландах и Манчестерским университетом компания получила грант в размере $510 тысяч от британского правительства на свои исследования в 2024 году. Они надеются провести демонстрацию технологии в космосе до 2027 года, вероятно, на уровне proof of concept.

Стартап Kreios Space, базирующийся в Игуаладе, Испания, также работает над прототипом APEP, который он планирует запустить к 2026 году. В случае Keios, это будет небольшой спутник, «который позволит проводить все испытания на орбите на разных высотах». Ожидается, что оптимальная высота для балансировки тяги и сопротивления составит от 200 до 250 км.

По другую сторону Атлантики тоже активно заняты темой. Программа Otter Минобороны США уже выделила более $20 млн ряду компаний, занятым разработкой спутников VLEO с воздушно-реактивными двигателями. Одна из них, Redwire, разрабатывает «орбитальный дрон» под названием SabreSat, который потенциально сможет выходить на VLEO.

Redwire разработала проект спутника с солнечными панелями, обращенными ребром к его движению, как плавники у рыбы, чтобы уменьшить сопротивление набегающему потоку молекул воздуха. Конструкция корабля будет модульной, так что разные версии спутника смогут нести на борту разные приборы.

Европейское подразделение Redwire параллельно разрабатывает свою версию спутника VLEO под названием Phantom в рамках проекта Европейского космического агентства (ESA) под названием Skimsat. Сейчас этот проект находится на середине стадии проектирования, и команда работает над запуском в 2027 или 2028 году. Но Phantom не будет использовать технологию «воздушного дыхания», вместо этого он будет полагаться на аэродинамическую конусообразную переднюю часть, и особую смесь неизвестных материалов на спутнике, которая будет обеспечивать корректировки орбиты.

Еще одно преимущество VLEO заключается в том, что этот тип орбиты является самоочищающимся - вышедшие из строя спутники быстро начинают «тонуть» в атмосферы и сгорают, не увеличивая объем мусора на орбитах Земли. Правда, еще только предстоит оценить воздействие остатков от сгорания на жизнь на нашей планете.

Впрочем, это не всегда происходит таким «благостным» способом. Иногда мусор, образующийся на VLEO орбитах, может выбрасываться на более высокие орбиты, создавая проблемы для других спутников. Испытание индийской противоспутниковой ракеты на VLEO в 2019 году отправило мусор на высоту 1400 км, где он оставался в течение 18 месяцев.

Кроме того, ситуация на очень низких орбитах чувствительна к воздействию Солнца, которое может «раздувать» атмосферу нашей планеты. С этим уже столкнулась SpaceX, когда в 2022 году геомагнитная буря нарастила сопротивление атмосферы на 50%, что вызвало торможение 40 спутников созвездия, в результате которого их притянуло к Земле и они сгорели. В случае неблагоприятных прогнозов «космической погоды» спутникам на VLEO, возможно, придется заблаговременно на время уходить на более высокие орбиты, теряя ценный топливный ресурс.

Так или иначе, но тот, кто первым научится работать на VLEO, получит ряд преимуществ, например, в виде возможности качественного наблюдения за поверхностью планеты или быстрого интернета с орбиты.

По материалам зарубежных источников.

--

За новостями телекома и IT удобно следить в телеграм-канале abloud62. Региональные новости и анонсы пресс-релизов вы найдете в канале abloudRealTime, также подключайтесь к каналу Бойко про телеком ВКонтакте

теги: спутниковая связь VLEO

--