В период технологического восстановления России увеличивается число амбициозных инфраструктурных проектов: возобновлено и реализовано строительство крупных энергетических объектов, таких как Богучанская ГЭС, ЛАЭС-2, ПАТЭС. Крупнейшими инвестиционными проектами современной России с огромной долей частного капитала были олимпиада в г.Сочи и чемпионат мира по футболу. Роль таких проектов в геополитическом развитии тесно переплетается с необходимостью логистического и инфраструктурного обновления регионов.

Возобновление подобных проектов является неотъемлемой частью научно-технического развития государства, самостоятельное возведение сложных инженерных комплексов и сооружений возможно только в условиях развития фактически во всех сферах научно-промышленного комплекса. Сам факт их реализации является сильнейшим положительным сдвигом в постсоветской России. Ввиду проведения современной внешней политики России необходима тесная кооперация с международными транснациональными компаниями для привлечения технологий и иностранного инвестиционного капитала. Такое привлечение инвесторов является «цементирующим» для крупных международных проектов. Гарантия их участия в проекте может быть выражена в виде инвестиций, технологий, технологического партнерства.

Мониторинг инфраструктурных объектов
Северо-Западного региона России
(соглашение № 22-29-20186 и № 03/2022)

Санкт-Петербургский
научный фонд

На этом фоне выгодно выделяется Северный Морской Путь (СМП), который является уникальной трассой, существенно сокращающей временные и финансовые издержки. Он предоставляет огромные возможности для реализации грамотного и сверхприбыльного вложения средств, обеспечивающего, кроме того, существенный рост инвестиционной привлекательности регионов крайнего Севера. Возможное изменение ледовой обстановки открывает новые горизонты, существенно повышая потенциал использования этой морской транспортной артерии. Причем, среди потенциальных пользователей могут быть не только крупные транспортные компании, но и гарантированные лицензиаты Штокмановского нефтегазового месторождения и экспортеры сжиженного природного газа с полуострова Ямал. Реализация этих двух проектов является лишь вопросом времени, так как продиктована экономическими интересами крупнейших нефтяных компаний.

Развитие транспортной сети, сопутствующих ей инфраструктурных элементов (маяки, причалы, пирсы, организация проводки, информационные системы, и пр.), требует постоянного мониторинга ряда параметров и набора статистического материала для осуществления анализа и планирования, корректного и устойчивого развития в использовании природных ресурсов. Особенно это актуально в условиях крайнего Севера, поскольку северные биогеоценозы наиболее чутко реагируют даже на незначительные изменения в окружающей среде.

Работа посвящена первичному анализу связей между параметрами орбиты (высота, наклонение и т.д.) и целевыми параметрами (периодичность съемки, пространственное разрешение и т.д.) КА ДЗЗ) формата CubeSat 6U на базе платформы «Синергия». Предполагается, что КА с камерой высокого разрешения видимого диапазона производит непрерывную съемку поверхности Земли. Рассматривается целевой объекта: Северный Морской Путь (СМП). Кратко обсуждаются факторы, влияющие на проведение наблюдений (облачность, освещенность).

КА формата CubeSat чаще всего запускают попутно с другими КА, при этом имеют значительно упрощенные служебные системы. Вследствие этого имеется два класса орбит высотой 300…1000 км, на которые чаще всего их запускают: солнечно-синхронные орбиты (ССО) и орбиты с наклонением МКС. В работе в первую очередь рассматриваются эти орбиты, т.к. запуск на них является наиболее дешевым. Однако выигрыш за счет выведения КА на специально подобранную орбиту (с которой задача решается эффективнее) может оказаться выгоднее. Поэтому также обсуждаются другие орбиты и дается представление о том, как орбитальные параметры влияют на решение задач ДЗЗ.

Предполагается, что съемка будет вестись в непрерывном режиме с последующей обработкой полученных изображений и их анализом. Поэтому при выборе решаемых задач также нужно учитывать, что большая часть поверхности Земли закрывается облаками; за год на типичных орбитах 30-40% времени КА пролетает над точками в темное время суток; большую часть поверхности Земли занимает океан. В первом приближении для функционирования КА на рассматриваемых орбитах энергии достаточно.

В рамках работы рассмотрен комплект из различных приборов: выносной магнитометр, датчик атомарного кислорода, зонд Ленгмюра, высокочувствительный двухчастотный приёмник навигационных сигналов ГНСС. Исходя из трассы полета проанализированы различные комбинации аппаратуры.

В этой области, помимо спутниковых измерений (например, перспективная система КС «Арктика»), необходимы измерения in situ. Фактически, на данный момент, учитывая небольшие размеры измерительной аппаратуры, возможен их монтаж на любых мобильных и стационарных платформах, начиная cо сверхмалых космических аппаратов (СМКА) и беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), катеров, или самолетов и заканчивая капитальными сооружениями типа маяков. Все это позволяет установить любое количество датчиков, измеряющих те или иные параметры окружающей среды, реализовать различные системы энергоснабжения, обеспечивающих ту или иную степень автономности, и обеспечить широкие возможности по дистанционной передаче накопленных данных.

При этом стоит отметить, что на обозначенных участках акватории и территории возникают различные авроральные явления, вызванные низкоэнергичными заряженными частицами солнечного ветра, попадающими в полярную ионосферу. То есть процессы происходящие в ионосфере Земли влияют на распространение радиоволн, что, в свою очередь, ведет к проблемам работы РЛС, систем связи, навигации, и т.п. Важно отметить, что в РФ нет систем изучения и мониторинга ионосферы, поэтому данный проект принципиален для телекоммуникационных систем.

В контексте вышеобозначенных проблем, интерес представляют перспективные аппаратно-программные комплексы.
Так, предлагаемая орбитальная система мониторинга (ОСМ) представляет собой группировку сверхмалых космических аппаратов на низких орбитах (от 300 до 700 км) и сеть наземных базовых станций для приема и обработки целевой информации с научных приборов. Контрольная информация о состоянии процессов в ионосфере поступает на станции сбора и передачи данных, количество и место расположения которых определяется исходя из параметров орбиты и количества космических аппаратов. При этом ОСМ включает не только научную радиоаппаратуру, но и оптические системы дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ), а также лидарные системы; следовательно, в рамках работы рассматривается анализ различных компонентов разрабатываемой ОСМ в виде единичного аппарата группировки.