Изображение: (cc) TED Conference
Илон Маск
Не секрет, что мы сегодня отстаем от Запада в области высоких технологий.
А в принципиальной и уже неотменяемой борьбе против России высокие технологии — тот решающий козырь (помимо финансовой мощи, высокой сплоченности под эгидой Америки, абсолютной беспринципности в выборе средств борьбы, предательства отечественной пятой колонны и многого другого), который Запад собирается использовать. Впрочем, почему собирается? Он уже использует их на территории Украины, причем в прямых военных формах. И нет сомнений, что на Украине дело не остановится.
На недавнем Петербургском экономическом форуме президент Путин сказал: «Последний, шестой, сквозной, объединяющий принцип: достижение технологического суверенитета. Нужно выстраивать все сферы жизни на качественно новом уровне. Надо быть на шаг впереди, создавать новые технологии и сервисы, которые будут задавать стандарты для всего мира. Это определит не только текущее десятилетие, но и весь XXI век».
Безусловно, очень хорошо, что о технологическом суверенитете говорят уже на самом высшем уровне. Хорошо также и то, что военно-политическое руководство адекватно осознает угрозы военного характера — иначе СВО бы не началась. Однако для достижения технологической самостоятельности, да еще такой, чтобы можно было выстоять в противостоянии с коллективным Западом, нужно еще очень и очень много.
Пока же на шаг, а то и на несколько шагов впереди Запад. Технологический суверенитет и гонка технологий почти на равных существовали во времена СССР — сейчас же мы в отстающих не только от Запада, но и от Востока (в частности, от «азиатских тигров»). И прежде всего Россия отстает в такой решающей области, как связь. О ней мы и хотим поговорить.
Если сделать экскурс в историю современной связи, то видно, что локомотивами освоения всех видов связи были именно военные, то есть вооруженные силы всех стран мира. С середины XIX века, когда появились электрический телеграф, радиотелеграф, телефон, началось всё ускоряющееся развитие имеющихся и появление новых средств связи. И все они сразу же внедрялись военными, использовались в боевых действиях.
Россия, родина первооткрывателей современных средств связи, в силу исторических обстоятельств не сумела закрепиться на лидирующих позициях, хотя периодически делала догоняющие рывки. Первый рывок — изобретение и практическое использование радиосвязи (Александр Попов). Затем — отставание из-за Гражданской и Великой Отечественной войн. Еще один послевоенный рывок — создание космической связи, затем новое отставание из-за перестройки и распада СССР.
В любой системе управления связь исполняет роль нервной системы. То есть уничтожение системы связи равносильно уничтожению нервной системы, что однозначно влечет за собой хаос в управлении, а значит, приведет к поражению.
Получаемая в военное время информация должна соответствовать нескольким параметрам, главные из которых — своевременность, достоверность и безопасность.
Если со своевременностью (информация должна быть получена или передана вовремя) и достоверностью (она должна быть точной) всё понятно, то последний параметр надо объяснить.
Безопасность — это способность связи противостоять несанкционированному получению, уничтожению и/или изменению информации, передаваемой (принимаемой, хранимой, обрабатываемой, отображаемой) с использованием технических средств связи и автоматизированного управления.
Проще говоря, надо не позволить противнику получить доступ к конфиденциальной и/или секретной военной информации. Так вот, именно в этом параметре Запад и сделал принципиальный рывок, причем в главном пространстве для обеспечения связи — в космосе.
Запад уже произвел в технологиях космической связи настоящий переворот, по масштабу сравнимый с появлением беспроводного радио.
Что позволяет делать столь громкие заявления? Казалось бы, радиосвязь существует давно, уже больше века. Космическая связь тоже не вчера появилась — тому же спутниковому телевидению уже много десятков лет, и, как говорится, небо на землю не падает…
Однако спутники телевизионного вещания размещаются на геостационарной орбите (т. е. спутник всегда «висит» над одной точкой земли), а геостационарная орбита ограничена — сейчас, чтобы разместить там новый спутник, нужно вывести оттуда старый. В общем, особо разгуляться негде. Кроме того, высота геостационарной орбиты составляет примерно 35 700 км, что довольно много. Если речь идет о ТВ-трансляции — то это не проблема. Если же речь идет о связи, то задержка в одну сторону более 0,1 секунды уже может быть серьезной проблемой. Поэтому до недавнего времени количество пользователей именно космической связи было небольшим, за исключением телевидения и радио.
Но в последние годы ситуация стала качественно меняться, причем по нескольким направлениям. Одной из центральных фигур этих изменений является Илон Маск.
Илон Маск — «трудовая биография»
В российской патриотической блогосфере почему-то любят над ним посмеиваться, но на самом деле ни он сам, ни в особенности его компания далеко не просты. Конечно, не Маск лично занимается разработками автомобилей «Тесла» или космическими проектами SpaceX. Тем не менее, нравится это нам или нет, но именно SpaceX на данный момент является пионером в том перевороте, что на наших глазах происходит в космической связи. Какова в этом роль самого Илона Маска, и насколько серьезные люди стоят за ним — это тема, достойная отдельного исследования. Тем не менее попробуем хотя бы кратко ее коснуться.
Маск засветился еще во времена бума доткомов (.com; от англ. dot-com — «точка-ком»). В 1998 году была основана фирма Confinity, которая занималась электронными платежами (тогда это было на острие инноваций). В 2000 году происходит слияние Confinity с айтишной фирмой Маска X.com. В 2001 году их детище, платежная система, получает имя Paypal, а в 2002 году происходит первичное размещение акций (IPO) Paypal. Компания быстро привлекает инвестиции на 63 миллиона долларов. Более того, вскоре Paypal поглощает такой торговый гигант, как eBay. Каким образом это ей удается?
Здесь надо сказать, что к работе Paypal уже давно имеет отношение такая старая и очень авторитетная финансовая структура, как JP Morgan. И здесь вряд ли стоит иронизировать на тему теории заговора с участием Ротшильдов, Рокфеллеров и Морганов. Надо просто признать, что подобные структуры имеют и ресурсы, и власть для исполнения практически любых своих проектов.
Сложно сказать, конкретно ли JP Morgan является основной структурой Маска, или он вписан в несколько другие круги. Очевидно, что JP Morgan проявляет интерес к его проектам, правда, не всегда этот интерес положительный. Например, известно об иске JP Morgan к Tesla на 162 миллиона долларов. Может быть, это из серии «милые бранятся», а может — и внутренняя разборка конкурирующих структур.
Ясно одно — Илон Маск не просто талантливый организатор и руководитель. Просто талантливые люди сидят на зарплате, пусть она и 250 тысяч долларов в год, пусть даже с бонусом в виде акций предприятия, на котором они работают. А Маску даны огромные возможности: и медийные, и финансовые, и иные. Такое получают люди, уже входящие в какую-то элитную структуру, пусть бы и в роли публичного лица. А для этого надо или родиться в правильной семье, или пройти серьезный кастинг. Косвенным подтверждением элитных связей Маска можно считать тот факт, что SpaceX получила очень много патентов от NASA, причем бесплатно. По некоторым оценкам, стоимость переданных патентов достигает сотен миллионов долларов, а то и миллиарда. Вряд ли NASA дала бы такой объем ценнейших материалов просто талантливому айтишнику, за плечами которого всего лишь участие в создании платежной системы.
Пожалуй, достаточно о самом Маске. Вернемся к главной теме, а именно рассмотрим новые возможности перспективных систем связи, к созданию которых SpaceX имеет самое непосредственное отношение.
Стоимость вывода грузов
Люди, не причастные к космосу, редко задаются вопросом, сколько стоит вывести некий груз на орбиту. На заре космической эры сам факт выведения в космос первого спутника, первого человека и т. д. был настолько значим, что обсуждать экономические затраты этих мероприятий было как-то неудобно. Этим занимались только профильные специалисты. Позже, когда космос уже стал осваиваться, что называется, в промышленных масштабах, стоимость всё больше стала иметь значение.
С развитием ракетной техники удельная стоимость вывода грузов существенно снижалась. Динамику можно оценить на графике (Рис. 1).
Рис. 1. Стоимость запуска за килограмм на низкую околоземную орбиту в сравнении с первым запуском
Если говорить о частном случае — доставке грузов на Международную космическую станцию, то стоимость доставки одного килограмма при помощи аппарата Space Shuttle составляла 16 050 долларов за кг, а ракетой Falcon 9 с кораблем Dragon цена доставки составляет 6000 долларов за кг.
Если речь идет просто о выводе грузов на низкую околоземную орбиту, то для Falcon 9 она составляет 2 700 долларов за кг. Это, конечно, тоже немалые цифры, но еще лет 15 назад они были больше примерно на порядок.
Низкоорбитальная спутниковая группировка
Но стоимость вывода грузов — лишь одно из слагаемых новой космической гонки. Как уже мог догадаться внимательный читатель, дальше речь пойдет о системе спутниковой связи Starlink от всё той же компании SpaceX. И именно в эту систему заложено несколько поистине революционных концепций, которые переворачивают мир телекоммуникаций буквально на наших глазах. Справедливости ради стоит сказать, что есть и другие компании, которые продвигают технологии новых видов связи, но их пока не так сильно видно.
Спутники Starlink располагаются на низких околоземных орбитах, сейчас в основном чуть выше 500 км, кроме того, планируется развернуть группировки на высотах 340–360 км.
Понятно, что благодаря тому, что спутники располагаются на низких орбитах, стоимость вывода каждого отдельного аппарата существенно ниже, чем для более высоких орбит, а тем более для геостационарной.
Кроме низкой орбиты важным новшеством является отказ, пусть и частичный, от классических подходов к проектированию космических аппаратов. Да, это снижает надежность каждого конкретного спутника, но стоимость его при этом уменьшается настолько, что это с лихвой покрывает снижение надежности.
Изображение: (cc) SpaceX Falcon Heavy
Связь по лазеру
Однако главным новшеством Starlink, во всяком случае, на последних спутниках, является применение лазера для системы передачи данных между спутниками. С одной стороны, связь по лазеру создает много проблем — спутники должны навести оптику друг на друга с невероятной точностью и удерживать это нацеливание всё время. Но, вместе с тем, если эта проблема решена (а она решена), то система связи по лазеру обладает рядом характеристик, которые позволяют получить качественное превосходство над классическими системами радиосвязи.
Во-первых — направленность сигнала. Даже самые остронаправленные антенны имеют углы расхождения сигнала на несколько порядков больше, чем лазеры, не говоря уже о присутствии боковых лепестков у антенн.
Во-вторых — защищенность связи. Это позволяет реализовать очень защищенный и помехоустойчивый канал «точка — точка» по лазеру. При этом и сам факт связи, и тем более ее содержимое будут недоступны для несанкционированного доступа. Даже для того, чтобы просто прервать канал связи, нужно точно расположиться на прямой между двумя аппаратами лазерной связи.
В-третьих — размеры и масса системы. Если речь идет о космосе, оптика существенно меньше и легче, чем антенны, необходимые для обеспечения той же дальности и скорости передачи данных (в атмосфере всё иначе).
В-четвертых — отпадают вопросы электромагнитной совместимости. Благодаря свойствам лазерного излучения данные, передаваемые по лазеру, не создают помехи для соседних аппаратов. Поэтому теоретически спутников с лазерной системой связи может быть очень много и относительно близко друг к другу. При этом они не будут друг другу мешать, также не требуется лицензия на частоту.
В существующей системе Starlink связь с наземными терминалами осуществляется по радио миллиметрового диапазона. Это, в общем, разумно, так как в атмосфере много оптических эффектов, которые осложняют связь по лазеру, особенно в момент преодоления разных слоев. Впрочем, ведутся разработки и по оптической связи в атмосфере, но это уже другая история и другие действующие лица.
Так что же такое Starlink? Это глобальная спутниковая система, разворачиваемая компанией SpaceX Илона Маска для обеспечения высокоскоростным широкополосным спутниковым доступом в Интернет в местах, где он был ненадежным, дорогим или полностью недоступным. В декабре 2018 года ВВС США заключили со SpaceX контракт на 28 миллионов долларов, предусматривающий изучение различных вариантов использования для военных нужд возможностей системы Starlink. В 2019 году, в рамках испытаний производительности сервиса, была продемонстрирована пропускная способность 610 Мбит/сек на борту военно-транспортного самолета C-12J Huron. Позже тестовые терминалы Starlink планируют разместить на ганшипе AC-130 и самолете-заправщике KC-135.
Считается, что спутники Starlink не используются ВСУ в военных целях и не могут применяться для ведения разведки. Даже если это так, обеспечение только связи — это тоже очень немало. Официально озвучено, что «единственная цель — поддержка гражданского населения». Однако сам факт того, что окруженные на «Азовстали» имели регулярную связь и регулярно выкладывали видео с Калыной и Волыной, говорит о многом.
Легкие и относительно дешевые спутники — настоящая находка для любой армии. Если, например, спутник системы SATCOM имел массу 6 тонн и стоимость порядка 600 миллионов долларов, то сбив даже один спутник из десятка имеющихся, враг мог нанести серьезный удар по всей системе связи. А если иметь тысячи развернутых маленьких спутников, пусть и на более низких орбитах, то даже если уничтожить несколько десятков спутников — система продолжит работать.
Кроме уже развертываемой системы, Starlink планирует развертывание и других систем. Например, в сотрудничестве со знаменитым управлением Пентагона DARPA — тем самым, которое после полета Гагарина развернуло сеть Arpanet — будущий интернет. Теперь ведомство запустило проект Blackjack, который некоторые специалисты называют военной версией Starlink. Идея в том, чтобы окутать планету сетью коммерческих спутников министерства обороны США. Эта сеть пока что гораздо меньше, чем у Маска: к концу 2022 года планируется иметь 20 аппаратов.
Starlink — это пример того, как относительно дешевые и легкие спутники связи можно производить и выводить на орбиту с очень умеренными затратами и в огромных количествах. Blackjack изначально разрабатывались для работы с лазерной связью между спутниками (у Starlink это появилось не сразу), и будут обеспечивать большую пропускную способность, чем у изделий SpaceX. Прорабатываются варианты лазерной связи и с аппаратами в атмосфере, например, высоколетящие самолеты, дирижабли и пр. Открывается перспектива организации надежного, устойчивого, неуязвимого для радиоразведки и средств РЭБ канала связи для различных задач, в том числе осуществления связи с БПЛА. Дешевизна изготовления и вывода на орбиту, огромное количество спутников и принцип сотовой связи между элементами группировки обеспечивают быстрое восстановление системы в случае уничтожения или отказа отдельных элементов.
В интервью Business Insider на вопрос корреспондента «что будет, если русские или китайцы попытаются сбить спутники? Является ли это угрозой для Starlink?» Маск ответил:
«Если попытаться вывести из строя Starlink — это будет непросто, потому что есть уже 2000 спутников. Это означает много противоспутниковых ракет. Я надеюсь, нам не придется проверять это на практике, но, я думаю, мы сможем запускать спутники быстрее, чем они смогут запускать противоспутниковые ракеты».
Можно, конечно, отмахнуться от этого заявления как от саморекламы, но на самом деле оно недалеко от истины. Стоимость спутника с учетом вывода составляет уже миллионы, а не сотни миллионов долларов, что вполне сравнимо со стоимостью ракеты, которая необходима, чтобы этот спутник сбить, а с учетом того, сколько запланировано развернуть этих и подобных спутников — это может стать крайне серьезной проблемой.
Лазерная связь в атмосфере
Стоит также учитывать, что уже имеются действующие прототипы лазерных систем связи в атмосфере. Конечно, в атмосфере существует ряд проблем, которых нет в космосе. Если за пределами атмосферы дальность связи составляет тысячи километров, то в атмосфере это десятки километров. Тем не менее 30–50 км — это тоже весьма немало. Если такие системы связи появятся на БПЛА и малозаметных ударных самолетах нового поколения — их обнаружение средствами радиоразведки будет осложнено, если не невозможно, также эффективность борьбы с ними при помощи средств РЭБ может быть сильно снижена.
Возможности новых систем связи к настоящему моменту если и не явлены полностью, то уже вполне просматриваются, и игнорировать те вызовы, которые они бросают нам прежде всего в военной области, означает мирно почивать, глядя на сгущающиеся тучи — предвестники сокрушительного урагана.
Подводя итог, стоит еще раз подчеркнуть — в современной войне доминирование в космическом пространстве означает доминирование на поверхности земли. Связь с подразделениями, управление любыми процессами, быстрый и качественный обмен информацией — принципиальный фактор на поле боя. В ходе спецоперации на Украине ВСУ, не имея собственной орбитальной группировки, вполне успешно и беспрепятственно используют возможности связи спутников стран НАТО. И наши возможности в этом отношении пока несравнимы даже с имеющимися возможностями объявившего нам войну на уничтожение Запада. А ведь технологии не стоят на месте. Что же будет дальше?
Аркадий Гучко, Юрий Бардахчиев