Доклад лаборатории исследований киберпространства и искусственного интеллекта и Центра космических технологий Альваро де Орлеана Фонда международных исследований и геополитики (Fondazione di Studi Internazionali e Geopolitica) — итальянской моральной организации, которая содействует развитию культуры и науки как инструментов для диалога и мира. Председателем Фонда, расположенного в Риме, является профессор Джанкарло Элиа Валори (Giancarlo Elia Valori), почетный член Французской академии наук.
Помимо развития прикладных наук на Земле для Земли (новые виды энергии, искусственный интеллект, квантовые вычисления, возобновляемые источники и т. д.), следует сказать, что возможности «побега» с нашей планеты в настоящее время ограничены почти 40 тысячами километров в час, которых коснулся в далеком 1969 году человеческий экипаж. В то время как рекорд наибольшей скорости, достигнутой космическим аппаратом, принадлежит зонду НАСА Solar Parker Probe, который 29 апреля 2021 года развил 532 тысячи километров в час, приближаясь к Солнцу, и с возможностью достижения пиковой скорости в 690 тысяч километров в час в перигелии (то есть в точке, где зонд находится на кратчайшем расстоянии от нашей звезды).
Таким образом, если рассчитать вышеупомянутую максимальную скорость пилотируемого носителя или космического корабля в направлении Марса (то есть соседнего дома, являющегося внутренней планетой Солнечной системы, как Меркурий, Венера и Земля), то только на то, чтобы добраться до него, уйдет девять месяцев.
Не будем упоминать об этом, если затем рассмотрим самую близкую к Солнечной системе звезду: Проксима Центавра, которая находится на расстоянии 4,2 световых лет. Не стоит сейчас рассуждать о червоточинах, варп-скоростях и т. д.; лучше оставаться на Земле и проанализировать, в какой точке вектора находятся исследования, ведь, скажем прямо, расстояния неизмеримы, а наши возможности отправиться дальше, намного дальше, ограничены, если не смехотворны по сравнению с тем, что нас окружает.
Пока что мы можем надеяться лишь на то, что достигнем нескольких астероидов. Вернемся к обсуждаемой теме. В настоящее время в мире насчитывается более 35 тысяч аэрокосмических компаний и 3,5 миллиона сотрудников, причем в 2023 году появится около 184 тысяч новых работников, охватывая Соединенные Штаты Америки, Россию, Великобританию, Китай, Индию, Францию, Японию, Германию, Канаду. Италия с ракетами-носителями BPD (Bombrini Parodi-Delfino, ныне Avio) и Vega, запускающими спутники, также открыла двери космоса для нашей страны, которая, таким образом, полностью вошла в очень небольшой клуб вышеупомянутых стран, имеющих автономный доступ в космос.
Аэрокосмическая отрасль в целом демонстрирует стабильный технологический рост и активное инвестирование, включая создание спутниковых платформ, космические биотехнологии, сетевую безопасность космических систем, управление моделями ракет и космических аппаратов и т.д.
По мере освоения человеком космоса стартапы создают жизнеспособные решения для космических путешествий и управления трафиком, а также для удаления космического мусора и отходов. Спутники на низкой околоземной орбите (НОО), а также большие данные и аналитика также играют важную роль в будущих космических полетах.
Аэрокосмическая промышленность использует новые технологии, такие как 5G, передовые спутниковые системы, 3D-печать, большие данные и квантовые вычисления, для расширения и модернизации космических операций, включая прогнозирование погоды, дистанционное зондирование, навигацию по Глобальной системе позиционирования (GPS), спутниковое телевидение, долгосрочную навигацию и дистанционную связь.
Опора на космическую инфраструктуру для предоставления услуг, интеллектуальные двигательные установки (Smart Propulsion), космические роботы и управление космическим движением — все это новые тенденции, способствующие развитию аэрокосмических приложений. Благодаря притоку средств из фондов прямых инвестиций и различных вложений стартапы в аэрокосмической отрасли разрабатывают новые технологии, упрощающие перемещение, эксплуатацию и связь между Землей и космосом.
В отчете Aerospace Trend Report, опубликованном Startus-Insights, проанализировано 2 162 новых аэрокосмических стартапа по всему миру и обобщены десять ведущих тенденций и технологий в аэрокосмической отрасли.
Десять новых тенденций и инноваций в космических технологиях в 2024 году представлены следующими направлениями:
1. Малые спутники. Малые спутники стали доминирующим трендом в аэрокосмических технологиях. Миниатюризация спутников позволяет создавать экономически эффективные конструкции, а достижения в области промышленных технологий обеспечивают массовое производство. Стартапы разрабатывают малые спутники для выполнения задач, которые раньше возлагались на более крупные спутники, например, для создания беспроводных сетей связи, научных наблюдений, сбора данных и мониторинга Земли с помощью GPS. Стоимость рынка малых спутников в 2024 году оценивается в 166,4 миллиарда долларов и, как ожидается, достигнет 260,56 миллиарда долларов в 2029 году при среднегодовом темпе роста 9,38 %, что свидетельствует о растущем спросе и диверсификации применения малых спутников в космических миссиях.
2. Передовое космическое производство. Аэрокосмическое производство использует передовые технологии, такие как передовая робототехника, 3D-печать и оптическое производство, для улучшения аэрокосмической продукции и услуг. Инновационные технологии направлены на создание крупномасштабных космических конструкций, многоразовых ракет-носителей, космических челноков и разработку современных спутниковых датчиков. Автоматизация чрезвычайно важна для долгосрочных исследовательских миссий аэрокосмической отрасли, и стартапы стремятся предложить решения, разработанные специально для нужд аэрокосмической промышленности. Momentus, новый стартап из Соединенных Штатов Америки, использует многоразовые ракеты, оснащенные роботизированными руками, для выполнения маневров, стыковок и дозаправок на коротких расстояниях. Это очень удобно для различных космических услуг на орбите и делает космические перевозки более удобными Стартап Equatorial разработал коммерческую суборбитальную ракету, способную обслуживать небольшие полезные грузы над границей между космосом и атмосферой.
3. Передовые средства связи. Новые системы космической связи — одна из главных тенденций в развитии аэрокосмической техники, а исследования и разработки сосредоточены на передовых методах передачи и приема данных в космосе. Использование лазерных систем ретрансляции связи обеспечивает более высокую скорость передачи данных и более безопасную связь по сравнению с традиционными радиочастотными системами. Квантовое распределение ключей (QKD) в космосе использует принципы квантовой механики для обеспечения сверхзащищенных каналов связи. Кроме того, для улучшения космической связи успешно используются небольшие и недорогие спутники CubeSats, обеспечивающие более широкое покрытие и более эффективную передачу данных. Достижения в области современных коммуникаций меняют способы общения людей в космосе, обеспечивая более быстрые, безопасные и эффективные методы. Польская компания Thorium разработала сверхплоскую, масштабируемую активную антенную решетку, которая повышает пропускную способность и емкость системы за счет использования относительно свободных от помех частотных диапазонов с Земли или из космоса и сочетает в себе возможности электронного управления и формирования луча. CommStar — еще одна американская компания, которая производит спутник Commstar-1, используемый для связи между Землей и Луной. Он превышает скоростные пределы существующей космической инфраструктуры и обеспечивает высокоскоростную оптическую и радиочастотную ретрансляцию. Эта технология полезна для государственных и частных космических программ и может улучшить передачу данных для лунных посадочных аппаратов, добычу ресурсов и связь между Луной и Землей.
4. Управление космическим трафиком. Поскольку количество спутников и космического мусора на околоземной орбите продолжает расти, все большее внимание уделяется способам улучшения управления космическим движением. Передовая система слежения за спутниками использует радарные и оптические датчики для активного мониторинга и прогнозирования возможных столкновений. Система автоматического предотвращения столкновений будет автоматически корректировать орбиты спутников на основе алгоритмов. Кроме того, разрабатывается международная нормативная база для стандартизации космических операций с целью обеспечения безопасного и устойчивого использования космоса и предотвращения перегруженности орбит. ClearSpace — это компания-выпускник, то есть независимое предприятие, основанное предпринимателями, вышедшими из компании в той же сфере деятельности, из Космического центра Федеральной политехнической школы Лозанны в Швейцарии. Оно разрабатывает технологию удаления из космоса не реагирующих на запросы или устаревших спутников. Малые спутники ClearSpace могут многократно обнаруживать, захватывать и удалять искусственный космический мусор, а первый из них планируется вывести из космоса к 2025 году.
5. Интеллектуальные двигательные установки. Интеллектуальные двигательные установки являются одним из основных направлений развития аэрокосмической техники и предлагают инновационные решения для космических путешествий. Например, существуют электрические двигательные установки, использующие электрическую энергию для разгона ракеты-носителя до высоких скоростей, и «зеленые» двигательные установки, использующие экологически чистое топливо, такое как водород и кислород. Среди них безопасным и экономически эффективным вариантом является водная тяга, использующая воду в качестве топлива. Другой способ, привлекающий внимание своей эффективностью и компактностью, — это двигательные установки на основе йода, которые особенно подходят для небольших спутников. Ожидается, что к 2028 году объем мирового рынка космических двигательных установок достигнет 18,1 миллиарда долларов, а среднегодовой темп роста с 2023 по 2028 год составит 11,8 процента, что отражает растущий спрос на передовые и устойчивые двигательные установки для космических полетов. Французская компания ThrustMe предлагает электрическую космическую двигательную установку, в которой в качестве топлива используется йод, что позволяет создать недорогую двигательную установку для больших спутников. Компания Dawn Aerospace, базирующаяся в Новой Зеландии и Нидерландах, производит многоразовые однодневные ракеты-носители и высокопроизводительные нетоксичные двигательные установки для спутников всех размеров.
6. Управление космическими активами. В связи с увеличением числа космических миссий возникает необходимость в эффективной координации различных миссий и видов деятельности. Поэтому некоторые новые стартапы предлагают решения по управлению космической деятельностью для совместного повышения эффективности и безопасности. Среди них — разработка передового программного обеспечения для управления полетами, позволяющего осуществлять мониторинг и управление космическими аппаратами и спутниками в режиме реального времени; использование анализа искусственного интеллекта, позволяющего прогнозировать и снижать вероятность орбитальных конфликтов, а также повышать безопасность космических операций. Кроме того, благодаря интеграции блокчейна (компьютерной сети узлов, которая уникально и безопасно управляет публичной книгой, состоящей из различных данных и информации, без необходимости центрального управления), связь и обмен данными между космическими аппаратами, наземными станциями и центрами управления могут быть защищены и упрощены, обеспечивая надежные и защищенные от несанкционированного доступа операции в космосе. Американский стартап Continuum предлагает облачную платформу для управления жизненным циклом космических миссий, которая может обеспечить высокоточное моделирование развертывания и эксплуатации спутников и поддержку миссий вокруг Земли, Луны и других планетарных тел. Канадская компания Obruta Space Solutions разработала оборудование, которое может предоставлять услуги для новых спутников на орбите. Оно продлевает срок службы спутников за счет дозаправки и модернизации. Помимо продления срока службы спутников, оно также позволяет в будущем снимать их с орбиты, чтобы люди могли постоянно находиться на орбите.
7. Космические миссии. Освоение космоса позволяет решать фундаментальные вопросы об истории Вселенной и Солнечной системы, а люди нашли в космосе возможности для развития горнодобывающей промышленности, материаловедения, исследований Земли и инопланетной жизни. Разработка многоразовых ракет позволила значительно снизить стоимость исследования космоса и увеличить частоту полетов. Развертывание небольших, относительно недорогих спутников помогает в решении самых разных задач — от наблюдения за Землей до исследования дальнего космоса. Кроме того, разработка межзвездных космических аппаратов может облегчить полеты за пределы земной орбиты. Например, американская компания Lunar Station разработала технологическую платформу, которая позволяет преобразовывать данные лунных сенсоров в трехмерные визуализации экологических условий на спутнике, что помогает расширить масштабы и возможности самой геологоразведки.
8. Космическая добыча. Небесная добыча превращается из научной фантастики в реальность. Роботизированное горное оборудование, разработанное для экстремальных условий космоса, может самостоятельно бурить и добывать ресурсы. Еще одно важное событие — использование космических аппаратов, оснащенных передовыми датчиками и искусственным интеллектом, которые можно использовать для выявления и анализа богатых ресурсами астероидов. Кроме того, стартапы разрабатывают технологию In Situ Resource Utilization, которая позволяет перерабатывать материалы в космосе, сокращая необходимость транспортировки ресурсов на Землю. Достижения в области технологий космической добычи откроют путь к устойчивому использованию ресурсов за пределами Земли. Британская компания Asteroid Mining Corporation разработала спутник для изучения околоземных астероидов (NEO) в качестве кандидатов на добычу полезных ископаемых. Компания предлагает целый ряд космических аппаратов для поиска, разведки и добычи полезных ископаемых, каждый из которых способен выполнять определенные миссии и направлять геологоразведчиков к конкретным кандидатам на добычу.
9. Спутники на низкой околоземной орбите. Низкая околоземная орбита находится относительно близко к поверхности Земли, обычно на высоте менее тысячи километров. Спутники на низкой околоземной орбите (НОО) не всегда следуют по определенной траектории вокруг Земли, а значит, у спутников на низкой околоземной орбите есть несколько путей. В связи с этим новые стартапы разрабатывают решения и технологии для решения проблем, связанных с низкой околоземной орбитой. Например, передовые системы связи, разработанные для низкоорбитальных спутников, направлены на повышение уровня сигнала и снижение задержек для обеспечения надежной передачи данных. Кроме того, новые стартапы разрабатывают технологии для мониторинга технического состояния и износа спутников, используя передовую диагностику и предиктивное обслуживание для отслеживания и поддержания рабочего состояния спутников на низкой околоземной орбите. Японская компания Warpspace уже предоставляет спутниковым операторам услуги оптической связи на низкой околоземной орбите через оптические сети передачи данных на средней околоземной орбите (MEO), начиная с 2023 года. Сеть использует оптические каналы для связи со спутниками на низкой околоземной орбите, а для приема сигнала пользователям понадобятся только небольшие оптические приемопередатчики, предоставляемые компанией.
10. Космические данные. Поскольку различные спутники широко используются для связи и мониторинга Земли, эту информацию необходимо обрабатывать, анализировать и управлять ею. Стартапы в области космических технологий используют искусственный интеллект для анализа спутниковых данных, чтобы быстрее и точнее интерпретировать большие объемы информации из космоса. Стартапы также используют вышеупомянутую технологию блокчейн для обеспечения безопасности и защиты от несанкционированного доступа к данным, а также для повышения надежности связи между спутниками и земными станциями. Кроме того, для управления и обработки огромного объема данных, собираемых спутниками, используется аналитика больших данных, способствующая эффективному хранению, поиску и использованию данных для различных приложений в космической сфере. Американская компания LeoLabs использует свои орбитальные продукты и радары Phased Array для предоставления услуг точного отслеживания и мониторинга спутниковых данных. LeoLabs также отслеживает спутники и космический мусор в режиме реального времени, предоставляя данные через эфемериды для быстрого обнаружения и идентификации последних полезных грузов на низкой околоземной орбите.
Как мы видим, проекты и достижения являются передовыми, однако до других систем, в которых человечество сможет распространиться до неизбежного коллапса нашего солнца, еще далеко.
Фонд международных исследований и геополитики (Fondazione di Studi Internazionali e Geopolitica). В рамках своей деятельности Фонд международных исследований и геополитики создал LABORATORIO DI STUDI SUL CYBERSPAZIO E INTELLIGENZA ARTIFICIALE, лабораторию для исследований высокого научного содержания по теме киберпространства и искусственного интеллекта, двух инноваций, которые революционизируют модели человеческой жизни и меняют геополитические сценарии мира. Почетным президентом Лаборатории киберпространства и искусственного интеллекта является сенатор Ламберто Дини (Lamberto Dini), бывший премьер-министр и министр иностранных дел Италии.