Взгляд сверху: спутниковые системы в энергетике

Как когда-то Стив Джобс превратил презентации новых айфонов в представления, за которым следит весь мир, Илон Маск сумел сделать то же самое со своими космическими запусками. В четверг 23 мая за трансляцией запуска ракеты Falcon-9 с мыса Канаверал в прямом эфире следило больше миллиона человек во всём мире. Событие действительно нетривиальное – на орбиту было успешно доставлено сразу 60 спутников по 227 кг каждый. Это не мировой рекорд по количеству аппаратов: в 2017 году индийская ракета-носитель PSLV-XL вывела в космос сразу 104 космических аппарата.

Однако эти шесть десятков спутников – лишь малая часть огромной группировки из 12 тыс. аппаратов, которую Space X намерена развернуть в рамках телекоммуникационного проекта Starlink. Его цель – создать дешёвый, высокопроизводительный и доступный в любой точке планеты интернет-канал связи. Пройдёт ещё немало времени перед тем, как Starlink заработает в штатном режиме. Чтобы достичь минимально допустимой зоны покрытия, Space X необходимо совершить ещё шесть космических запусков. Однако уже сейчас многие задаются вопросом: а хватит ли места над Землёй всем этим аппаратам? По данным «Союза заинтересованных учёных», сегодня вокруг Земли вращается чуть более 2 тыс. спутников. Многие специалисты предрекают, что в ближайшем будущем околоземный трафик станет слишком плотным и это неизбежно повлечёт за собой увеличение числа столкновений. Илон Маск, собирающийся своим проектом увеличить плотность этого трафика вшестеро, уже сказал, что все спутники Starlink на 95% состоят из компонентов, которые мгновенно сгорят при входе в атмосферу, так что опасаться землянам нечего. Как и в случае с автоконцерном Tesla, прибыль от телекоммуникационной сети Starlink Маск планирует направить на реализацию более масштабных проектов.

«Мы рассматриваем это как важную ступень на пути к созданию автономного города на Марсе или базы на Луне», – заявил бизнесмен.

Эмитентов CO₂ посчитают из космоса

Интернет и телекоммуникации – основное, но не единственное назначение быстрорастущей орбитальной группировки. Так, Европейское космическое агентство (ESA) заявило накануне о планах запуска трёх аппаратов, которые будут отслеживать уровень выбросов CO₂ в каждой точке на планете. Сам запуск запланирован на 2025 год, а к 2028 году будет выстроена система глобального мониторинга за вредными выбросами, данные от которой будут поступать в профильные структуры ООН по борьбе с глобальным потеплением.

ESA уже начало консультации с производителями о создании полностью нового аппарата Sentinel 7. По предварительным оценкам, он обойдётся в €633 млн. Деньги планируется брать из бюджета Евросоюза, так что перспективы проекта – в руках депутатов Европарламента и государств – членов ЕС. Впрочем, как отметил представитель ESA Гвидо Левини, проект, от которого во многом зависит реализация Парижских соглашений по климату, уже получил поддержку правительств ключевых европейских стран.

На сегодняшний день объём углекислого газа, выделяемый человечеством в атмосферу, вычисляется приблизительно. Основа вычислений – данные от стран-эмитентов о количестве топлива, потреблённого в пределах их границ. Расчёты относительно точны, когда дело касается технологически развитых стран. Но на большей части территории Земли подобная система мониторинга просто отсутствует. Этот недостаток данных и призваны восполнить спутники. Также с их помощью можно будет проверять информацию, предоставленную ведущими индустриальными державами.

Спутники, уже находящиеся на орбите, также не в состоянии дать исчерпывающую и детальную картину по объёму выбросов. Их главное ограничение – широта охвата земной поверхности, доступная аппаратуре. Линза самого продвинутого из действующих аппаратов, французского Microcarb, может ухватить «взором» лишь 15 км, тогда как новые Sentinels будут единовременно получать данные с 250 км земной поверхности. Спутники будут делать 14 оборотов вокруг Земли в сутки, так что, по словам консультанта проекта, физика Бременского университета Микаэля Баквитца (Michael Buckwitz), данные по каждому промышленному источнику CO₂ будут обновляться раз в 2–3 дня.

Европейские спутники составят компанию другим аппаратам, которые, как ожидается, будут запущены в Китае, США и Японии.

«Всё это позволит нам получить намного более чёткую картину», – убеждён г-н Баквитц. По его мнению, это позволит политикам в реальном времени судить о последствиях принятых ими решений, наблюдая, к примеру, как принятый муниципалитетом транспортный сбор снижает загазованность на загруженных городских магистралях.

От геологоразведки до развлечений

Спутниковая связь применяется не только для диагностики воздействия энергетики на окружающую среду. Одно из наиболее востребованных направлений – так называемое дистанционное зондирование земли (ДЗЗ), широко применяемое, например, в геологоразведке. ДЗЗ позволяет проводить структурный анализ изучаемой поверхности для оценки глубинного залегания пород, изучать свойства полезных ископаемых с помощью спектрального анализа, прогнозировать места залегания пород, подсчитывать запасы, разрабатывать карты, отслеживать состояние геологических процессов.

Наибольшее развитие эта технология получила в США, где такие компании, как DigitalGlobe и RigNet, в связке с NASA поставляют ведущим игрокам энергетического сектора самые разнообразные услуги на основе спутниковой связи. Американская компания RigNet, базирующаяся в Хьюстоне (Техас), специализируется на высокотехнологичных услугах для энергетического сектора, в том числе для нефтедобытчиков. RigNet – ведущий в мире поставщик сетевых решений для разведки и разработки удалённых месторождений. Их конёк – сбор, передача и анализ больших данных с помощью интернета вещей и телекоммуникационных сетей типа VSAT.

«В минувшие десятилетия бурный рост нефтедобывающей отрасли был связан с развитием технологий бурения и повышения нефтеотдачи, что привело к снижению цен на нефть. Следующий виток развития будет связан с внедрением в отрасли спутниковых коммуникаций», – убеждён вице-президент RigNet по глобальным инженерным проектам Хесус Хименес (Jesus Jimenes).

По мнению топ-менеджера, эволюцию спутниковых коммуникаций лучше всего иллюстрирует бурное развитие сотовой связи. Если раньше отсутствие единого стандарта передачи сигнала приводило к частым сбрасываниям звонков, а операторы порой могли оказывать услуги лишь в пределах границ конкретных государств, то с появлением GSM картина кардинально поменялась. Этот стандарт проложил дорогу к созданию единой мировой системы сотовой связи. Сегодня новые спутники системы HTS (High Throughput Satellites – спутники высокой пропускной способности), пришедшие на смену устаревшим стационарным аппаратам, обеспечивают глобальное покрытие, а также быстрое и стабильное широкополосное соединение.

Новые возможности спутниковых технологий будут особенно востребованы у энергетических добывающих компаний, работающих в отдалённых уголках планеты. К примеру, с помощью спутниковой связи можно в реальном времени получать данные с буровой установки на шельфе. Оперативная и точная информация позволит менеджерам на берегу принимать более взвешенные решения и разумно распределять ресурсы.

«Газпром» в невесомости

В нашей стране главный поставщик ДЗЗ – АО «Российские космические системы», входящее в госкорпорацию «Роскосмос». В орбитальную группировку компании входит девять космических аппаратов, а заказчиками выступают нефтегазодобывающие компании и органы власти.

Впрочем, у крупнейшей энергетической компании России, «Газпрома», есть собственное «спутниковое» подразделение – «Газпром космические системы». В конце мая с Байконура был запущен спутник «Ямал-601», призванный сменить на орбите устаревший аппарат предыдущего поколения «Ямал-202» и обеспечить широкополосным спутниковым Интернетом отдалённые вахтовые посёлки, администрации, учреждения и население городков и других селений в районах хозяйственной деятельности «Газпрома». Посредством этого спутника также будут передаваться информационные потоки для управления трубопроводами, крановыми узлами и другими жизненно важными для деятельности корпорации объектами.

В прошлогоднем интервью замгендиректора «Газпром космические системы» Игорь Кот заявил, что «Ямал-601» будет обслуживать 200–300 тыс. абонентских станций индивидуального и коллективного пользования.

«Мы прогнозируем, что абонентская база системы такой величины вырастет за 5 лет после старта услуги. Пропускная способность – 30 Гбит/с. Это, конечно, не те терабиты в секунду, о которых сейчас заявляют крупные американские и европейские операторы, говоря о своих перспективных спутниках, но я думаю, что для России этого пока вполне достаточно», – заявил топ-менеджер.

Стоит отметить, что проект «Ямал-601» начал испытывать трудности сразу после запуска. У аппарата возникли проблемы с одним из двигателей, так что его производитель, компания Thales Alenia Space, приняла решение провести дополнительные проверки.

«Эти проверки касаются апогейного двигателя. О его отказе речь не идёт», –сказали ТАСС в пресс-службе компании «Газпром космические системы».

Помимо проекта «Ямал», в рамках Федеральной космической программы на 2016–2025 годы «Газпром» рассматривает запуск семи спутников системы дистанционного зондирования «Смотр». Её основная задача – обеспечение потребностей предприятий группы госкорпорации в геоинформационных услугах.

Источники: https://www.bbc.com; https://spaceflightnow.com; https://www.climatechangenews.com; https://oil-gas.cioreview.com; https://www.telesputnik.ru