Američko ministarstvo obrane razvija široku strategiju za uporabu jeftinih satelita koji u svemiru imaju odgovarajuće taktičke sposobnosti

Pokusi sa TacSat satelitima i nastojanja u razvoju malenih i jeftinih lansirnih sredstava dio su veće inicijative američkog ministarstva obrane (DoD) – operativna primjena u svemiru (ORS). ORS je stvorena u Uredu za transformaciju snaga (OFT) kao odgovor na instrukcije ministra obrane u svezi s kreiranjem novog poslovnog modela za razvoj i primjenu svemirskih sustava. Preko ORS inicijative, DoD želi dostupnu dopremu, po niskoj cijeni, kratkoročno združenih taktičkih sposobnosti koje su definirali zapovjednici na bojišnici – sposobnosti koje mogu dopuniti i pojačati nacionalne svemirske mogućnosti, a ne ih zamijeniti (maleni sateliti mogu postati čvorišta unutar povezane mreže senzora koji mogu uključiti veće svemirske sustave, bespilotne i druge letjelice te zemaljske sustave). ORS također može poslužiti i kao testna platforma za veće svemirske programe tako što će osigurati otvoreni put za znanstvena i tehnološka ulaganja, poboljšanje institucionalnog i individualnog znanja te osigurati pristup u svemir za testiranje kritičnih istraživačkih i razvojnih programa. ORS je važno polazište od pristupa koje je DoD imao u protekla dva desetljeća kako bi razvio velike svemirske sustave koji trenutačno dominiraju. Ti globalni višenamjenski sustavi, napravljeni za duži radni vijek i povećanu pouzdanost, zahtijevaju godine razvoja i velike investicije iz izvora (u fiskalnoj godini 2006. DoD planira potrošiti gotovo 20 milijardi USD za razvoj i nabavu satelita te ostalih sustava baziranih u svemiru). Spora generacijska promjena (tipično od 15 do 20 godina) ne dopušta planiranu brzinu promjene informatičke tehnologije hardwarea i softwarea. Osim toga, podaci prikupljeni pomoću velikih svemirskih sustava DoD-a načelno prolaze kroz mnoge razine analiza prije no što budu poslani snagama na bojišnici.

TacSat pokusi pokazuju sposobnosti koje imaju vezu s identifikacijskim potrebama unutar dostupnih izvora – vremena, financija i tehnologije, a koje se mogu brzo dostaviti na ratno poprište. Smanjenjem dosega TacSat-a dopušta DOD-u mogućnost promjene pouzdanosti i performansi u svrhu povećanja brzine, odziva, praktičnosti i prilagodbe. Nakon svakog lansiranog TacSat satelita, DoD namjerava testirati razinu njegove primjenjivosti na bojišnici. Ako se jnihova primjena potvrdi, tada DoD može planirati postupke nužne za nabavu i lansiranje određenog broja TacSat jedinica, koje će formirati skupine, kako bi se osigurala široka pokrivenost iznad odabrane bojišnice. Kao rezultat, svaki satelit neće morati imati sposobnost kao što imaju veliki sateliti DoD-a i neće praviti probleme u slučaju kvara, jer već i samo jedan satelit može samostalno osigurati potpunu pokrivenost. DOD trenutačno ima četiri TacSat projekta koji su u različitim stadijima razvoja (vidjeti prilog 1). Prema navodima dužnosnika pomorskog istraživačkog laboratorija, kašnjenje satelita TacSat 2 je u prvom redu rezultat precijenjenosti same zrelosti njegovog glavnog korisnog tereta – slikovnog uređaja koji je bio samo prepravljen za upotrebu u svemirskim uvjetima. Dužnosnici također upućuju na procese (koji traju duže nego što je uobičajeno) dobivanja ugovora, a koji su uz to višestruki i od različitih ugovornika te su dobiveni preko standardne savezne i vojne regulative.
DoD također rabi TacSat pokuse u smislu razvoja posebnog standarda za podatkovne sabirnice, a kojima će se slati podaci satelitu u orbiti (podaci za snagu, visinu, kontrolu temperature, te ostali parametri). Trenutačno, svaka podatkovna sabirnica posebno je napravljena za svaki satelit DoD-a. Prema navodima dužnosnika DoD-a, standardizacijom podatkovnih sabirnica s modularnim ili uobičajenim komponentama mogla bi se ubrzati i pojeftiniti izrada satelita, bilo velikih ili malih.

Kako bi se postigao jedan od ciljeva TacSat pokusa – dobivanje novih sposobnosti za borbene zadatke što je prije moguće. DoD također mora osigurati i jefino lansirno sredstvo koje će omogućiti brzo lansiranje. Umjesto čekanja mjesecima ili godinama za lansiranje, DoD razmatra malena lansirna sredstva koja se mogu lansirati za nekoliko dana ili čak sati, te čija cijena jedina zadovoljava malena financijska sredstva uložena u pokuse. Studija Američkog ratnog zrakoplovstva iz 2003. godine potvrđuje kako trenutačna klasa lansirnih sredstava DoD-a (radi se o lansirnim sredstvima za jednokratnu upotrebu) ne bi mogla zadovoljiti takve zahtjeve.

Uspješna pojava TacSat 1 satelita
DoD je isporučio satelit TacSat 1 unutar zadanih rokova te cijene koštanja. Kako bi se razvio prvi TacSat, DoD je efikasno upravljao zahtjevima, rabio postojeće tehnologije te izradio satelit, sve uz vodstvo koje je osiguralo jasnu viziju i ubrzano financiranje projekta. DoD također napreduje s razvojem dodatnih TacSat sustava, standardizacijom podatkovnih sabirnica, te s malenim lansirnim sredstvom niske cijene koje može biti brzo dostupno. Svibnja 2004. godine, 12 mjeseci nakon početka razvoja TacSat 1, pomorski istraživački laboratorij dostavila je satelit OFT-u po cijeni oko 9,3 milijuna USD i tako ostvario cilj da se razvije satelit unutar godine dana i s proračunom od 8,5 do 10 milijuna USD (osim 10 milijuna USD, dostupni višak hardwarea procijenjen na 5 milijuna USD uporabljen je u izradi satelita). Jednom kada se TacSat 1 postavi u orbitu, očekuju se sposobnosti koje bi mogle taktičkom zapovjedniku na terenu omogućiti izravno pristupanje satelitu i primanje podataka putem DoD-ovog sigurnosnog Internet protokola.

Prije početka razvoja satelita TacSat 1, OFT i pomorski istraživački laboratorij radili su zajedno kako bi postigli konsenzus s poznatim zahtjevima borbenih zapovjednika, čime bi se procijenili cijena, plan, te stvarne mogućnosti satelita. Taj je rad pokazao kako zahtjevi uspoređeni s izvorima sredstava daju rezultate unutar zadanih planova i proračuna. Kako bi upoznali zahtjevani proces selekcije, pomorski istraživački laboratorij upotrijebio je sistemsko-inženjerski pristup za ispitivanja relevantnih tehnologija te određivanja koja bi odgovarala cilju TacSat 1 misije unutar zadanih planova i budžeta. Jednom kada su zahtjevi za TacSat 1 postavljeni – OFT ih neće mijenjati. Kako bi ostvario svoje ciljeve, OFT je procijenio mogućnosti koje bi bile dovoljno dobre za zapovjednike na terenu te dostupne izvore sredstava. OFT i pomorski istraživački laboratorij složili su se oko ograničenja radnog vijeka TacSat 1 satelita na godinu dana, što dopušta laboratoriju izgradnju satelita s manjom zaštitom od svemirske radijacije, manje goriva, te samo nekoliko rezervnih sustava (za razliku od “trajnih” satelita koji bi bili izrađeni za radni vijek od 6 ili više godina).

Uporaba postojećih tehnologija za satelite i podatkovnu sabirnicu također je pomogla da se zahtjevi za TacSat 1 zadrže u planiranom roku i troškovima. Tako je oprema iz bespilotnih letjelica modificirana za svemirske uvjete, a komponente podatkovne sabirnice bile su kupljene od tvrtke za izradu komunikacijskih satelita. Odabirom komponenti u pomorskom istraživačkom laboratoriju, kao što je transponder za link iz svemira ka zemlji i odabrane elekroničke komponente za podatkovnu sabirnicu, rezultirali su uštedom od oko 5 milijuna USD. Uporabom i modificiranjem postojećih tehnologija osiguralo se laboratoriju bolje znanje o sustavima nego da se išlo u razvoj tehnologije od početka. Prema tumačenju dužnosnika laboratorija, TacSat 1 pokus također je postigao efikasnost uporabom istog programa za testiranje u laboratoriji, kao i samom letu satelita.
Pomogao je i razvoj TacSat-a unutar znanstvene i tehnološke okoline laboratorija. Znanstvenici i tehničari pokazali su veliku količinu fleksibilnosti. Na primjer, kada inženjeri otkriju pokvareni dio tijekom punog sistemskog testiranja TacSat 1, mogu rastaviti satelit, pronaći izvor problema, zamijeniti pokvarene dijelove, sastaviti satelit – i sve to za dva tjedna od početnog kvara. Dužnosnici laboratorija ističu kako bi se isti problem trebao rješavati mjesecima ako se radi o velikim svemirskim programima, jednostavno zato što oni imaju striktne mjere kontrole kvalitete, više ljudi je uključeno, te je više pažnje posvećeno svakom koraku unutar postupaka. Štoviše, mehanizam ugovora na mjestu pomorskog istraživačkog laboratorija dopušta samom laboratoriju urgentni odziv u slučaju posebnih zahtjeva DoD-a.

Budući razvoj TacSat sustava
DoD trenutačno radi na razvoju tri dodatna TacSat pokusa, usporedo s razvojem standarda podatkovne sabirnice, te na lansirnom sredstvu niske cijene koje se može brzo lansirati. Ta su nastojanja u povojima. Ministarstvo očekuje lansiranje TacSat 2 u svibnju 2007. godine. Program je počeo kao znanstveno-tehnološki pokus ratnog zrakoplovstva te se mijenjao kako bi se poboljšao u odnosu na sposobnosti TacSat 1 sustava. TacSat 3 je u razvojnoj fazi, a radit će sa slikovnim senzorima. TacSat 4 je u fazi projektiranja, a radit će na praćenju prijateljskih snaga i podatkovnim komunikacijskim servisima. U tablici 1 pokazana je cijena razvoja, vremenski rok, te datum lansiranja (prema izvoru pomorskog istraživačkog laboratorija i istraživačkog laboratorija ratnog zrakoplovstva).
Satelitom TacSat 3, Američko ratno zrakoplovstvo počelo je formalizirati proces za procjenu i selekciju potencijalnih sposobnosti za grupu TacSat, odmjeravajući iskustva prva dva TacSat-a. Proces selekcije koji traje od 3 do 4 mjeseca uključuje prezentaciju slabosti i gubitaka u sposobnostima, a terenska zapovjedništva analiziraju prikladnost, izvedivost i prijenos sposobnosti. Prema tumačenju dužnosnika DoD-a, taj proces dopušta razvojnoj skupini da postigne povoljnu nabavu potrebnih elemenata i poveća vjerojatnost da će zahtjevane karakteristike ostati stabilne te će satelit zadovoljiti zadaće.

Američko ratno zrakoplovstvo također je počelo razmatrati planove za nabavku TacSat-ova za svoje potrebe. Ratno zrakoplovstvo razvilo je viziju za kreiranje rezerve TacSat-ova, koji bi se mogli rasporediti na zahtjev, zatim planove za uspostavljenje programskog ureda unutar svojeg središta za svemirske i raketne sustave, te planove za operativnu uporbu TacSat koncepta u 2010 godini. DoD također radi na razvoju standarda za podatkovnu sabirnicu. Uspostavljanjem takvog standarda moglo bi DOD-u omogućiti stvaranje “utakni-i-radi” (plug-and-play) pristupa u sastavljanju satelita – slično kao što se sastavljaju kućna računala. Brojni laboratoriji i istraživačka središta razvijaju standarde malene podatkovne sabirnice, pri čemu svaka strana ima drukčiji pristup. Očekuju se testiranja nekih standardiziranih komponenti na TacSat 3 sabirnici, te sistemskih standarda na prototipu sabirnice za TacSat 4. Središte za svemirske i raketne sustave također je ponudilo razvoj tri standardizirana modela sabirnice za različite veličine (težine) satelita, od kojih bi jedna mogla biti podobna za TacSat. Istraživači očekuju tranziciju sabirničkog standarda u fiskalnoj godini 2008., a dotad treba odabrati finalnu inačicu koja će se rabiti za buduće TacSat satelite.

Lansiranje u svemir
DoD i privatna industrija zajednički rade na razvoju lansirnog sredstva koje mora biti maleno i jeftino, te spremno za lansiranje na zahtjev, odnosno brzo lansiranje bez dugotrajne prethodne pripreme. Agencija za napredne istraživačke projekte (DARPA), koja je u sklopu američkog ministarstva obrane, uz Američko ratno zrakoplovstvo, razvija FALCON – zajednički tehnološki razvojni program, kako bi se ubrzalo nastojanja za razvojem lansirnog sredstva koje zadovoljava tražene zahtjeve.
Kroz program FALCON, DARPA očekuje mogućnost razvoja rakete nosača koja može ponijeti oko 460 kg u nisku Zemljinu orbitu, a po cijeni manjoj od 5 milijuna USD, pri čemu je cijena utemeljena na 20 letova godišnje i u vremenskom razdoblju od 10 godina. Od projekta FALCON očekuje se letno testiranje hipersonične tehnologije i sposobnost lansiranja malenih satelita kao što je TacSat. DARPA trenutačno razmatra dva kandidata za FALCON lansirno sredstvo: AirLaunch – tvrtka tvrdi kako može lansirati raketu koja će biti izbačena iz transportnog aviona C-17, te SpaceX – tvrtka čije će dvostupanjsko lansirno sredstvo uključiti drugi raketni pogonski motor (izrađen u SAD-u), koji je razvijen i leti više od 25 godina. DARPA bi mogla prebaciti koncept AirLaunch-a u Američko ratno zrakoplovstvo nakon demonstracijskog lansiranja godine 2008. TacSat 1 je ugovoren za lansiranje po cijeni oko 7 milijuna USD na SpaceX -u. Uz to, 2005. Američko ratno zrakoplovstvo je započelo tražiti hibridno lansirno sredstvo kao podršku taktičkim i konvencionalnim već raspoređenim satelitima. Taj je projekt poznat kao “dostupni odzivni prijevoz u svemir” (ARES), te je ratno zrakoplovstvo osiguralo interno dopuštenje za izgradnju malenog pokusnog modela koji bi mogao ponijeti satelite od 2 do 5 puta veće nego što je TacSat serija.

DoD ima nekoliko problema koje treba riješiti prije odabira odgovarajućih taktičkih sposobnosti za borbene zadatke. Iako DoD i ostali rade na razvoju malenog i jeftinog lansirnog sredstva za postavljanje satelita (kao što je TacSat) u svemir, takva letjelica tek se treba razviti pa će TacSat 1 morati čekati gotovo dvije godine kako bi moglo doći do lansiranja. Transfer znanja od znanstvene i tehnološke zajednice ka poslovnoj zajednici također je jedan od problema jer u prošlosti te dvije zajednice nikada nisu dobro surađivale. Nadalje, moglo bi biti komplicirano osigurati financijska sredstva za buduće TacSat znanstvene i tehnološke projekte nakon što je DoD usmjerio veći dio novca za istraživanje i razvoj, a njime je stekao programe. Konačno, ne postoji vizija strategije za implementaciju novih sposobnosti, a još uvijek je nesigurno hoće li se uopće nastaviti razvoj jeftinog taktičkog sustava kao što je TacSat.
Iako je DoD dovršio TacSat 1 na vrijeme i u sklopu budžeta, satelit još nije postao operativan zbog nedostatka pouzdanog i jeftinog (ispod 10 milijuna USD) malenog lansirnog sredstva koje bi postavilo satelit u Zemljinu orbitu. Originalni datum lansiranja satelita TacSat 1 predviđen 2004., baš za prvi let SpaceX-ovog jeftinog lansirnog sredstva. Unatoč tome, zbog tehničkih poteškoća s lansirnim sredstvom i sa konfliktima unutar rasporeda na lansirnom kompleksu, lansiranje TacSat 1 obustavljeno je na dvije godine te je još 2 milijuna USD dodano na troškove cjelokupne misije (cijena misije uključuje letjelicu, lansiranje, opremu, pripreme na zemaljskoj postaji i jednogodišnje operativno djelovanje).

Postavljanje satelita u orbitu po niskoj cijeni,bio je težak zadatak za DoD tijekom više od dva desetljeća zbog nemogućih ekonomskih odnosa. Ovdje imamo strogi uobičajeni odnos između sposobnosti satelita i njegovog lansiranja. Kako su sve kompleksniji i sposobniji, sateliti postaju sve teži te zahtijevaju lansirno sredstvo koje može nositi teži korisni teret. Ako imamo satelite koji imaju dug radni vijek tada je potrebno nekoliko lansiranja s visokom cijenom lansiranja po jedinici. Visoka cijena velikog lansirnog sredstva može se opravdati satelitom koji je skup, dugačkim radnim vijekom, te za različite vrste misija. Visoka cijena izrade složenog satelita urodila je malenom tolerancijom rizika prilikom lansiranja.
Više od 10 proteklih godina DoD i industrija pokušavaju razviti jeftino lansirno sredstvo. Tri lansirna sredstva u arsenalu DoD-a (sva tri izrađena u tvrtki Orbital Sciences Corporation) – rakete Pegasus, Taurus i (uz neka proširenja) Minotaur, bila su projektirana kako bi korisnicima osigurali brzo lansiranje malenih korisnih tereta u nisku zemljinu orbitu, po niskoj cijeni. U ministarstvu su očekivali kako će povećan broj lansiranja bilo za komercijalne ili vladine potrebe smanjiti početnu cijenu, ali tržište za njih nije zaživjelo. Na primjer: od svojeg predstavljanja 1990. Pegasus je bio lansiran samo 36 puta (prosječno tri lansiranja na godinu), a Taurus samo 7 puta nakon svojeg predstavljanja 1994. Prosječna cijena tih lansirnih sredstava je od 16 do 33 milijuna USD. Kako bi osiguralo još jednu mogućnost lansiranja malenih satelita, ratno je zrakoplovstvo predložilo doradu svojih 450 demontiranih interkontinentalnih balističkih projektila. Cijena rekonstrukcije raketa i njihova priprema za lansiranje bila bi oko 18 do 23 milijuna USD. Unatoč tome, neki smatraju kako su takvi nosači preveliki za sadašnje TacSat satelite. Neki razvojni uredi u svemirskoj industriji su rezervirano optimistični u svezi s tržištem malenih satelita. Npr. tvrtka SpaceX potpisala je sedam ugovora za lansiranje različitih malenih satelita, uključujući i TacSat 1. Problem su i odgovarajuća lansirna postrojenja. Lansirna postrojenja unutar SAD-a trenutačno se ne mogu prilagoditi fleksibilnim lansirnim sredstvima.

Jedno od dva velika lansirna postrojenja u SAD-u, baza ratnog zrakoplovstva Vandenberg, primjenjuje dugačak i detaljan proceduralni postupak i striktne mjere opreza te lansiranja. To komplicira lansiranje malenog satelita unutar uskog vremenskog okvira i po niskoj cijeni. Zasad se ne očekuje lansiranje satelita TacSat u drugom lansirnom zdanju ratnog zrakoplovstva, onom u Cape Canaveralu. Pokušaj lansiranja TacSat 1 u Vandenbergu, od tvrtke SpaceX, odgođeno je zbog potencijalnog rizika od oštećenja skupog satelita koji čeka na lansiranje na najbližoj platformi. Osim toga, ratno zrakoplovstvo je licenciralo upotrebu sljedeće najbliže platforme na kompleksu Vandenberg za ugovornika koji će lansirati veće satelite. Danom blizinom lansirnih platformi, premija osiguranja za SpaceX uvećana je 10 puta, sa 50 000 USD na 500 000 USD, čime je dodano još 2,3 milijuna USD na ukupnu cijenu koštanja TacSat misije. Zbog tih je kašnjenja SpaceX odlučio lansirati drukčiji eksperimentalni satelit na svojem prvom lansiranju te se koristio lansirnim kompleksom na pacifičkom atolu Kwajalein. Potencijalni efekt promjena, kao što je povećanje premija ili potreba za transportom satelita na udaljene lokacije, nastojanja za spuštanjem cijene i što prije omogućiti podatke vojnim korisnicima – još uvijek nisu do kraja razrađeni. Američko ratno zrakoplovstvo počelo je proučavati načine kako bolje podupirati nove generacije vozila za brzo lansiranje. Jedna od opcija je i provjera izvedivosti uspostave lokacije u Vandenbergu – samo za fleksibilne sustave za brza lansiranja, koja se odvaja od lokacije za lansiranje klasičnih velikih lansirnih sredstava.

 

 

Marijo PETROVIĆ