Развитие российской космической инфраструктуры Интернета
Сегодня высокотехнологичное инновационное развитие любого государства напрямую зависит от того насколько успешно и эффективно происходит внедрение цифровых технологий. Цифровизация стала основным трендом развития мировой экономики, а совокупность цифровых технологий, лежащих в основе этого процесса можно рассматривать в качестве современного аналога паровой машины, позволившей в свое время совершить технологический скачок, известный как первая промышленная революция. Согласно исследованиям Всемирного банка, к 2030 году доля цифровой экономики в мировом ВВП составит 25%.
Неудивительно, что во многих странах формирование и реализация национальных цифровых экономик происходит в соответствии с принципами концепции «Четвертой промышленной революции» (Industry 4.0), предполагающей массовую интеграцию современных информационных технологий в промышленность, широкое распространение искусственного интеллекта, масштабную автоматизацию бизнес-процессов в различных отраслях экономики от телекоммуникаций и торговли до финансового сектора. Результат таких преобразований выражается в появлении новых бизнес-моделей и расширении рынков, создании новых производственных цепочек и процессов, снижении издержек и повышении производительности труда, а также в улучшении качества продуктов и услуг.
При этом массивы накопленных и генерируемых цифровых данных становятся важным ресурсом, участвующем в производственном процессе товаров, и наряду с трудом и капиталом рассматриваются в качестве ключевого фактора производства, имеющего значительный потенциал для стимулирования экономики, а также позволяющего создавать большую добавленную стоимость.
Вопрос цифровизации имеет принципиально важное значение и для Российской Федерации, особенно в контексте тех геополитических изменений, которые мы наблюдаем сегодня. Россия, как это не раз случалось в ее истории, вынуждена выстраивать этот процесс в условиях воздействия большого количества различных негативных факторов как внутреннего, так и внешнего происхождения.
В последние годы в РФ реализуется ряд крупных инфраструктурных проектов, имеющих стратегическое значение для устойчивого экономического развития государства. В данном контексте необходимо отдельно упомянуть крупные инфраструктурные проекты в Арктике, северных и удаленных регионах. Так, Арктика – это не только огромная, но и очень богатая территория с высоким экономическим потенциалом. Ресурсы региона уникальны и их освоение постоянно продолжается. Здесь добывают 97% российских алмазов, 80% газа, 60% нефти и 60% меди, производят 90% никеля и кобальта. В этой связи для арктических, северных и удаленных территорий важное значение имеет современная транспортная инфраструктура, в том числе предназначенная для функционирования различных беспилотных систем. Автомобильные и железные дороги, морские порты и аэропорты для таких территорий жизненно необходимы. Это не только решение достаточно сложной проблемы снабжения таких территорий всем необходимым (топливо, продукты и т.д.), но и повышение транспортной мобильности проживающего там населения, создание большого количества рабочих мест. Это и есть важное условие стабильного экономического и социального развития регионов.
Создание такой инфраструктуры, в частности, определено Транспортной стратегией Российской Федерации до 2030 года с прогнозом на период до 2035 года, утвержденной распоряжением Правительства Российской Федерации от 27 ноября 2021 г. № 3363-р, а также Стратегией развития беспилотной авиации Российской Федерации на период до 2030 года и на перспективу до 2035 года, утвержденной распоряжением Правительства Российской Федерации от 21 июня 2023 г. № 1630-р.
При этом в качестве результата цифровой трансформации всей транспортной отрасли заявлено достижение высокой степени цифровой зрелости государственного управления и основных участников транспортной отрасли для оказания качественных государственных услуг населению, повышения качества транспортно-логистических услуг (повышения доступности и скорости, снижения стоимости), развития бесшовных внутрироссийских и международных перевозок, обеспечения их безопасности и надежности (устойчивости к особым внешним условиям), а также снижения нагрузки на окружающую среду.
Стоит отметить, что любой перспективный инфраструктурный проект предполагает в той или иной степени цифровизацию создаваемых при этом различных объектов или функциональных компонентов, то есть использование современных ИТ технологий для повышения надежности и эффективности инфраструктуры, ее экономических, эксплуатационных и технических характеристик, обеспечения требуемого уровня безопасности. В некоторых случаях именно возможности ИТ технологий обуславливают целесообразность создания конкретных инфраструктурных объектов – те проекты, которые еще вчера представлялись технически сложными или вообще нереализуемыми, а экономически нерентабельными – сегодня, благодаря цифровым технологиям, обретают смысл и становятся вполне реальными.
Необходимо отметить, что цифровая трансформация в России имеет, помимо экономического, достаточно выраженное социальное измерение – реализация национальных и региональных проектов по развитию цифровой медицины, цифрового образования, электронного правительства и других сфер с целью существенного повышения качества жизни российских граждан.
Кроме того, цифровизация призвана значительно повысить эффективность работы государственных органов и, как следствие способствовать улучшению экономического климата и более эффективному решению стоящих перед страной проблем.
Таким образом, реализации новых инфраструктурных и социальных проектов, а также повышение эффективности уже имеющихся объектов подразумевает широкомасштабное задействование соответствующей информационной инфраструктуры. Однако здесь имеются проблемы – недостаточная ее развитость. Во многих регионах России, например, отсутствует доступ к высокоскоростному Интернету и к различным цифровым сервисам, что в значительной степени затрудняет их социально-экономическое и культурное развитие. Так, основная причина оттока населения из Дальневосточного федерального округа – это изношенная социальная инфраструктура, созданная еще во времена Советского Союза и пришедшая в упадок за последние десятилетия.
Основа цифровизации – обеспечение доступа к недорогому широкополосному Интернету. Для труднодоступных мест, регионов со сложным ландшафтом акваторий морей и океанов, а также для движущихся объектов (наземный транспорт, морские суда, самолеты), в том числе беспилотных, единственно возможным решением такой задачи является создание и развертывание специальных спутниковых систем.
С целью решения задачи по обеспечению ускоренного внедрения цифровых технологий в экономике и социальной сфере, в нашей стране с 2020 по 2024 год реализовывалась национальная программа «Цифровая экономика Российской Федерации». В рамках этой программы осуществлялся ряд федеральных проектов. Один из них – «Обеспечение доступа в Интернет за счет развития спутниковой связи». Цель проекта – создать равные возможности доступа к современным телекоммуникационным сервисам всем жителям и компаниям в нашей стране и обеспечить россиян возможностью воспользоваться современными телекоммуникационными сервисами, в том числе в удаленных и труднодоступных местностях, где строительство волоконно-оптических линий связи высокозатратно или невозможно. Создание системы спутникового Интернета планируется продолжить в рамках федерального проекта «Инфраструктура доступа к сети интернет» национальной программы «Экономика данных», который будет осуществляться с 2025 по 2030 год.
Предполагается, что к 2030 году вся территория Российской Федерации, в том числе Арктическая зона и Дальний Восток, будет обеспечена современными услугами связи, а показатель «Рост доли домохозяйств, которым обеспечена возможность широкополосного доступа к информационно-телекоммуникационной сети «Интернет» достигнет уровня 97%, а к 2036 году – 99%».
Проекты спутниковой связи существуют уже не один десяток лет. В настоящее время наиболее известной является система Starlink компании SpaceX, предназначенная для обеспечения доступа к высокоскоростному широкополосному спутниковому интернету. Данная группировка спутников может использоваться не только для высокоскоростного интернета, но и в других областях: геодезии, метеорологии, картографии. Starlink имеет глобальный охват, однако официально компания не предоставляет услуги на территориях России, Китая, Северной Кореи, Ирана и некоторых других стран.
Российскую космическую инфраструктуру интернета планируется развивать в рамках двух проектов – «Сфера» и «Бюро-1440». «Сфера» – государственный проект, который реализуется Роскосмосом. Он направлен на развитие космических информационных технологий и обеспечение доступа в Интернет через спутники там, где проложить волоконно-оптических линий связи невозможно. Проект был анонсирован в 2018 году и создается на основе более ранней программы Роскосмоса, известной как «Эфир». Планами предусматривается к 2030 году вывести на орбиту от 380 до 640 спутников.
Планируется, что в проект «Сфера» войдут пять группировок спутниковой связи:
• Ямал (восемь космических аппаратов (КА) связи будут выведены на геостационарную орбиту)
• Express RV (четыре КА для предоставления спутникового Интернета в Арктике на высокой эллиптической орбите)
• Экспресс (семь КА цифрового телевидения на геостационарной орбите)
• Marathon-IoT (264 КА на низкой околоземной орбите для приложений IoT, в том числе в отдаленных районах. Планируется запустить пять КА в 2025 году, 44 – в 2026 году)
• Скиф (12 КА широкополосного Интернета и телефонии, по четыре на каждом из трех орбитальных плоскостей)
Предполагается также, что «Сфера» будет включать в себя не менее шести спутниковых группировок дистанционного зондирования земли (ДЗЗ):
• Беркут-Х (12 КА радиолокационной съемки на орбите высотой 700 км)
• Беркут-О (40 КА обзорной съемки на орбите высотой 600 км с разрешением съемки 2-5 м на пиксель)
• Беркут-ВД (28 КА высокодетальной съемки с разрешением до 0,4 метра на орбите 500 км)
• Беркут-С (16 КА среднего разрешения на орбите 700 км)
• «Смотр» (девять КА с разрешением съемки 0,5 метра на орбите 500 км)
• «Гриффон» (136 сверхмалых КА глобального мониторинга Земли формата «кубсат» с разрешением 2,5 метра)
Предполагается, что все КА проекта «Сфера», будут иметь 60-70% унифицированных компонентов, что позволить наладить их массовое производство и значительного снизить стоимость.
Первый спутник («Скиф-Д») в рамках программы «Сфера» был выведен на орбиту в октябре 2022 года ракетой-носителем «Союз-21б». «Скиф-Д» завершил летные испытания в ноябре 2023 года, передавая Интернет на скорости до 6,5 мегабит/с. Ожидается, что серийные «Скифы» появятся в 2026 году и будут обеспечивать скорость до 150 гигабит/с, предлагая стабильный доступ в Интернет в северных широтах, недоступных с использованием традиционных спутников связи на геостационарной орбите, включая регионы России, которые являются частью Северного морского пути.
В августе 2023 года президент России Владимир Путин поручил «Роскосмосу» и Агентству стратегических инициатив (АСИ) до 1 декабря 2023 года разработать предложения по спутниковой группировке, которая могла бы конкурировать с Starlink. Цель – создать сеть спутников на низкой околоземной орбите, которая могла бы обеспечивать зашифрованный широкополосный Интернет. В мае 2024 глава Минцифры России Максут Шадаев подтвердил законодателям, что работа над российским аналогом системы спутникового интернета Starlink станет приоритетом для правительства на ближайшие шесть лет.
Решение данной задачи планируется осуществлять в рамках государственно-частного проекта «Бюро 1440», реализацией которого займется одноименная компания, входящая в состав «ИКС Холдинг». «Бюро 1440» позволит передавать данные с космического аппарата непосредственно на конечное устройство без использования дополнительных абонентских терминалов. Пропускная способность канала для абонента составит от 50 Мбит/с до 1 Гбит/с. Общая стоимость проекта оценивается в 445 млрд рублей до 2030 года. При этом 116 млрд предполагается выделить из государственного бюджета. К концу 2027 года «Бюро 1440» планирует запустить 292 низкоорбитальных КА собственной разработки, а до 2030-го – 383 аппарата, в том числе 91 КА на замену выходящих из строя.
Выделяемые государством средства будут направлены на обеспечение льготного кредитования производства КА, а также на запуски этих аппаратов и их выведение на орбиту. «Бюро 1440» планирует вывести на орбиту спутники в период с 2025 по 2027 г. и в 2027 г. запустить коммерческий сервис.
Первые испытательные запуски своих аппаратов под названием «Рассвет» компания осуществила в 2023 году. Скорость передачи данных на устройство составила 12 Мбит/с, а задержка – 41 миллисекунду.
Кроме того, летом этого года «Бюро 1440» успешно завершила испытания межспутниковой лазерной связи, что позволит достичь более высокой скорости передачи данных, а качественный интернет будет доступен в самых отдалённых регионах нашей страны. В рамках данного тестирования более 200 Гбайт были переданы на скорости 10 Гбит/с между КА, находящимися на расстоянии более 30 км друг от друга. Космические аппараты, используя эту технологию, обмениваются информацией с помощью инфракрасных лазерных лучей. Это, по словам разработчиков, позволяет достичь более высокой скорости передачи данных.
Успех реализации этих проектов в значительной степени зависит от того, насколько эффективно их разработчикам удастся решить следующие, присущие подобным проектам, технические, организационные и финансовые проблемные вопросы:
- обеспечение непрерывности и заявленных характеристик сигнала;
- обеспечение необходимого спроса на предоставляемые услуги для получения максимально возможной прибыли от реализации проекта;
- снижение стоимости КА за счет максимальной унификации их узлов, агрегатов и элементной базы, а также путем локализации цепочек поставок
- снижение затрат на восполнение орбитальной группировки – может быть достигнуто путем увеличения срока активного существования КА и эффективного задействования резервных компонентов
- снижение стоимости наземных компонентов системы и пользовательского оборудования;
- снижение стоимости вывода КА группировки на целевую орбиту – может быть достигнуто за счет увеличения количества одновременно запускаемых аппаратов и использования многоразовых систем;
- обеспечение эффективного управления многочисленной группировкой спутников – необходима разработка высокоавтоматизированных решений для управления системой;
- проблема космического мусора – необходимо свести до минимума риск столкновения КА группировки с космическим мусором, а также обеспечить безопасную утилизацию КА при плановом или внеплановом прекращении их функционирования на орбите.
Создание и успешная реализация проектов национальной космической инфраструктуры интернета позволит Российской Федерации обеспечить развитие государства на следующих стратегически важных направлениях:
- укрепление национальной безопасности и обороноспособности;
- освоение и развитие Арктики, северных и удаленных территорий;
- глобальное сопровождение наземных, воздушных и морских транспортных средств и развитие службы их спасения;
- глобальный мониторинг погоды и непрерывный мониторинг чрезвычайных ситуаций;
- развитие технологий искусственного интеллекта и беспилотных систем;
- глобальный мониторинг земной, водной поверхности и воздушного пространства.