Сегодня серийное производство и коммерческая эксплуатация беспилотных авиационных систем (БАС) в России требуют обязательной сертификации, подтверждающей качество разработки. Это необходимо для того, чтобы грамотно и безопасно интегрировать стремительно развивающуюся отрасль БАС в уже существующую транспортную инфраструктуру. В 2023 году в Московском авиационном институте в рамках стратегического проекта «Аэромобильность» по программе «Приоритет-2030» открылся Сертификационный центр (СЦ) БАС. Его появление продиктовано растущими потребностями активно развивающегося рынка. Сертификационный центр МАИ стал центром компетенций в своей области, он оказывает услуги по сопровождению процесса сертификации БАС, реализует научные исследования и формирует образовательные программы, выступает куратором рабочей группы по разработке нормативных требований для БАС под предводительством Авиарегистра РФ. Подобные аккредитованные центры сертификации есть также в ЦАГИ, ГосНИИ ГА и других институтах и компаниях, однако СЦ МАИ – единственный, в зоне аккредитации которого только работы по БАС. Здесь максимально ориентированы на беспилотную тематику и накапливают соответствующие компетенции, обеспечивают их трансфер в разрабатываемые в стране проекты в области БАС.

Сегодня интерес к сверхнизким орбитам быстро растёт. Появились проекты двигателей, работающих на газах верхних слоёв атмосферы, которые ионизируют эти газы и ускоряют их, создавая тягу, не требуя запасов топлива на борту космического аппарата. Одновременно инженеры стремятся перейти к плоским форм-факторам самих космических аппаратов — дискам и тонким пластинам, которые могут снизить сопротивление, оказываемое остаточной атмосферой, и увеличить срок активного существования на орбите.

К примеру, попытка реализации проекта прямоточного двигателя предусмотрена в концепции космического аппарата SabreSat (Redwire Company): аппарат массой около 400 кг использует газы остаточной атмосферы Земли на высоте порядка 150 км в качестве рабочего тела, при этом половина массы космического аппарата планируется отвести под полезную нагрузку.

• 200 км и выше — электроракетные двигатели (СПД-70, СПД-50, СПД-100В, КМ-45, КМ-60) в сочетании с солнечной энергоустановкой.
• От 200 до  150 км — прямоточные электроракетные двигатели на газах остаточной атмосферы и солнечная энергоустановка.
• Ниже 150 км (вплоть до линии Кармана) — прямоточные электроракетные двигатели и ядерная энергоустановка.

• Полезная нагрузка может размещаться в объеме, соответствующем трём контейнерам размерности 16U: оптико-электронная аппаратура, средства радиомониторинга и другое оборудование. Аппарат также способен выводить несколько CubeSat на разные орбиты.
  
• Площадь солнечных батарей около 20 м², они созданы на основе кремниевых фотопреобразователей.
• Скорость передачи данных — до 1 Гбит/с при энергопотреблении линии до 60 Вт.
• Двигательная установка — одна из перспективных разработок АО ГНЦ «Центр Келдыша» Оценочная масса аппарата — около 240 кг.

• Отсутствие надёжных моделей атмосферы на высотах ниже 200 км — существующие дают широкий разброс параметров.
• Воздействие атомарного кислорода разрушает конструкционные материалы, что  существенно снижает срок активного существования космического аппарата.
• С высоты в 200 км космический аппарат без двигательной установки может сойти с орбиты за 10 витков — расчёты МГУ им. М.В. Ломоносова показывают резкий скачок скорости падения орбиты на высотах менее 200 км.
• Существующие спутниковые платформы непригодны: требуется принципиально новая конструктивная схема.

Главные технические итоги сессии:

Компоновка для дистанционного зондирования Земли и схемы выведения на орбиту

Двигательные установки: зонирование по высоте

Разные высотные диапазоны требуют принципиально разных двигательных решений:

Важная закономерность: коэффициент аэродинамического сопротивления растёт с уменьшением высоты из-за диффузного отражения молекул газов верхних слоёв атмосферы от поверхности аппарата. Это означает, что чем ниже орбита, тем интенсивнее должна работать двигательная установка.

Технологический конкурс «Сверхнизкие орбиты» организован НТИ. Субоператор и технический эксперт — Московский авиационный институт. В экспертную группу конкурса входят представители АО «Корпорация «ВНИИЭМ», АО «ЦНИИмаш», АО ГНЦ «Центр Келдыша», АО «НПО им. С.А. Лавочкина», АО «ВПК «НПО Машиностроения», АО «Газпром космические системы».

• Новая платформа, а не адаптация существующей — единственный реалистичный путь для работы на высотах ниже 280 км.
• Компенсация аэродинамического сопротивления двигателями обязательна: без неё аппарат на орбите 200 км сходит за несколько витков.
• Тип двигателя должен выбираться с учётом высоты орбиты: электроракетный — для высот орбит от 200 км, прямоточный — для высот орбиты ниже 150 км, ядерный источник энергии — у линии Кармана.
• Оптимальная аэродинамическая форма на 200 км — коническая; коэффициент сопротивления растёт с уменьшением высоты.
• Сами аппараты станут инструментом уточнения моделей атмосферы Земли — данных, необходимых для следующих поколений миссий.

Стратегическая сессия зафиксировала принципиальный сдвиг в подходе к освоению сверхнизких орбит: от научных экспериментов — к инженерному проектированию российских космических аппаратов. Участники конкурса формулируют конкретные технические требования, выбирают типы двигателей и отрабатывают баллистические модели.

Стоит отметить, что в декабре 2025 года компания Rocket Lab Electron вывела на орбиту четыре аппарата нового форм-фактора — DiskSat. Разработанные корпорацией The Aerospace Corporation (El Segundo, California, USA) при поддержке NASA, эти спутники имеют форму диска диаметром около 1 метра и толщиной всего 2-3 см. Два из них остаются на высоте 550 км, а два других должны продемонстрировать работу на сверхнизких орбитах (VLEO). DiskSat — пример того, что поиск оптимальной формы космического аппарата продолжается.

Среди актуальных зарубежных концепций — Skimsat компании Thales Alenia Space (220–260 км) и уже упомянутый SabreSat от Redwire. Ни одна из этих платформ, однако, не является серийной: в каждом проекте предусматривается решение уникальной совокупности инженерных задач.

Советские космические аппараты «Космос-149» (1967) и «Космос-320» (1970), американские разведывательные спутники серии KeyHole (1960–1980-е), европейский гравиметрический спутник GOCE (2009–2013) и японский Tsubame (2016–2017) продемонстрировали возможность работы на сверхнизких орбитах. Рекорд минимальной рабочей высоты принадлежит Tsubame — 167,4 км; его особенностью стала комбинированная двигательная установка на базе жидкостных и электроракетных двигателей.

Для аппаратов дистанционного зондирования Земли переход от вертикальной компоновки к горизонтальной может быть предпочтителен. Для этого могут быть использованы поворотные зеркала, а система ориентации и стабилизации космического аппарата должна быть развязана с системой стабилизации полезной нагрузки.

Аппарат должен иметь вытянутый корпус с минимальной площадью поперечного сечения. Форма оптимизируется под конкретную высоту: расчёты методом DSMC (программный комплекс DS-3V, МГУ) показали, что на орбите около 200 км наиболее эффективна коническая форма. Метод верифицирован по данным миссии GOCE с точностью около 10%.

Исследовательские группы МГТУ им. Н.Э. Баумана и МГУ им. М.В. Ломоносова пришли к единому выводу: адаптация существующих спутниковых платформ для сверхнизких орбит нецелесообразна. Необходима новая конструктивная парадигма.

Компания «Спутникс» в качестве участника конкурса представила проект малого космического аппарата SX-V для работы на высотах 200–280 км со сроком активного существования до 300 суток. Длина корпуса космического аппарата составляет 3 метра; конструктивно он делится на отсек двигательной установки, отсеки служебных систем и полезной нагрузки.

Диапазон высот от 100 до 280 км остаётся практически неосвоенным: относительно плотная атмосфера делает существование спутников на таких орбитах кратковременным без постоянной компенсации аэродинамического сопротивления двигательной установкой. Однако, именно на этих высотах физика работает в пользу полезной нагрузки: оптическое разрешение снимков улучшается, точность геопространственного позиционирования растёт, а отношение сигнал/шум для радарных и лидарных систем снижается.

«В ходе конкурса в 2026 году будут протестированы двигательные установки и проведен расчет аэродинамики космических аппаратов, в 2027 году будут созданы сами космические аппараты и проведены наземные испытания, а запуски лучших аппаратов запланированы на 2028 год. Со стороны Национальной технологической инициативы мы очень рады, что конкурс собрал такое пристальное внимание как со стороны частных космических компаний, так и со стороны государственных институтов и аэрокосмических вузов. Уверены, что проведение конкурса позволит получить ответ на главный вопрос: насколько эффективным с точки зрения экономики может быть создание сверхнизкоорбитальной спутниковой группировки, и какие именно подходы и инженерные решения для этого наиболее эффективны» - рассказал управляющий директор Центра развития системы технологических конкурсов Фонда НТИ Юрий Молодых.

26 апреля приём заявок на технологический конкурс «Сверхнизкие орбиты» был завершён. Всего было подано 25 заявок. Помимо принявших участие в сессии организаций, представители которых сделали доклады, в конкурсе участвует ещё 23 команды от частных компаний, университетов и исследовательских центров. Такой разный состав позволяет объединить академическую науку, инженерные школы и реальный сектор экономики в решении общей технологической задачи.

Российские компании и научные коллективы разрабатывают концепции космических аппаратов для работы на высотах 100–280 км — сверхнизких орбитах. В рамках стратегической сессии технологического конкурса НТИ Up Great «Сверхнизкие орбиты» участники представили баллистические модели, подходы к аэродинамической оптимизации и инженерные решения, которые могут сделать этот диапазон высот доступным на практике.