Сверхнизкие орбиты (VLEO) как новая перспективная ниша развития космической отрасли

22.05.2026 | Статьи Рекомендуем к прочтению Авиация, космос, транспорт ● a-contract.ru

Статья посвящена свойствам сверхнизких орбит и их влиянию на процессы проектирования и производства космических аппаратов.

В предыдущих публикациях «Как физика низких орбит влияет на производство электроники» и «Электроника для низкоорбитальных спутников» мы подробно рассмотрели вопросы, связанные с особенностями изготовления и функционирования электроники для космических применений, а также разобрали, какие бывают виды спутников и на чём основаны различия в требованиях к их бортовым электронным системам.

Эта статья будет посвящена ещё одному актуальному аспекту - свойствам сверхнизких орбит и их влиянию на процессы проектирования и производства космических аппаратов.

Земля. Изображение сгенерировано нейросетью

Введение

В последние годы всё большее внимание компаний, осуществляющих запуски спутников, привлекает диапазон высот от 120 до 300 км — так называемые сверхнизкие орбиты (VLEO, Very Low Earth Orbit). Интерес к ним обусловлен сразу несколькими факторами, хотя реализация таких проектов сопряжена с серьёзными инженерными трудностями.

Строгой границы у VLEO нет, но обычно под этим термином понимают высоты ниже 300–350 км. На таких расстояниях от Земли плотность атмосферы уже достаточно велика, чтобы оказывать заметное торможение, но при этом сохраняется возможность длительного (месяцы и годы) существования аппарата при наличии двигательной установки для коррекции орбиты [2; 11].

Преимущества сверхнизких орбит для выполнения задач, связанных с запуском спутников:

Высокое разрешение съёмки. Чем ближе спутник к Земле, тем более детальные снимки он может делать при той же оптике. Для аппаратов дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ), работающих на высотах 200–250 км, теоретически достижимо разрешение в несколько раз лучше, чем у типичных низкоорбитальных спутников на 500–600 км [5; 7].
Снижение энергопотребления. Сигнал с небольшой высоты требует в разы меньшей мощности передатчика. Это означает снижение массы и энергопотребления аппарата, что особенно важно для малых спутников. Кроме того, уменьшается задержка сигнала, хотя для большинства задач разница между 250 км и 500 км не так критична [3].
Простота утилизации. Спутники на VLEO после окончания срока службы естественным образом тормозятся в атмосфере и сгорают в течение нескольких месяцев или лет, не оставляя космического мусора. Это важное преимущество в условиях растущей загруженности низких орбит [11].

Проблемы, с которыми сталкиваются разработчики

Главная проблема VLEO — аэродинамическое торможение. На высоте 200 км плотность атмосферы хоть и мала по земным меркам, но достаточна, чтобы за несколько месяцев свести с орбиты спутник без двигателя [2; 7]. Для сравнения: на 500 км аппарат может летать десятилетиями, на 300 км — годы, а на 200 км срок существования исчисляется неделями или месяцами [12].

Вторая трудность — нагрев от трения о разреженный воздух. При скорости 7,8 км/с даже очень разреженная атмосфера вызывает заметный аэродинамический нагрев поверхности. Для длительной работы требуются либо специальные теплозащитные покрытия, либо продуманная конструкция, минимизирующая лобовое сопротивление [11].

Третья проблема — атомарный кислород. На таких высотах кислород находится преимущественно в атомарной форме и обладает высокой химической активностью. Он разрушает многие полимерные материалы, включая некоторые типы пластиков и защитных покрытий, что требует тщательного подбора материалов для корпусов и внешних элементов [10].

Наконец, управление ориентацией усложняется из-за аэродинамических моментов. Разреженная атмосфера создаёт небольшие, но заметные силы, стремящиеся развернуть аппарат определённым образом. Это приходится компенсировать работой двигателей или маховиков, расходуя энергию и ресурс системы управления [7].

Российские разработки для сверхнизких орбит

Тема VLEO активно исследуется в России. В январе 2026 года «Московский комсомолец» сообщил о разработке учёными МГУ решений для полётов на ультранизких орбитах (120–250 км). Речь идёт об электрореактивных двигателях малой тяги, способных компенсировать атмосферное торможение, и о специальных покрытиях, защищающих аппараты от атомарного кислорода [2].

Интерес к этому диапазону высот проявляют и другие организации. В Самарском университете ведутся работы по расчёту тепловых режимов аппаратов, работающих в условиях VLEO, и по выбору оптимальных материалов для печатных плат и корпусов [7; 10].

В поручениях президента по развитию космической отрасли, озвученных в 2025 году, также упоминается необходимость освоения сверхнизких орбит в рамках программы «Сфера» [4; 9]. Хотя конкретные сроки и проекты пока не разглашаются, направление признано перспективным.

Мировой опыт

Наибольший опыт в создании аппаратов для VLEO накоплен в Европе. Ещё в конце 2000‑х годов ЕКА (Европейское космическое агентство) запустило проект GOCE (Gravity Field and Steady-State Ocean Circulation Explorer). Этот спутник проработал на высоте около 260 км более четырёх лет, имея ионный двигатель, постоянно компенсировавший торможение [11].

В последние годы интерес к VLEO проявляют и коммерческие компании. Проекты разведки полезных ископаемых, мониторинга чрезвычайных ситуаций, высокодетальной съёмки — потенциальные заказчики таких аппаратов. Появляются стартапы, предлагающие платформы для работы на высотах 200–300 км с длительным сроком активного существования [8; 11].

Освоение VLEO глазами производителей электроники

Если аппараты будут регулярно летать на сверхнизких орбитах, требования к электронике могут несколько измениться. С одной стороны, радиационная нагрузка на таких высотах меньше, чем на 500 км и выше, поскольку они лежат ниже радиационных поясов и Южно-Атлантической аномалии. Это позволяет использовать не столь дорогие компоненты, что особенно важно для коммерческих проектов [13].

С другой стороны, аэродинамический нагрев и вибрации из-за постоянно работающего двигателя создают дополнительные механические и термические нагрузки. Это должно учитываться в конструкции электронных модулей. Могут потребоваться более массивные теплоотводы, иные способы крепления плат, специальные покрытия, стойкие к атомарному кислороду [10].

Кроме того, сам факт наличия двигательной установки, работающей практически непрерывно, предъявляет специальные требования к системе электропитания. Мощные преобразователи, управление разрядом аккумуляторов, распределение энергии — всё это должно быть спроектировано с учётом длительной работы двигателя [6].

Говоря о двигателях, следует отметить, что электрореактивные двигатели малой тяги, способные компенсировать атмосферное торможение на высотах 200–250 км, являются одним из перспективных направлений, в котором активно ведутся разработки как в России, так и за рубежом. Такие двигатели требуют эффективных систем электропитания и управления, что создаёт дополнительные задачи для разработчиков силовой электроники [2; 11].

Заключение

Освоение сверхнизких орбит (120–300 км) добавляет новые вызовы: аэродинамический нагрев, атомарный кислород, необходимость компенсации торможения двигателями. Безусловно, это потребует адаптации и электронных модулей, и конструктивов [2; 11], но в то же время — откроет новые возможности, такие как лучшее разрешение съёмки, меньшие требуемые мощности передатчиков, естественная утилизация после завершения миссии.

Дополнение

Таблица Общие требования к электронике для спутников

Параметр	Требование	Инженерные решения	Источники
Радиационная стойкость	Работоспособность при накоплении дозы и защита от одиночных сбоев	Радиационно-стойкие компоненты (RH), ECC-память, троирование, локальное экранирование	[10], [13]
Термоциклирование	Выдерживать 20–40 тыс. циклов от –150°C до +120°C	Согласование КТР материалов, пластичные припои, полиимидные и керамические подложки	[1], [7], [10]
Вакуум и тепловыделение	Отвод тепла без конвекции, отсутствие газовыделения	Теплоотвод через плату и корпус, тепловые трубки, компаунды с низкой летучестью	[7], [10], [14]
Вибро- и ударопрочность	Сохранение работоспособности при выведении	Надёжный монтаж BGA/QFN, заливка, виброиспытания	[12], [13]
Ресурс без обслуживания	5–10 лет автономной работы	Повышенные требования ко всем компонентам, резервирование, многоступенчатый контроль	[3], [8]
Электромагнитная совместимость	Отсутствие взаимных помех бортовой аппаратуры, работа в условиях плотной компоновки	Экранирование, фильтрация по цепям питания, развязка цифровых и аналоговых земель, соблюдение рекомендаций ITU-T K.157	[15]
Воспроизводимость параметров	Минимальный разброс характеристик от платы к плате в серийном производстве	Контроль импеданса, стабильность диэлектрических материалов от партии к партии, управление технологическими допусками	[16]
Нормативные требования	Соблюдение ГОСТов для ЭКБ и аппаратуры космического назначения	Входной контроль по ГОСТ 24297, испытания, верификация правильности применения компонентов	[17]

Список источников

GEO, HEO, MEO и LEO. — Текст : электронный // Компьютерра : [сайт]. — 1999. — 19 октября. — URL: https://old.computerra.ru/1999/320/196002/ (дата обращения: 07.03.2026).
Российские ученые нашли решение для полетов спутников на ультранизких околоземных орбитах. — Текст : электронный // Московский комсомолец : [сайт]. — 2026. — 27 января. — URL: https://www.mk.ru/science/2026/01/27/rossiyskie-uchenye-nashli-reshenie-dlya-poletov-sputnikov-na-ultranizkikh-okolozemnykh-orbitakh.html (дата обращения: 07.03.2026).
Пехтерев С. Низкоорбитальные спутниковые группировки — новое явление на рынке связи / С. Пехтерев. — Текст : электронный // Cableman : [сайт]. — 2018. — 5 декабря. — URL: https://www.cableman.ru/article/nizkoorbitalnye-sputnikovye-gruppirovki-novoe-yavlenie-na-rynke-svyazi (дата обращения: 07.03.2026).
Роскосмос планирует за два года удвоить низкоорбитальную спутниковую группировку. — Текст : электронный // РИА Новости : [сайт]. — 2025. — 15 ноября. — URL: https://ria.ru/20251115/roskosmos-1998723456.html (дата обращения: 07.03.2026).
Ткаченко И. С. Формирование требований к сверхнизкоорбитальному малому космическому аппарату дистанционного зондирования Земли / И. С. Ткаченко, М. А. Иванушкин, В. В. Майоров [и др.]. — Текст : электронный // Двадцать третья международная конференция «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса» : [сайт]. — 2025. — URL: http://conf.rse.geosmis.ru/thesisshow.aspx?page=338&thesis=11018 (дата обращения: 07.03.2026).
Обзор проектов LEO/MEO. — Текст : электронный // AltegroSky : [сайт]. — 2019. — URL: https://altegrosky.ru/media/satellite-industry-outlook/leo-meo-constellations/ (дата обращения: 07.03.2026).
Белоконов И. В. Методика выбора параметров орбит малых космических аппаратов дистанционного зондирования Земли / И. В. Белоконов, А. В. Кащеев, А. В. Крамлих // Известия Самарского научного центра РАН. — 2020. — Т. 22, № 6. — С. 42–51. — URL: https://www.ssc.smr.ru/media/journals/izvestia/2020/2020_6_42_51.pdf (дата обращения: 07.03.2026).
Эволюция низкоорбитальных аппаратов для систем ШПД. — Текст : электронный // AltegroSky : [сайт]. — 2024. — URL: https://altegrosky.ru/media/satellite-industry-outlook/evolyutsiya-nizkoorbitalnykh-apparatov-dlya-sistem-shpd/ (дата обращения: 07.03.2026).
Мишустин: РФ выделит 4,4 трлн рублей на обновленный нацпроект по космосу. — Текст : электронный // ТАСС : [сайт]. — 2025. — 6 июня. — URL: https://tass.ru/ekonomika/24160403 (дата обращения: 07.03.2026).
Кутурин В. А. Теплоотводящие конструктивы радиоэлектронной аппаратуры, работающей в условиях вакуума / В. А. Кутурин, И. Ю. Шумских // Актуальные проблемы радиоэлектроники и телекоммуникаций : материалы Всерос. науч.-техн. конф. (г. Самара, 23–26 апр. 2024 г.) / Самар. нац. исслед. ун-т им. С. П. Королёва. — Самара, 2024. — С. 142–143. — URL: http://repo.ssau.ru/handle/Aktualnye-problemy-radioelektroniki-i-telekommunikacii/Teplootvodyashie-konstruktivy-radioelektronnoi-apparatury-rabotaushei-v-usloviyah-vakuuma-109691 (дата обращения: 07.03.2026).
Сверхнизкие орбиты. — Текст : электронный // Коммерсантъ : [сайт]. — 2024. — 13 марта. — URL: https://www.kommersant.ru/doc/6559936 (дата обращения: 07.03.2026).
Классификация околоземных орбит. — Текст : электронный // Universe Space Tech : [сайт]. — 2020. — 30 января. — URL: https://universemagazine.com/ru/klassyfykaczyya-okolozemnyh-orbyt/ (дата обращения: 07.03.2026).
Патент № 2403692. Модуль радиоэлектронной аппаратуры с гипертеплопроводящим основанием. — Текст : электронный // PatentDB.ru : [сайт]. — 2019. — 31 июля. — URL: https://patentdb.ru/patent/2403692 (дата обращения: 07.03.2026).
Ячменникова Н. Рекордная серия: Россия осуществила 151 безаварийный пуск ракет-носителей подряд / Наталия Ячменникова. — Текст : электронный // Российская газета : [сайт]. — 2026. — 2 января. — URL: https://rg.ru/2026/01/02/rekordnaia-seriia-rossiia-osushchestvila-151-bezavarijnyj-pusk-raket-nositelej-podriad.html (дата обращения: 07.03.2026).
Рекомендация МСЭ-Т K.157 (08/2024). Электромагнитная совместимость оборудования спутниковой связи. — Текст : электронный // Сайт Международного союза электросвязи. — URL: https://www.itu.int/rec/T-REC-K.157/ (дата обращения: 07.03.2026).
ГОСТ Р 72069-2025. Платы печатные. Общие технические условия. — Введ. 2025-08-01. — М. : ФГБУ «Институт стандартизации», 2025. — URL: https://protect.gost.ru/document1.aspx?control=31&baseC=6&page=1&month=8&year=-1&search=&id=266983 (дата обращения: 07.03.2026).
ГОСТ Р 72065-2025. Электронная компонентная база для ракетно-космической техники. Порядок выбора, применения и испытаний. — Введ. 2025-09-01. — М. : Российский институт стандартизации, 2025. — URL: https://protect.gost.ru/ (дата обращения: 07.03.2026).
ГОСТ Р 54849-2011 (IPC-SM-840E). Маска паяльная защитная для печатных плат. — Введ. 2012-07-01. — М. : Стандартинформ, 2012. — URL: https://protect.gost.ru/document.aspx?control=7&id=266488 (дата обращения: 07.03.2026).
ГОСТ Р 56427-2022. Пайка электронных модулей. Автоматизированный смешанный и поверхностный монтаж. — Введ. 2023-01-01. — М. : Российский институт стандартизации, 2022. — URL: https://protect.gost.ru/ (дата обращения: 07.03.2026).
ГОСТ 20.57.406. Изделия электронной техники. Методы испытаний. — Введ. 1989-01-01. — М. : Стандартинформ, 2005. — URL: https://protect.gost.ru/ (дата обращения: 07.03.2026).