Космічна Африка, частина 1. ПАР, SANSA і Dragonfly Aerospace

Уперше й єдиний раз представник Південної Африки побував у космосі 2002 року. Підприємець Марк Шаттлворт, який має громадянство ПАР і США, став тоді другим космічним туристом і перебував на МКС вісім днів. Революційні події у космічному просторі не надто часто торкаються Африканського континенту, хоча на його території функціонують понад два десятки агентств і дослідницьких центрів, що координують космічну діяльність в окремих країнах. Який внесок робить ПАР у розвиток космічних технологій на всьому континенті та які пов’язані з космосом компанії з цієї країни досягли світового успіху — читайте в нашому матеріалі.

Як ПАР стала африканським лідером у космічній сфері

Астрономічні дослідження в Південній Африці почалися понад 200 років тому. 1820 року було засновано Королівську обсерваторію на мисі Доброї Надії — першу на той час наукову установу в Африці, сьогодні відому як Південноафриканська астрономічна обсерваторія (SAAO). Багато років тому Південна Африка стала важливим місцем для отримання даних із супутників на орбіті Землі та за її межами. 1961 року NASA побудувало недалеко від Йоганнесбурга наземну станцію стеження Hartebeesthoek, яка зіграла неабияку роль у підтримці місій Apollo в 1960-х роках. Вона досі функціонує і зараз належить Південноафриканському національному дослідницькому фонду.

Після закінчення апартеїду, політики расової дискримінації, Південна Африка домоглася значного прогресу в галузі науки, технологій та інновацій. Створення 2010 року Південноафриканського національного космічного агентства (SANSA) збільшило масштаби космічної діяльності у країні та на континенті загалом, сприяло розвитку національної космічної програми і космічних технологій у державному та приватному секторах. Робота SANSA зосереджена переважно на моніторингу Землі й довкілля — це збирання й оброблення даних, що використовуються для стабільного функціонування навігаційних і телекомунікаційних систем, а також служб прогнозування погоди. Це стало можливим завдяки діяльності єдиного на континенті Центру попередження про космічну погоду, розташованого у Південній Африці. Дані, які він збирає, зокрема помічні і в оборонному секторі.

Шлях ПАР у розробці супутників почався із запуску 1999 року SunSat, призначеного для зондування Землі, експериментів з передачею даних радіозв’язку. Також його використовували з освітньою метою — над програмою працювало більше сотні студентів Стелленбошського університету. А 2009 року було запущено мікросупутник SumbandilaSat, відомий як ZASAT-002 — для спостереження за Землею, а саме для моніторингу та управління такими катастрофами, як повені, розливи нафти і пожежі в Південній Африці. Ці запуски стали ключовими етапами у формуванні досвіду в космічних запусках, і значною мірою сприяли розвитку супутникової інженерії у ПАР.

Наразі ПАР входить до п’ятірки африканських країн із найбільшою кількістю супутників. Станом на серпень 2024 року 13 із них були запущені саме Південною Африкою. Ще один супутник, радарний, планують вивести на орбіту у 2025-му. Він спеціалізуватиметься на безперервному дистанційному радіолокаційному зондуванні в реальному часі й охопить територію всього континенту. Супутник надасть оборонним і розвідувальним службам нові можливості стеження за регіоном, допоможе з контролем над стихійними лихами, моніторингом інфраструктури та врожаю. Загалом Південна Африка прагне того, щоб максимально використовувати власні космічні технології та мати можливість самостійно здійснювати запуски до кінця десятиліття.

Міжнародне партнерство ПАР у космічному секторі

ПАР бере участь у кількох міжнародних космічних наукових проєктах, зокрема розвиває партнерство з NASA, Європейським космічним агентством (ESA) і роскосмосом. Ця співпраця дає змогу країні брати участь у глобальних космічних місіях і паралельно нарощувати свій потенціал.

Історія взаємин NASA з ПАР не була простою. 1961 року Національне управління з аеронавтики і дослідження космічного простору США побудувало в Південній Африці станцію стеження за зондами, що вирушали для дослідження космосу за межі навколоземної орбіти — Deep Space Instrumentation Facility (DSIF). Але вже влітку 1971 року її було закрито через зростаючий міжнародний опір режиму апартеїду, в якому переважала біла меншість.

Наступний виток співпраці з NASA припав на 1999 рік, коли США допомогли ПАР із запуском супутника SunSat. Наразі партнерство з американцями розвивається в межах проєкту будівництва нової наземної станції далекого космосу в Матжиесфонтейні, що в провінції Західний Кейп. Цей об’єкт відіграватиме ключову роль у підтримці зв’язку для майбутніх американських місій Artemis на Місяць і Марс. Південна Африка є четвертою країною після США, Австралії та Іспанії, яка розмістила у себе наземну станцію далекого космосу. Розташування, клімат та інфраструктура зробили Матжиесфонтейн ідеальним місцем для антени, яка забезпечуватиме практично безперервний зв’язок між Землею та астронавтами на борту космічного корабля.

Паралельно ПАР налагоджує взаємодію з Китаєм: у серпні 2023 року голова КНР Сі Цзіньпін підписав дві угоди з Південною Африкою про співробітництво в космічних проєктах. Одна з угод стосувалася пілотованих космічних польотів, а інша залучила ПАР до команди для зведення запланованої Китаєм і росією Міжнародної місячної дослідницької станції.

Крім США і Китаю, Південна Африка розвиває партнерські відносини з ESA. А 2024 року SANSA стало 28-м регіональним офісом підтримки UN-SPIDER — Платформи космічної інформації для попередження й ліквідації надзвичайних ситуацій та екстреного реагування. Це партнерство підвищить рівень керованості надзвичайними ситуаціями та скоротить час реагування на них за допомогою даних, отриманих під час дослідження космосу.

Перші випробування корисного навантаження на суборбітальній зондувальній ракеті

У грудні 2024 року відбулася знакова подія для аерокосмічного сектора ПАР — SANSA успішно випробувало своє спеціалізоване корисне навантаження на суборбітальній зондувальній ракеті, запущеній зі щойно побудованого порталу випробувального полігону Denel Overberg в Арністоні. Корисне навантаження, розроблене SANSA спільно з Чеським технічним університетом, вимірювало магнітне поле Землі під час польоту тривалістю близько 400 секунд. Система телеметрії SANSA успішно передала магнітні та польотні дані в реальному часі — вони допоможуть ПАР у подальшому проводити подібні дослідження та зміцнювати свої позиції у світовому науковому співтоваристві.

Новий ракетний портал запрацював 3 грудня 2024 року. Він послужить для підтримки аерокосмічних проєктів наступного покоління, дасть змогу запускати суборбітальні ракети, випробовувати і готувати передові ракетні системи, і загалом сприятиме розвитку дослідницької діяльності. Випробування порталу і ракети пройшли успішно: вона подолала заплановану відстань, а вдосконалений магнітометр AMR разом із системою акселерометрів, гіроскопів і телеметричних систем зібрали точні дані про магнітне поле Землі.

У ПАР запрацює один із двох революційних телескопів у світі

Обсерваторія SКАО (Square Kilometre Array Observatory) може влаштувати революцію в астрономії та стимулювати розвиток суміжних галузей — астрофізики та космології. Цей проєкт буде розгорнуто на базі нового покоління радіотелескопів, об’єднаних у величезні масиви. Радіотарілки й антени розміщуються одразу на двох континентах — африканському й австралійському, що переводить проєкт у статус міжнародного. До речі, свою назву Square Kilometre Array отримав з огляду на плани використовувати тільки антени й тарілки з ефективною площею в 1 км², але внаслідок нестачі фінансування цей задум так і не було реалізовано.

Скупчення зі 197 антен у Південній Африці, що отримало назву SKA-Mid, вестиме спостереження на радіочастотах від 350 МГц до 15,4 ГГц, відстань між окремими антенами сягне 150 км, а загальна ефективна площа їхнього покриття становитиме 33 тис. км². Найбільші тарілки будуть встановлені в регіоні Кару. Пізніше, у міру розширення базової лінії, антени планують розміщувати і в сусідніх країнах — наприклад, у Ботсвані, Гані, Кенії та на Мадагаскарі.

Після завершення будівництва SКАО стане найпотужнішим із подібних інструментів у світі. Наукові дослідження, у яких він буде задіяний, мають розпочатися у 2028-2029 роках, однак дату можуть перенести. А поки що пропонуємо вашій увазі один із промоматеріалів, присвячених цьому масштабному проєкту:

Розвиток приватного космічного сектора в ПАР

Зараз на Африканському континенті період розквіту NewSpace, в якому вже працюють більше 500 компаній. З них понад 30 великих компаній і стартапів зосереджені в Південній Африці.

Термін NewSpace описує новий тип комерційних компаній у космосі та характеризує сучасну хвилю комерціалізації і приватизації космічної галузі. У NewSpace ключову роль відіграє приватний сектор, у якому розробляють, виробляють і експлуатують космічні технології спільно з національними космічними агентствами.

Продовжує розширюватися досить розвинений у цій частині континенту сегмент дистанційного зондування і спостереження Землі, оскільки зростають потреби в моніторингу клімату для реалізації технологій точного землеробства. А розвиток сфери послуг GNSS, супутникової системи навігації, стимулює попит на інтелектуальні інфраструктурні додатки.

Першопрохідником у сфері космічних запусків у Південній Африці стала компанія PyraLink Aerospace — зараз вона займається проєктуванням і експлуатацією ракет-носіїв, здатних виводити на орбіту супутники. А найуспішніші з південноафриканських космічних компаній — Dragonfly Aerospace, NewSpace Systems, Cubespace та Simera Sense — залучили великі інвестиції, створили нові робочі місця та продовжують стимулювати розвиток приватного аерокосмічного сектора.

Dragonfly Aerospace — лідер космічних інновацій у Південній Африці

Одна з найбільших приватних космічних компаній ПАР зі штаб-квартирою в технопарку Стелленбош, що поблизу Кейптауна, пропонує комерційні супутникові рішення і передові інженерні послуги, включно з розробленням корисного навантаження та операційних рішень з використанням космічних і суміжних з ними технологій. Компанію заснували 2019 року п’ятеро інженерів на чолі з Браяном Діном. Спочатку вони планували налагодити масове виробництво супутників і корисних навантажень для малих і мікросупутників. Сьогодні ж їхнє дітище більше відоме своїми системами візуалізації, які роблять із супутників якісні зображення з поліпшеною роздільною здатністю. Аерокосмічним інженерам добре відома ця продукція для мікросупутників CubeSat: Gecko imager, Mantis imager, Chameleon тощо. 

Обрана стратегія розвитку цілком виправдана: експерти з Euroconsult прогнозують, що до 2029 року глобальний ринок даних і послуг зі спостереження за Землею сягне $8 млрд. Крім того, до кінця десятиліття близько 50 нових космічних компаній планують запустити понад 1800 малих (вагою менше 50 кг) супутників для стеження за Землею.

Dragonfly Aerospace активно співпрацює з міжнародними партнерами, і в лютому 2022-го оголосила про партнерство з Управлінням національної розвідки уряду Австралії (ONI). У межах цього проєкту компанія представила високопродуктивну камеру Gecko для супутника, задіяного у випробуваннях технологій машинного навчання на борту. Це відкрило можливість для подальшого використання малих супутників з метою поліпшення процесу збирання та обробки даних.

“Камера й оптична система Gecko від Dragonfly Aerospace підвищать можливості отримання зображень із супутника та покращать якість зображень, що відправляються назад в ONI“, — повідомив Браян Дін, CEO Dragonfly Aerospace.

Цією ж камерою, але вже встановленою на супутник LICIACube, NASA скористалося під час своєї місії DART (Double Asteroid Redirection Test) у 2022 році. Це був перший в історії успішний проєкт, коли люди навмисне змінили траєкторію руху небесного об’єкта. Тоді камера Gecko зуміла зафіксувати зіткнення зонда DART з астероїдом Діморфом і надала корисні дані для оцінки можливості зміни орбіти астероїда.

На початку 2023 року Dragonfly Aerospace відправила свій перший супутник EOS SAT-1 для отримання зображень на борту ракети SpaceX у межах місії Transporter-6. EOS SAT-1 став одним із двох серед 114 супутників, запущених різними компаніями, та першим українським приватним супутником у космосі. Оснащений одразу двома високоточними камерами DragonEye, цей апарат зібрав із поверхні Землі дані для прийняття обґрунтованих рішень у сільському господарстві.

Наступною важливою віхою історії Dragonfly Aerospace стала розробка лінійки космічних компонентів COTS та ITAR-Free, які відповідали стандартам ECSS Європейського космічного агентства. У серпні 2024 року виробник повідомив, що вони досягли рівня технологічної готовності 9 (TRL 9), що підтверджує їхню стабільну роботу та високу продуктивність у найскладніших космічних умовах. Компоненти нової лінійки можуть бути інтегровані у різні космічні місії.

А в січні 2025 року Dragonfly Aerospace оголосила про початок партнерства з австралійською компанією зі спостереження за Землею LatConnect 60. Вона отримає три новітні тепловізори Chameleon SWIR (короткохвильовий інфрачервоний) для свого майбутнього супутникового угруповання SWIRSAT, яке, ймовірно, буде запущене 2026-го. Ця співпраця дасть змогу збільшити масштаби спостереження за Землею і потенційно принесе користь різним галузям промисловості завдяки можливості збирати точні геопросторові дані.

Південна Африка стабільно тримається на передньому плані космічних технологій, але інші країни континенту теж розвивають свої космічні програми, нехай і не такими темпами. Про те, який сьогодні вигляд має космічна галузь Африки, і які ще держави претендують на місце в списку тих, хто просуває космічні технології на континенті, читайте в другій частині нашої статті.