Китай создал уникальный спутник который США безуспешно пытаются построить уже несколько десятилетий

Новое исследование китайских учёных раскрыло технологию, лежащую в основе единственного в мире радиолокационного спутника наблюдения, работающего на геостационарной орбите. Аппарат Ludi Tance-4 01 использует полупроводники на основе нитрида галлия в качестве ключевого элемента своей радиолокационной системы, что позволяет ему вести постоянное наблюдение за огромной территорией Земли.

Исследование было опубликовано в китайском журнале Journal of Microwaves специалистами Национальной ключевой лаборатории космической микроволновой связи и Сианьского института космических радиотехнологий. Спутник Ludi Tance-4 01 был запущен в августе 2023 года и находится на высоте около 36 000 километров над поверхностью Земли, оставаясь постоянно над одной и той же географической точкой.

С этой орбиты аппарат обеспечивает непрерывное радиолокационное покрытие Азиатско-Тихоокеанского региона и наблюдает примерно за третью поверхности Земли. Разрешение спутника составляет около 20 метров, а радиолокационная система способна работать круглосуточно и при любых погодных условиях.

Уникальные возможности спутника во многом связаны с использованием нитрида галлия, или GaN, — материала, который считается одним из важнейших компонентов современных мощных микроволновых систем. Радиолокационные спутники на низкой околоземной орбите обычно находятся на высоте около 600 километров, тогда как геостационарный аппарат работает примерно в 60 раз дальше от поверхности Земли.

Поскольку интенсивность радиосигнала уменьшается пропорционально квадрату расстояния, спутнику на геостационарной орбите требуется значительно большая мощность передатчика, чтобы получить сопоставимые возможности радиолокационной съёмки. Именно здесь нитрид галлия даёт важное преимущество, поскольку способен выдерживать значительно более высокие уровни мощности на единицу площади по сравнению с традиционными кремниевыми или арсенид-галлиевыми полупроводниками и при этом сохраняет высокую эффективность на микроволновых частотах.

Радар спутника построен на активной фазированной антенной решётке AESA и использует новую технологию объединения лучей, при которой несколько микроволновых сигналов синтезируются непосредственно в процессе работы системы. Это позволяет сохранять стабильные характеристики радиолокатора на огромном расстоянии от Земли.

Без высокой эффективности нитрида галлия энергетический бюджет подобной системы, вероятно, сделал бы её создание практически невозможным. Материал позволяет получить необходимую мощность при ограниченных возможностях космического аппарата и одновременно снизить потери энергии.

США также переходят на использование радиолокационных систем на основе нитрида галлия, в том числе при модернизации радара истребителей F-35. Однако эта программа уже на несколько лет отстаёт от первоначального графика, частично из-за проблем с цепочками поставок.

Китай при этом контролирует более 95 процентов мирового производства первичного галлия. Этот металл практически не добывается самостоятельно, а извлекается как побочный продукт производства алюминия. Поскольку Китай является крупнейшим производителем алюминия в мире, на его долю приходится подавляющая часть глобального производства галлия.

В августе 2023 года, в тот же месяц, когда был запущен Ludi Tance-4 01, Китай ввёл ограничения на экспорт галлия. Нитрид галлия используется не только в космических радиолокационных системах, но и в радарах с активными фазированными антенными решётками, системах радиоэлектронной борьбы, базовых станциях связи 5G и 6G, а также в перспективных оборонных платформах.

Геологическая служба США включила галлий в список критически важных минералов, поставки которых находятся под угрозой. Зависимость Пентагона от нитрида галлия для современных радиолокационных и коммуникационных систем рассматривается как потенциальная стратегическая уязвимость. Попытки создать альтернативные цепочки поставок в Германии, Австралии и Японии пока находятся на ранних стадиях.

Ludi Tance-4 01 считается первым и пока единственным в мире геостационарным спутником с радиолокатором с синтезированной апертурой. Это подтверждалось анализом Центра стратегических и международных исследований, опубликованным в 2024 году.

Китай заявляет, что спутник используется в гражданских целях, включая ликвидацию последствий стихийных бедствий, метеорологические наблюдения и мониторинг сельскохозяйственных территорий. Однако американские военные аналитики оценивают возможности аппарата иначе.

Американские радиолокационные спутники дистанционного зондирования в настоящее время в основном работают на низкой околоземной орбите, из-за чего каждый конкретный район Земли может попадать в зону их наблюдения лишь несколько раз в сутки. Геостационарный Ludi Tance-4 01 способен постоянно оставаться над одним и тем же регионом и практически не терять его из поля зрения.