Поиск - новости науки и техники

Космические кубики. Наноспутники полезны для учебы.

Самару вполне можно назвать столицей отечественных наноспутниковых технологий. К такому выводу пришли ученые, инженеры и специалисты космической отрасли на международном симпозиуме “RusNanoSat-2015”, который недавно состоялся в Самарском государственном аэрокосмическом университете. Организаторами мероприятия выступили СГАУ, АО “РКЦ “Прогресс”, Поволжское отделение Российской академии космонавтики им. К.Э.Циолковского.
О перспективах нового для России научного направления и задачах национальных исследовательских университетов в области проектирования, создания и использования наноспутников рассказывает заведующий межвузовской кафедрой космических исследований СГАУ профессор Игорь БЕЛОКОНОВ.

– Игорь Витальевич, как и у кого появилась идея заняться созданием студенческих наноспутников? На каком этапе сегодня находится это научное направление и чем оно привлекательно для наших вузов?
– Прежде всего, хочется остановиться на терминологии. Под термином “наноспутники” мировое космическое сообщество договорилось понимать космические аппараты, имеющие массу до 10 кг. Первый наноспутник в России был сделан организацией РНИИКП (ныне это ОАО “Российские космические системы”) и запущен в 2005 году с борта МКС космонавтом Толгатом Мусабаевым. В последнее время под наноспутниками все чаще понимаются КА стандарта CubeSat, имеющие унифицированное конструктивное решение в виде параллелепипеда с сечением в форме квадрата со стороной 10 см и длиной ребра, кратной 10 см.
До недавнего времени такие наноспутники у нас в стране не разрабатывались, хотя в мире их создается до сотни в год. Этому есть объяснение. Во-первых, предприятия Роскосмоса, которые изготавливают все университетские спутники, привыкли создавать – и достаточно долго – тяжелые крупногабаритные космические аппараты в рамках ведомственных стандартов из комплектующих, производимых внутри страны. Во-вторых, есть существенное отставание наших микромеханики и микроэлектроники от западных.
Первый запуск студенческого наноспутника, созданного от начала и до конца в СГАУ, планируется в конце 2015 года с космодрома “Восточный”. Это новое и перспективное для нас дело, ведь раньше в университете КА силами студентов и аспирантов не создавались, и мы очень горды, что наш первый наноспутник SamSat-218 предполагается запустить самарской ракетой с нового российского космодрома.
Новый мировой тренд – создание университетами наноспутников стандарта CubeSat – начал формироваться еще в 1999 году Калифорнийским политехническим и Стэнфордским университетами, а в 2003 году был запущен на орбиту первый “кубик”. Тогда были заложены стандарты наноспутников – геометрические и по массе.
Дешевизну таких спутников определяют не только небольшой размер и вес, но и такие условия стандартизации, как мелкосерийное производство обеспечивающих систем, унифицированный механический и электрический интерфейсы. Сегодня каждый университет может купить необходимый набор элементов в специализированных интернет-магазинах и собрать наноспутник, добавив в него свой блок или научную аппаратуру. Это чрезвычайно привлекательно для вузов, так как дает возможность широкому кругу молодежи приобщиться к космическим технологиям.
Разумеется, мы не могли остаться в стороне от нового тренда. Мы видим, насколько сильно развито это направление за рубежом. К тому же в области развития космической техники западные вузы перешли к новой форме образования, так называемому проектному обучению – в ходе конкретных проектов, реальных научных исследований, имеющих относительно короткие сроки реализации.
Здесь выгодно сочетаются два фактора: время обучения и стоимость проекта. Молодежь не любит долго ждать, ей хочется увидеть результат своей работы во время пребывания в стенах университета. И в рамках, например, магистерской программы, рассчитанной на два года, можно реально осуществить проект по созданию наноспутника, причем при относительно небольших финансовых затратах.
Можно сказать, что у этого нового направления были две главные предпосылки: необходимость перевода космического образования на новый качественный уровень и появившиеся возможности для развития микроэлектроники.
Сегодня наноспутники из разряда “игрушки” перешли в самостоятельную категорию космических аппаратов. И уже решают на орбите определенный круг полезных задач, например, мониторинг геофизических полей, сбор и передача на Землю данных о транспортных перевозках по воде и суше, получение снимков Земли из космоса.
– Над какими наноспутниками идет работа в вузе?
– Межвузовская кафедра космических исследований трудится над созданием двух наноспутников. Первый, упомянутый ранее SamSat-218, находится в лаборатории университета и будет готов к августу текущего года. Сейчас активно проводится комплекс испытаний его подсистем. При этом мы используем возможности созданного при финансовой поддержке администрации Самарской области Центра испытаний и комплексной отработки систем наноспутников, который оснащен современным оборудованием.
Второй спутник – SamSat-QB50 – готовится для участия в масштабном международном проекте под эгидой Института гидродинамики Теодора фон Кармана (Бельгия) и при финансовой поддержке Евросоюза. Задача проекта QB50 – построение и изучение пространственно-временной модели термосферы Земли – нижних слоев верхней атмосферы.
Уникальность этого проекта состоит в том, что все наноспутники создаются ведущими университетами мира. Мы вошли в число его участников в 2011 году и стали разрабатывать наноспутник SamSat-QB50, который победил в конкурсе. У нашего наноспутника есть особенность – изменяемая геометрия. Начальная форма имеет вид “двойного” кубика, а после выхода на орбиту он раздвигается и приобретает форму “тройного” кубика. Это делается для того, чтобы использовать аэродинамическую силу, которая заметно действует на этих высотах – порядка 380 км – для стабилизации продольной оси по вектору скорости полета.
Идея трансформации спутника и позволила нам выиграть конкурс на участие в международном проекте. В самом проекте участвуют 50 университетских КА из 27 стран. Некоторые страны в проекте представлены несколькими вузами, каждый из которых делает свой “кубик”. Например, у США – 4 спутника, у Франции – 5, а Китай является рекордсменом – 7! К сожалению, от России – только мы.
– Какие спутники будут участвовать в запуске с “Восточного”?
– К первому запуску с космодрома “Восточный” в Самаре готовят сразу два объекта. Первый – космический аппарат “Аист-2”, который сейчас разрабатывается специалистами РКЦ “Прогресс” при участии ученых и студентов СГАУ, второй – наноспутник SamSat-218, создающийся на межвузовской кафедре космических исследований. Университет уже изготовил и передал в РКЦ “Прогресс” шесть комплектов научной аппаратуры на “Аист-2”.
Межвузовская кафедра космических исследований также участвует и в проекте “Аист-2” – мы разработали и изготовили для этого спутника научную аппаратуру “Контакт-МКА”. В настоящее время она проходит входной контроль и испытания.
– Предполагается ли организация на базе СГАУ серийного производства наноспутников?
– Пока мы находимся в начале пути и ориентируемся в основном на зарубежные наработки. Приобретя необходимый опыт, мы постараемся не только реализовать идею проектного обучения для магистров и аспирантов, создавая каждый год по наноспутнику, но и осуществить коллективные проекты с привлечением российских и зарубежных университетов.
Сейчас мы создали хорошую основу для организации мелкосерийного производства наноспутников в рамках Самарского аэрокосмического кластера. Прорабатывается проект “Фабрика наноспутников”, отправной точкой которого будет Международная летняя космическая школа “Перспективные технологии и эксперименты в космосе”, проходящая ежегодно с 2003 года. Надеемся, что Минобрнауки, Роскосмос, Совет по космосу РАН поддержат эти усилия, которые позволят “заразить” молодежь космосом и не только решать кадровые проблемы космической промышленности, но и быстро отрабатывать новые технологии для космонавтики.
– А поддерживает ли эти начинания местная власть?
– Любой космический аппарат должен тестироваться, а после этого получить сертификат летной годности. Как я уже говорил, для этого на базе ГАУ Самарской области “Центр инновационного развития и кластерных инициатив” создан Центр испытаний и комплексной отработки систем наноспутников. Этот центр сформирован при непосредственном участии правительства Самарской области и находится на площадке кампуса СГАУ. В центре есть лаборатория исследования влияния факторов космического пространства, лаборатория тестирования систем управления движением наноспутников, лаборатория изготовления, сборки и тестирования электронных систем наноспутников, лаборатория исследования влияния динамики движения наноспутников на навигацию и связь, оснащенные современным испытательным оборудованием.
В этом году ожидается дооснащение лабораторий. Благодаря поддержке регионального правительства мы получили возможность отработать различные технологии по испытанию космических аппаратов и их систем. Отмечу, в России нет подобных центров испытаний именно для наноспутников. В этом плане Самара стала пионером и заняла лидерскую позицию.

На фото: Наноспутники; ЦИОН,  полуавтомат установки компонентов, инженер Денис Аваряскин; ЦИОН, Термовакуумная камера, инженер Зафар Гимранов

Беседу вел Дмитрий ПОПОВ
Фото пресс-службы СГАУ

Нет комментариев