Студенты и аспиранты Самарского национального исследовательского университета им. Королёва, участники клуба "Космический градиент" (*), разработают учебно-образовательный конструктор для самостоятельной сборки пикоспутника (**) - космического аппарата, весящего менее одного килограмма и сопоставимого по размерам с обычной полулитровой алюминиевой банкой из-под прохладительных напитков. Главная цель этого конструктора - научить студентов и школьников практическим навыкам космического программирования - создания программного обеспечения для систем и датчиков космических аппаратов. Данный проект "спутника из коробки" стал победителем конкурса программы "УМНИК" и получил финансовую поддержку Фонда содействия инновациям (***).
Фото: Самарский университет
- Разрабатываемый конструктор должен стать отечественной платформой для космических аппаратов пикокласса - массой до 1 кг. Несмотря на небольшие габариты - всего 10 см в высоту и по 5 см в длину и ширину, данный пикоспутник будет оснащен полным набором бортовых систем, отвечающих за базовое функционирование аппарата. На его борту мы также предусмотрим свободное место под полезную нагрузку пользователя. Это будет самый настоящий, хоть и маленький, спутник, который можно даже будет запустить, однако главная его задача - учебно-образовательная: научить учащихся старших классов и студентов профильных вузов программировать в космической сфере, то есть писать программное обеспечение для космических аппаратов, - рассказал руководитель клуба молодежного аэрокосмического приборостроения "Космический градиент" Самарского университета им. Королёва Алексей Кумарин.
Как отметил руководитель клуба, чем меньше весит спутник, тем дешевле его запустить в космос, поэтому аппараты пикокласса, несомненно, имеют перспективу. В настоящее время наиболее популярным форматом университетских и образовательных спутников является CubeSat - такой аппарат состоит из одного или двух-трех кубов размерами 10х10х10 см и весит обычно около 3 кг. Стоимость доставки и выведения на орбиту пока что по-прежнему остается очень высокой, и запуск обычного наноспутника формата CubeSat может обойтись в несколько десятков тысяч долларов.
- Запуск маленького спутника существенно дешевле и мы решили пойти по пути уменьшения размеров аппарата и, соответственно, его массы. За счет миниатюризации компонентов мы делаем начинку более компактной. По сравнению, например, со стандартным наноспутником CubeSat 2U, состоящим из двух кубов, наш пикоспутник по объему будет в восемь раз меньше, хотя и будет несколько уступать ему в функциональных возможностях, - сказал Алексей Кумарин.
Предлагаемый к самостоятельной сборке аппарат будет иметь форму прямоугольного параллелепипеда, состоящего из двух кубиков 5х5х5 см. Внутри корпуса, как полки в этажерке, устанавливаются готовые платы бортовых систем, кроме того, предусмотрено свободное место под дополнительные электронные платы - их разработают, соберут и запрограммируют пользователи конструктора согласно своим проектам и задачам. Концепция конструктора предполагает последовательное создание и развитие четырех версий пикоспутника - настольной, атмосферной, стратосферной и космической.
Фото: Самарский университет
- Настольная версия предназначена для тех, кто первый раз видит настоящий спутник. В настольном варианте будет минимум сложных систем, не будет, например, раскрывающихся солнечных панелей. Но во всем остальном это реальный космический аппарат, системы которого нужно будет программировать и проверять, как срабатывает написанный код, искать и исправлять ошибки. Несмотря на то, что настольный пикоспутник никуда не полетит, для связи с пользователями он будет оснащен радиопередатчиком, правда, очень малой мощности, большая ему в учебной аудитории ни к чему, - сказал Алексей Кумарин.
Атмосферный вариант пикоспутника посложнее, он с более мощным радиопередатчиком, и его можно будет запускать на высоту 1-2 км с помощью экспериментальных ракет, наподобие тех, что разрабатываются в студенческом конструкторском бюро RocketLAV (****) Самарского университета им. Королёва. На землю аппарат спустится с помощью парашюта.
Парашют понадобится и стратосферному варианту - для спуска с высоты 25-30 км, куда пикоспутник поднимется на стратостате. Для выведения на орбиту космической версии потребуется уже помощь космонавтов - такой маленький аппарат они смогут запустить с МКС в ручном режиме - просто выйдя с пикоспутником в открытый космос. Но это уже в отдаленной перспективе. Возможно, к тому времени для пикоспутников будут разработаны свои отдельные транспортно-пусковые контейнеры.
В зависимости от версии, пикоспутник оснастят различными датчиками - температуры, давления, ускорения, магнитного поля Земли. В качестве полезной нагрузки пользователи смогут установить свои датчики и приборы. При запуске нескольких или целого роя пикоспутников с соответствующей начинкой можно, например, проводить распределенные исследования в верхних слоях атмосферы, определять, как солнечный ветер влияет на магнитное поле Земли. С солнечным ветром связаны такие явления космической погоды, как магнитные бури и полярные сияния.
- Если заглядывать в будущее, то потенциально на таких аппаратах можно решать не только различные образовательные задачи, но и научные. Запустить пикоспутник в разы дешевле, чем CubeSat, и космический вариант аппарата могут использовать научные коллективы, которые хотели бы провести свой эксперимент в космосе, но не располагают достаточными финансовыми ресурсами для запуска аппаратов формата CubeSat, - отметил Алексей Кумарин.
В настоящее время уже завершена разработка настольной версии пикоспутника, с ее помощью любой желающий может начать учиться программированию в рамках курсов, организованных в университете при поддержке Фонда содействия развитию институтов гражданского общества в Приволжском федеральном округе. Более подробную информацию можно найти в соцсетях в группе клуба "Космический градиент". Атмосферный вариант пикоспутника планируется изготовить к концу года.
Справочно:
* Клуб молодежного аэрокосмического приборостроения "Космический градиент" основан в Самарском университете им. Королёва в 2019 году. На базе клуба реализуются студенческие научно-технические проекты. Основное поле деятельности "Космического градиента" - создание и проектирование с нуля атмосферных и стратосферных аппаратов, зондов, а также потенциально космических спутников нано- и пикокласса.
** Пикоспутниками называют космические аппараты массой от 100 граммов до 1 кг.
*** "УМНИК" (Участник Молодежного Научно-Инновационного Конкурса) - программа выявления и поддержки молодых ученых, стремящихся к самореализации через инновационную деятельность. "УМНИК" существует с 2007 года. За это время в ней приняли участие более 70 тысяч человек, свыше 12 тысяч стали победителями. Программа проводится по пяти направлениям. Победители программы получают финансирование в размере 500 тысяч рублей сроком на два года на развитие научно-инновационного проекта.
****СКБ RocketLAV - объединение студентов-энтузиастов, интересующихся ракетной техникой. Основная деятельность RocketLAV - проектирование и создание экспериментальных моделей ракет.
