В создании малых космических аппаратов (или МКА, как их называют специалисты) сегодня заинтересованы во всем мире: их производство не так затратно, как в случае с большими спутниками, а "отдача" велика. С помощью МКА можно обеспечить оперативный мониторинг Земли, опробовать новые технологии и снизить в целом стоимость космических миссий. Свой вклад в освоение космоса вносят сотрудники, аспиранты и студенты Самарского университета им. Королёва, разрабатывающие собственную группировку спутников.
Миниатюрные и полезные
Благодаря небольшим габаритам МКА можно запускать по нескольку аппаратов на одной ракете, что наделяет их большим преимуществом и расширяет возможности. Если с 1957 по 2012 год количество спутников, запускаемых в разных странах в космическое пространство, составляло около 150 аппаратов в год, то в последнее десятилетие многократно выросло – в десятки и даже сотни раз. По данным Минэкономразвития РФ, в 2019 году эта цифра увеличилась до 600 экземпляров, в 2020-м – до 1200, а в 2024-м – до 2600. Ученые нашей страны активно работают в этом направлении, и в этом их поддерживают государство и крупнейшие компании: до 2030 года на развитие космических систем будет выделен 481 млрд рублей. Стремление к миниатюризации демонстрируют все без исключения разработчики.
"По статистике, доля именно малых аппаратов, запускаемых в космос, за последние два года достигла 97-98 процентов от общего числа, – констатирует Иван Ткаченко, доктор технических наук, заместитель ректора, директор Института авиационной и ракетно-космической техники, директор Передовой инженерной аэрокосмической школы Самарского университета им. Королёва. – МКА не заменяют большие, тяжелые и многофункциональные спутники, но у них есть своя ниша, свой функционал и свои потребители, что определяет взрывной рост их разработок и производства".
В самарском профильном университете работа над такими космическими аппаратами началась в 2006 году. Сотрудники, аспиранты и студенты в сотрудничестве с молодыми специалистами АО "РКЦ "Прогресс" сконструировали "АИСТ", положив начало целой серии МКА. Первый летный экземпляр весом 50 кг (с адаптером) был запущен 19 апреля 2013 года с космодрома Байконур в составе космического аппарата "Бион-М" №1 попутным грузом. Уже 21 апреля он успешно отстыковался и перешел на собственную орбиту – такую схему запуска до тех пор никто в мире не применял.
Спустя несколько месяцев, 28 декабря 2013 года, с космодрома Плесецк во время первого пуска новой ракеты-носителя легкого класса "Союз-2.1в" на полярную орбиту был выведен технологический экземпляр "АИСТа". На борту обоих спутников специалисты установили научную аппаратуру "МАГКОМ" (магнитная компенсация микроускорений) и "МЕТЕОР" (анализ космических микрочастиц), разработанную в университете.
В августе 2015 года АО "РКЦ "Прогресс" передало управление обоими аппаратами созданному в вузе Наземному комплексу управления МКА для работы с орбитальной группировкой. При установленном сроке активного существования аппарата в три года летный экземпляр передавал телеметрическую информацию 11 лет, технологический – более девяти при назначенном ресурсе в один год.
Еще один успешный результат взаимодействия университета и предприятия – МКА дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) "АИСТ-2Д" (демонстратор технологий) массой 530 кг. Он был выведен на целевую орбиту 28 апреля 2016 года во время первого пуска с нового российского космодрома Восточный в присутствии президента РФ Владимира Путина. МКА завершил работу 16 апреля 2024 года, срок его службы достиг почти восьми лет вместо отведенных трех, а площадь отснятой им поверхности Земли составила 93 млн кв. км. Все эти годы, в том числе благодаря последующим запускам новых моделей, образовательный процесс выстраивается на основе реальных данных. Прикладная и фундаментальная наука развиваются, опираясь на собственный опыт ученых по приему и обработке информации с университетских МКА.
Управляемые юниты
Тогда же, в 2016 году, вместе с "АИСТом-2Д" был запущен кубсат SamSat-218Д, разработанный и изготовленный в университете. Этот микроспутник в форме параллелепипеда состоит из трех кубов (юнитов) размером 10 × 10 × 10 см и позволяет тестировать новые технические подходы, а универсальный размер – снизить себестоимость для решения научных задач. За десять лет ученые Самарского университета им. Королёва полностью спроектировали несколько таких аппаратов, не покупая никаких бортовых систем, и наладили полный замкнутый цикл собственного производства. Работа с собственным продуктом и знание его особенностей позволяют контролировать поведение приборов даже в нештатных ситуациях.
В июне 2023 года на круговую орбиту высотой 550 км был запущен университетский кубсат – спутник SamSat-ION, созданный на новой уникальной платформе вуза в ноябре 2024 года – улучшенная версия первого аппарата с обновленной версией программного обеспечения и улучшенной системой электропитания "СамСат-Ионосфера". Трехъюнитовый кубсат размером 10 × 10 × 30 см получает данные о состоянии ионосферы и магнитосферы Земли, которые можно использовать для прогнозирования перебоев связи и повышения точности работы навигационных систем.
На очереди в 2026 году – запуск очередного наноспутника "СамСат-Орион", назначение которого – изучение нижней ионосферы методом низкоорбитальной радиотомографии с использованием научной аппаратуры, созданной в институте космических исследований Российской академии наук. В перспективе спутники, разработанные самарскими учеными, сформируют группировку для исследований в интересах Росгидромета – ресурсов университетской лаборатории достаточно, чтобы создавать до десяти таких спутников ежегодно.
Первые в стране
Работа над новыми аппаратами семейства "АИСТ" продолжается. В 2025 году с космодрома Восточный были запущены два МКА "АИСТ-2Т" для стереоскопической съемки поверхности Земли, созданные АО "РКЦ "Прогресс" на платформе "АИСТ-2Д". Вместе с ними на орбиту отправился 16-юнитовый кубсат "АИСТ-СТ", созданный учеными Самарского университета совместно со специалистами ООО "Специальный технологический центр" (Санкт-Петербург). Он будет вести мониторинг поверхности Земли независимо от освещенности и метеоусловий. С его помощью, в частности, можно будет из космоса определять толщину льда при прокладке маршрутов ледоколов в Арктике и Антарктике.
"АИСТ-СТ" стал первым в России сверхмалым аппаратом с радиолокационным оборудованием, – подчеркивает Иван Ткаченко. – До этого момента в такой ограниченный габаритами объем "вписаться" с радиолокационной аппаратурой не удавалось. Поэтому мы сейчас с нетерпением ждем первых результатов по включению целевой аппаратуры, чтобы получать изображения. Задачу такого мониторинга в стране решают всего два-три аппарата. Эта информация очень актуальна и востребована, поскольку никаким другим способом, особенно в осенне-зимний период, когда поверхность Земли часто покрыта облаками, ее не получить".
Кроме того, на борту спутника специалисты университета проведут дистанционный эксперимент по взвешиванию космической пыли. Для этого студенты и молодые ученые университета разработали специальный модуль для измерения степени загрязнения внешней поверхности аппарата в результате воздействия собственной атмосферы, образующейся в условиях космоса. Это поможет улучшить качество работы оптического и радиолокационного оборудования для МКА будущих миссий.
"На аппарате установлены две полезные нагрузки – они являются основными устройствами, ради которых запускается космический аппарат, – рассказывает Максим Иванушкин, ассистент кафедры космического машиностроения имени генерального конструктора Д.И. Козлова Самарского университета им. Королёва. – Первая – это радиолокатор, работающий в X-диапазоне частот (от 8 до 12 ГГц). Аппарат, пролетая над Землей, испускает сигнал, а потом его улавливает, давая картину подстилающей поверхности. Вторая – датчик измерения загрязненности поверхности аппарата, построенный на технологии кварцевых микровесов. Модуль предназначен для того, чтобы изучить собственную внешнюю атмосферу спутника, ведь в космосе материалы начинают себя вести несколько иначе, чем на Земле. Наша задача – изучить этот процесс подробно".
И хотя космос – безвоздушное пространство, при выводе космического аппарата на орбиту и в первые месяцы его существования материалы, в особенности пластики, начинают "газить". Вследствие эрозии материалов микрочастицы корпусов устройств, плат и других элементов конструкции могут оседать на поверхности космического аппарата. Попадание их на чувствительную аппаратуру (например, на звездный датчик или камеры) может быть критично.
Перспективная "высота"
В январе в Москве подвели итоги выполнения программы запусков университетских малых космических аппаратов "УниверСат" за последние шесть лет. Сегодня эта космическая группировка насчитывает 25 МКА типоразмера "кубсат", которые выполняют прикладные задачи в сферах гелиогеофизического мониторинга и обеспечения безопасности и эффективности движения водного транспорта. На орбиту их вывели вузы – участники программы, в том числе Самарский университет им. Королёва.
"У нас в работе целый ряд новых проектов в разной степени готовности, – резюмирует Иван Ткаченко. – Мы ориентируемся на так называемые сверхнизкие орбиты (200-300 км от поверхности Земли), для того чтобы попробовать полетать на них максимально долго и отработать технологии дистанционного зондирования Земли".
В 2023 году Роскосмос и ведущие технические вузы подписали соглашение о создании Космического научно-образовательного инновационного консорциума "Созвездие Роскосмоса", куда входит и Самарский университет. Цель объединения ресурсов – координация подготовки кадров и создание единой образовательной, научной и инновационной среды. Утверждена дорожная карта "Перспективные космические системы и сервисы", в которой запланированы и ближайшие шаги самарских ученых. Так, до 2028 года в университете рассчитывают провести летные испытания нового аппарата для работы на сверхнизких орбитах, разрабатывается конструкторская документация.
Кроме того, с 2026 года профильные университеты участвуют в национальном проекте "Космос", что тоже позволяет развивать служебные системы для малых аппаратов и создавать полезные нагрузки для связи, дистанционного зондирования Земли и радиолокации. Для молодых ученых этот опыт становится надежным заделом и в фундаментальных исследованиях, и в создании реальных прототипов спутников будущего.
Источинк: firstsamara.ru
