Date Редакция Категория sci Теги cubesat / космос

Впервые опубликовано в KV.by. Приводится в авторской редакции.

Космос — дело дорогое. Это знает каждый. Дорогое и сложное: не каждая страна может создать собственный спутник. Да что там создать — не каждая способна эксплуатировать уже созданный.

Летящий в космосе спутник — вершина космонавтики, как в прямом, так и в переносном смысле. Покоится она на прочном основании: инфраструктуре и кадрах. И то и другое формируется годами, стоит куда дороже, чем сам спутник, и со временем, увы, стареет.

Специалисты, выросшие вместе с космонавтикой, постепенно отходят от дел. Готовить кадры без реальных практических занятий равносильно обучению плаванию на суше. С другой стороны, проектирование спутника занимает несколько лет, а требуемый бюджет составляет миллионы долларов — ноша, непосильная даже для самых богатых мировых ВУЗов.

Как же быть? Нужно, чтобы создание спутника укладывалось в 1-2 года (подобные курсовые проекты начинаются не раньше 3-го года обучения, так что при более длительных сроках студенты просто не смогут увидеть конечный результат до своего выпуска). Ориентировочный бюджет — несколько десятков тысяч долларов (учтем, что вывод одного килограмма груза на орбиту стоит около 10 тыс. долл.).

Такими или примерно такими соображениями руководствовался профессор Стэндфордского университета Роберт Твиггс, предложивший в 1999 г. стандарт миниатюрного студенческого спутника — Cubesat — кубик, размером 10х10х10 см и массой 1 кг. Кроме стандарта, было разработано устройство для интеграции спутника с ракетой-носителем, что позволило выводить Cubesat-ы попутным грузом при запуске «больших» космических аппаратов. Теперь молодые проектировщики могли сосредоточиться исключительно на разработке спутника.

![XI-IV (Университет Токио)]({filename}/images/sci/Sci.MalenkijShagVBolshuyuKosmonavtiku/XI-IV-Sai-Four.jpg "XI-IV (Университет Токио){class="img-responsive center-block"}")

Genesat-1 — миниатюрная автономная биологическая лаборатория

Первые запуски Cubesat-ов состоялись в июне 2003 г. Особенного успеха добились японцы: их аппараты CUTE-1 и XI-IV работают на орбите до сих пор — солидный срок даже для «больших» спутников. Связаться с ними может любой радиолюбитель (сигнал XI-IV, web-сайт спутников XI-IV и XI-V). Существенную роль в успехе сыграли многочисленные наземные испытания, выполненные под руководством специалистов японского космического агентства JAXA (кровно заинтересованного в подготовке кадров). Например, для проверки аппаратуры связи, прототип спутника запускали на метеозонде.

Замечательно, скажет скептик, — студенты сделали спутник, серьезные дяди (и тети) его проверили, запустили, он работает, специалисты подготовлены — какой теперь прок со спутника? Может не стоит его запускать — достаточно всесторонней наземной проверки и «пятерки» в дипломе?

Миниатюрный спутник может стать полигоном для отработки новых технологий: на нем можно проверять все то, для чего слишком дорого или рискованно использовать «большие» спутники. Так, на канадском Cubesat-е Can-X проходил испытания новый звездный датчик, на американском ION-е — ионный двигатель и т. д. Собирать студенческие спутники не гнушаются такие гиганты как Boeing (CSTB1), Aerospace Corporation (AeroCube 1,2) и Northrop Grumman (Mayflower). Не оставляют их своим вниманием и военные (см. вывод микроспутников MEPSI, связанных тросом, с борта «шаттла»).

Возможности первых Cubesat-ов, по сегодняшним меркам, не впечатляют. Так, уже упоминавшийся XI-IV выполнял снимки Земли с разрешением 256 x 240 пикселей, а объем памяти на его борту оставлял целых 64 Кб! Все это так, но: разработка спутников началась в 2000 г. Вспомните, какие тогда были мобильные телефоны и компьютеры — и попробуйте оценить возможный прогресс в оборудовании. Например, в 2002 г. самые маленькие двигатели-маховики для управления ориентацией спутника имели массу 0.77 кг и энергопотребление более 3 Вт. Если бы такой двигатель был установлен на Cubesat, то он не оставил бы места для других систем и потреблял бы всю энергию, вырабатываемую солнечными батареями спутника. А спустя всего пять лет аналогичный двигатель уже имел массу 44 г и энергопотребление 0.7 Вт. Так что специалисты прогнозируют, что в ближайшие пять лет начнется коммерческое использование Cubesat-ов.

А теперь поговорим о деньгах. Во сколько обходится создание Cubesat-а? Твиггс ориентировался на бюджет в 50 тыс. долл. Первые спутники, обходились даже дороже (только изготовление XI-IV обошлось в 10 тыс. долл.), что вполне естественно. Но, по мере накопления опыта, стоимость разработки стала снижаться, и сейчас она составляет примерно 10 тыс. долл. Сумма тоже приличная, но отнюдь не заоблачная (свои Cubesat-ы запустили, например, Эквадор и Колумбия). Кроме того, сейчас на рынке существует несколько готовых решений для корпуса спутника и отдельных его подсистем.

Но самое главное — в Интернете накопилось множество отчетов проектировщиков (ведь это обычные студенты!), описывающих модели, состав и марки датчиков и исполнительных органов, исходный код программ, полезную литературу — т. е. содержащих ту информацию, которая никогда не была (и не будет) доступна в «большой» космонавтике.

Но если резоны «больших» космических стран более или менее понятны — подготовка специалистов, отработка новых технологий, — то что нужно «маленьким» странам?

Обратите внимание на Данию. Датчане уже запустили четыре Cubesat-а (DTUsat, AAU CubeSat, AAUSAT-II, AAUSAT3), и планируют в ближайшее время запустить еще несколько. Зачем это маленькой Дании? Неужели она всерьез собирается конкурировать с США, Россией или Японией?

Нужно это затем, что космонавтика является отраслью, интегрирующей усилия специалистов десятков других отраслей. Для создания спутника, помимо собственно проектировщиков, а также баллистиков, динамиков, и специалистов других «космических» профессий, нужны также электронщики, связисты, программисты — их тоже нужно готовить и, желательно, на реальных задачах. А еще нужны специалисты по прочностным и температурным расчетам, материаловеды,… Поступившую со спутников информацию нужно обрабатывать, а это еще десятки специальностей. В конце концов, прикинуть при каких условиях станет возможной коммерческая эксплуатация миниатюрных спутников — чем не задача для молодых экономистов?

Впрочем, можно и подождать. Еще в начале 1990-х американское агентство DARPA поддерживало программу по созданию малых спутников — массой до 100 кг и стоимостью до 1 млн. долл. На волне интереса к таким спутникам поднялась британская компания Surrey Satellite Technology — сейчас на ее счету уже более десятка созданных космических аппаратов. Причем, это по-прежнему малые спутники, только решают они теперь большие задачи. В начале 2000-х появились килограммовые Cubesat-ы и скоро мы увидим их коммерческое применение. А в 2011 г. Зак Манчестер из университета Корнуэлла предложил вывести на орбиту спутники размером с почтовую марку и стоимостью около 300 долл.. Пока такой спутник должен всего лишь выйти на связь и передать в эфир свои координаты, но это только пока. Так что подождем… Или все-таки не стоит ждать?



Комментарии

comments powered by Disqus