Архив журнала

Успех не местного значения

В конце минувшего года представители Самарского государственного аэрокосмического университета им. С. П. Королёва приняли активное участие в работе ряда международных научных форумов, посвященных созданию наноспутников. Наиболее весомыми, судя по всему, стали вояжи в Брюссель и в Страну восходящего солнца.

ЗАМОРСКИЕ ВОЯЖИ СГАУ

Несколько слов об этих визитах. Например, в Токийском университете профессор СГАУ Игорь Белоконов принимал участие в работе международного симпозиума, посвященного вопросам создания наноспутников. Для преподавателей и студентов То­кий­ского университета такого рода диалоги с единомышленниками практически со всего мира давно стали привычными. Они привлекают к обсуждению спутниковой проблематики технические вузы Юго-Восточной Азии, отчасти США, Европы… Попутно заметим, что в японских университетах существуют специальные финансовые программы, в рамках которых можно проводить симпозиумы, приглашать коллег из-за рубежа.
Чуть ранее профессор Игорь Бело­конов с магистрантами межвузовской кафедры космических исследований Ефимом Устюговым и Денисом Аваряскиным участвовали в работе Пятого симпозиума по наноспутникам, который проходил в Институте гидродинамики фон Кармана в Брюс­селе. Кроме своих выступлений, они представили доклады профессора И. А. Тимбая, доцента А. В. Крамлиха, аспирантов Н. Виноградова, М. Тата­ринцевой, магистрантов Д. Столярова, М. Григорьевой. Доклады вызвали большой интерес у присутствующих.
Следует заметить, наш СГАУ на подобных форумах вовсе не выглядит каким-нибудь учеником?— диалог с зарубежными коллегами идет не только равный, но даже с определенным преимуществом волжан, что отчасти обусловлено их опытом эффективного сотрудничества с Самарским ракетно-космическим центром. Так, на бельгийском симпозиуме самарцы представили проект наноспутника-трансформера SamSat-QB50. Кстати, это единственный проект от России, который выиграл жесткий международный конкурс и теперь включен в состав группы из 50 наноспутников, которые предполагается запустить в рамках проекта QB50. Цель проекта?— масштабное изучение параметров термосферы Земли с помощью большой группировки наноспутников. Реализация проекта поддерживается Европейским союзом в рамках 7-й Рамочной программы и Европейским космическим агентством.
Заведующий межвузовской кафедрой космических исследований профессор Игорь Белоконов показывает макет университетского наноспутника:
— Это небольшие параллелепипеды, которые аккумулируют современные достижения микроэлектроники и микромеханики. Создав группировку таких аппаратов в космосе, можно решать задачи, которые не под силу большим аппаратам. Например, координированно проводя измерения, можно получать трехмерные нестационарные модели геофизических полей, которые, в свою очередь, позволят лучше понять процессы, происходящие на Земле.
В чем изюминка этого аппарата? Самарцы предложили весьма оригинальную конструкцию наноспутника?— благодаря их придумке запускаемый КА, состоящий из двух «кубиков», в космосе трансформируется в тройной. Иными словами спутник вытягивается с 20 до 30 см. Это необходимо для придания летящему по низкой орбите наноспутнику большей устойчивости и обеспечения его ориентации по скорости полета, используя аэродинамические силы.
Каким образом трансформируется наноспутник? Технология раскрытия аппарата проста. Рамку третьего «кубика» выдвигает сложенный шар из эластичного материала. На Земле он сдут. Но небольшое остаточное, так называемое земное давление?— примерно в одну атмосферу?— все равно имеется. В космическом вакууме эта земная атмосфера срабатывает и распрямляет сложенную перед стартом конструкцию. Как видим, никаких лишних механизмов, приспособлений.

ПОЧЕМУ НАНОСПУТНИКИ?

Почему все-таки разработка именно наноспутников получила во всем мире в последнее время такое бурное развитие? Все очень просто: первые удачные опыты по созданию, производству и запуску микро- и наноспутников давно позади. Уже настало время планомерной масштабной разработки космических систем на базе сверхмалых космических аппаратов. Причем, если сравнительно недавно созданием миниатюрных КА занимались главным образом небольшие группы энтузиастов и частные компании, то теперь к подобным разработкам активно подключились крупные корпорации. Конечно же, неспроста. По сравнению с полноразмерными аппаратами они очень дешевы, используют простую недорогую «бытовую» электронику и свободно распространяемое программное обеспечение, например операционную систему FreeRTOS. Питание спутника осуществляется от солнечной батареи. А круг применения при этом не сужается?— это все те же дистанционное зондирование Земли, экологический мониторинг, прогноз землетрясений, исследования ионосферы, многие другие задачи. Меньшие срок службы и надежность при этом компенсируются возможностью вывести на орбиту сразу десяток, а то и больше наноспутников. Что особенно важно и пока что необычно?— наноспутником можно будет управлять через спутниковые системы связи, через Интернет.
Например, американская компания PlanetLabs уже в ближайшей перспективе планирует развернуть над Землей свою первую «стаю» Flock-1, включающую 28 КА. Разработчики говорят, что это будет самая масштабная группировка спутников наблюдения, работающих одновременно. И именно массированное применение таких КА позволит «кубсатам» проводить оперативную съемку нужных участков земной поверхности и сразу же отправлять результат на наземную станцию. А пользователь через Интернет сможет получать данные спутниковой съемки почти мгновенно, что очень важно для многих потребителей. И это уже не фантастика.
Немаловажно и то, что наноспутники практически не становятся космическим мусором?— у них нет отделяемых элементов, они летают, как правило, на низких высотах и полностью сгорают, входя в атмосферу.
Согласитесь, в такой ситуации Самарскому аэрокосмическому университету трудно было оставаться в стороне от технологического прорыва.

В НОГУ СО ВРЕМЕНЕМ

— У наших коллег из других мировых университетов уже вошло в практику, что запуск наноспутника?— это часть образовательной программы уважающего себя аэрокосмического вуза,?— говорит ректор СГАУ Евгений Шахматов.?— Мы у себя в Самаре тоже стараемся не отставать.
Об этом стремлении самарцев идти в ногу со временем говорят не декларации и благие намерения, а работающая система обучения, подготовки современных специалистов, четко выверенная стратегия.
Прежде всего университет располагает современной базой для исследований, плодотворной научной работы по разработке и созданию наноспутников. Построен новый учебный корпус. Его лаборатории оснащены современным оборудованием. Одну из таких лабораторий, созданную для тестирования систем микро- и наноспутников, мне показывают магистранты межвузовской кафедры космических исследований Ефим Устюгов и Денис Аваряскин. Впечатление самое отрадное. Да и как может быть иначе, когда видишь прекрасно оснащенные рабочие места, испытательные стенды…
Чем еще хорош наноспутник? Лабо­раторное оборудование для его разработки, тестирования требуется не громоздкое, сложное, а компактное, упрощенное, с которым можно работать даже в обычной студенческой лаборатории. Например, вакуумная камера в учебном корпусе СГАУ по размерам не больше обычной бочки. Но ведь и наноспутник невелик?— высота его ребра всего-то 10 см. А испытание в вакуумной камере?— самое настоящее.
Очень важно, что космический аппарат здесь создается действительно руками студентов и аспирантов.
Есть ли проблемы? Как без них. Ребята говорят, что порой с получением необходимых деталей для наноспутника случаются неувязки.
— За рубежом фирмы, производящие микроэлектронику, профильным вузам передают свою продукцию зачастую бесплатно, чтобы те провели ее апробацию в космосе,— рассуждает Денис.?— А наш аэрокосмический университет у своих же предприятий, которые должны быть заинтересованы в продвижении и испытании своей продукции, все вынужден покупать.
Что еще? Не радует разобщенность российских вузов. Для сравнения: в Японии по тематике наноспутников работает около 40 университетов, объединенных в одну своего рода структуру. Наши ведущие столичные вузы, похоже, не спешат следовать этому примеру. Хорошо, хоть в регионах обратная картина. Например, на Волге сложился довольно крепкий альянс, в который вошли Самарский аэрокосмический университет, Самарский госуниверситет, Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики, Ульяновский госуниверситет. В СГАУ даже имеется межвузовская кафедра космических исследований.
Здесь практикуется чтение лекций маститыми профессорами и учеными из других российских вузов. Например, на студентов СГАУ большое впечатление произвел цикл лекций, который прочел доктор физико-математических наук из Ульяновского госуниверситета Виктор Журавлёв.
В университете ежегодно проводится международная школа «Перспективные космические технологии и эксперименты в космосе», которая пользуется большой популярностью у зарубежной молодежи.
Нередко в стенах СГАУ выступают профессора из ведущих зарубежных вузов. В рамках этих визитов проводятся не только лекционные, но и семинарские занятия, как обзорного, так и узкоспециализированного характера.
Правда, студенты говорят, что далеко не все заморские лекторы охотно делятся своими последними достижениями.
Что ж, это, в общем-то, понятно. Ученые из ведущих университетов Старого света уже видят в самарских коллегах и их подопечных не учеников, а ровню в научных изысканиях. Потому, кстати, охотно приглашают студентов и аспирантов СГАУ на стажировку в свои вузы, профильные фирмы, с которыми сотрудничает тот или иной европейский вуз.
Те же Ефим и Денис в 2012 году проходили стажировку в голландской фирме ISIS, которая производит наноспутники (это компания инновационного пояса Дельфтского технического университета). Пользу в такой стажировке видят немалую. Они изучили организацию работ такого рода предприятия, применение европейских стандартов качества. Кроме того, более детально познакомились с основными направлениями в разработке и применении наноспутников европейцами. Неслучайно по завершению стажировки наши молодые ученые получили приглашение на работу в этой голландской фирме.
— Заманчиво, конечно,?— говорит Ефим Устюгов,?— но работать хочется именно на Родине.
Что ж, судя по всему, это желание вполне реализуемо. Не так давно Самарская область в рамках сотрудничества с фондом «Сколково» представила проект системы выведения наноспутника на орбиту с помощью верхних ступеней ракеты «Союз», разработанной в «ЦСКБ-Прогресс». Для разработки этой системы уже создано инновационное предприятие.
— Сами спутники вполне могут собирать студенты нашего аэрокосмического университета,?— говорит министр экономического развития, инвестиций и торговли Самарской области Владислав Капустин.?— А запуски можно производить по заказу не только государства, но и коммерческих структур.
Прошедший год был успешным для СГАУ. Были запущены и к настоящему времени успешно работают на орбите сразу два университетских микроспутника «АИСТ», созданных в содружестве с Самарским ракетно-космическим центром.
По данным областного правительства, к середине нынешнего года около 30 инновационных проектов из Самарской области могут получить статус резидента «Сколково» и, соответственно, рассчитывать на гранты фонда. Каждый проект в зависимости от стадии реализации и условий софинансирования может получить до 5 млн руб. на начальном этапе и до 300 млн?— на стадии запуска серийного производства.
А что же другие российские вузы?

ЗАЧЕМ МГУ СПУТНИК ВЕСОМ В ПОЛТОННЫ?

Вообще, спутников, над которыми практически работали бы российские студенты у нас, судя по всему, не так уж и много. И если мы говорим о самостоятельных работах, то прежде всего речь может идти проектах МГУ, «Бауманки», МАИ…
Что мы знаем о них?
Взять, к примеру, КА «Татьяна». Запущен в январе 2005 года с космодрома Плесецк на носителе «Космос-3М». Весил около 32 кг. Но здесь студенты и специалисты НИИ ядерной физики МГУ больше работали над созданием научной аппаратуры, нежели самого спутника. Через 2 года «Татьяна» отказала москвичам. На информационных лентах появилось нечеткое объяснение: то ли аппарат выработал свой ресурс, то ли столкнулся с космическим мусором, была также версия, согласно которой университетский спутник сбили лазерным лучом с Земли американцы. Второй КА «Татьяна-2» запустили в сентябре 2009 года. Он весил уже 90 кг. Из них полезной нагрузки?— 20 кг. Для чего предназначался? По словам руководителя отдела космических излучений НИИ ядерной физики МГУ Ивана Яшина?— «для изучения радиации в околоземном пространстве, космических лучей, различных типов электрических разрядов в самых верхних слоях атмосферы». Но и этот аппарат оказался недолговечным?— через 4 месяца с ним была потеряна связь. В МГУ полагают, что проблема кроется в несовершенной системе ориентации и стабилизации.
Что интересно? Тогда, в сентябре 2009 года, на запуске «Татьяны-2», ректор МГУ Садовничий говорил о том, что университет планирует «сделать большой космический аппарат «Ломоносов».
— Он будет весить 500 килограммов,?— сказал Садовничий.
Не правда ли, интересная тенденция? Во всем мире создатели космической техники стремятся к тому, чтобы орбитальные аппараты были размером как можно меньше и стоили как можно дешевле, но при этом располагали гораздо большими возможностями. А тут?— «будет весить полтонны»… При этом еще тогда, в 2009-м, было ясно, что студенты, которые начнут работу над «Ломоносовым», покинут университетские стены, так и не увидев его в завершенном виде. Я уже не говорю о запуске, получении каких-либо данных с орбиты и так далее.
Что еще? «Бауманец»? Да, был такой… Размер ребер?— 700 мм, вес 87 кг. Создавался в НПО машиностроения по проекту МГТУ им. Н. Э. Баумана. Предназначен для проведения экспериментов в области ДЗЗ, передачи данных, управления и образовательных целей. «Бауманцы» попытались его запустить в июле 2006 года с помощью РН «Днепр», но из-за отказа ракеты-носителя аппарат был потерян. Теперь задуман «Бауманец-2». Его почему-то решили делать совместно с французами?— студентами университета в Монпелье.
Еще имеются разработки Москов­ского авиационного института. Неза­дол­го до Международного аэрокосмического салона МАКС-2013 в Жуковском ректор МАИ Анатолий Геращенко, беседуя с журналистами, рассказал о работе университетского КБ «Искра». Основано в 1967 году. В 1978?— первый малый КА «Радио-2». В 1981 году сданы в эксплуатацию КА для научных исследований «МАК-1» и «МАК-2». А что сегодня?
— В настоящее время,?— говорит Геращенко,?— СККБ «Искра» ведет разработку нескольких проектов микро- и наноспутников. Например, малых космических аппаратов «РадиоСкаф-3» и «РадиоСкаф-4» совместно с РКК «Энергия» и Юго-Западным университетом… Совместно с ФГУП «ЦНИИ машиностроения» разработан спутник «Искра-7»… Еще одна разработка совместно с НПО им. Лавочкина и НПП «Даурия»?— международный проект для предсказания землетрясений… Еще «Искра-Ресурс»?— микроспутник для ресурсных испытаний композитных материалов и перспективных бортовых систем. Но, судя по всему, практически готового аппарата у вуза все-таки нет.

ВМЕСТО ЭПИЛОГА

То, что интерес к наноспутникам со стороны мировых учебных центров стремительно растет?— очевидно. И это понятно. Ведь, с одной стороны, мы имеем относительно дешевое производство, доступные комплектующие, стабильные цены на них. Как говорится, купил, добавил какие-то свои идеи, детали?— и получил готовый продукт. С другой?— для университета большое значение имеет тот факт, что самый настоящий спутник можно не только разработать, но и изготовить руками студентов, запустить и испытать его. Причем, что особенно важно?— здесь за достаточно короткий промежуток времени проходят все этапы создания космического аппарата. Это разработка спутника, тестирование его узлов и отдельных частей, сборка, запуск, прием и обработка получаемой информации.
Еще раз напомню о факторе времени. Студент в техническом вузе обучается 5–6 лет. И за это время он получает достаточно полное представление о том, как разрабатывают, конструируют, строят и запускают спутник. При этом он непосредственно участвует в самом процессе. Вряд ли это возможно при сооружении классического гиганта. Следует учитывать и еще один важный нюанс?— стремительное устаревание микроэлектроники. Иными словами, если вы со своими студентами только на разработку спутника затрачиваете более 5 лет?— выпускник наверняка окажется в самом хвосте технологического развития.