Созданные российскими школьниками наноспутники могут быть полезны геологам

Наблюдая за Землей из космоса, можно анализировать ее структуру, видеть косвенные признаки месторождений. Анализ снимков, сделанных спутниками, помогает лучше изучить не только ее поверхность, но и понять, что хранят ее недра.

На них можно рассмотреть тектонические разломы, структуру земной коры. Это позволяет находить полезные ископаемые, не отправляя к местам их залегания людей и технику. 

Использование таких методов менее затратно, чем традиционные геологоразведочные работы. Особенно это касается труднодоступных районов, которых немало в России.

Совсем недавно создание космических спутников, используемых в исследовательских и практических целях, было очень сложным и дорогим делом. В нашей стране им занимались лишь отдельные крупные научно-производственные структуры. Но, похоже, времена меняются.

Развитие современных технологий сделало космос ближе и доступнее. Теперь создание космической техники осваивают даже российские школьники. Причем делают они это на высоком профессиональном уровне.

В частности, больших успехов в спутникостроении добились учащиеся 8-11 классов города Курганинска – небольшого райцентра в Краснодарском крае. Они занимаются в Центре молодежного инновационного творчества «Перспектива», которым руководит инженер-радиофизик, отличный педагог и просто увлеченный своим делом человек – Кирилл Попко.

Его воспитанники успешно создают сложную технику, в том числе и космическую. Ребятам удалось освоить изготовление наноспутников. Запуск одного из них они произвели в апреле, накануне празднования Дня космонавтики. Он поднялся в стратосферу на воздушном зонде в Ярославской области, а приземлился в Ивановской. К следующему Дню космонавтики коллектив ЦМИТ «Перспектива» наметил уже массовый запуск космических аппаратов.

Специально для журнала «Добывающая промышленность» об успехах Центра в спутникостроении рассказал его руководитель Кирилл Попко.

— Как Вы пришли к идее привлечь школьников Курганинска к работе с космической техникой?

— В 2018 году Фонд содействия инновациям в лице Ивана Михайловича Бортника предложил возглавить один из конкурсов космической тематики в рамках Всероссийской программы «Дежурный по планете». Тогда нас познакомили с молодыми ребятами, работающими в космической сфере и увлеченными идеей популяризации космоса среди молодежи.

Так мы организовали проведение Международного конкурса для школьников и студентов «Спутник моей школы». Конкурс преследовал цель поиска и/или формирования молодежных команд, увлекающихся спутникостроением. Так нас и затянуло. А потом познакомились с руководителями частных компаний и вместе стали развивать программу.

— Как Вы сами лично освоили космические технологии?

— Мы до сих пор их осваиваем. Эти технологии не имеют предела совершенству. Просто в наших лабораториях принимаются всевозможные меры к тому, чтобы изготавливать детали и конструктивные элементы максимального качества. Если мы с чем-то не справляемся или результат работы нашего оборудования нас не устраивает, мы ищем отраслевых партнеров, которые могут нам помочь. За последние три года работы в данной области мы обросли огромным количеством полезных контактов, познакомились с разработками коллег в данной отрасли.

Все это помогает нам совершенствоваться и развиваться. Мы понимаем, как происходят те или иные испытания техники и смело беремся за разработку собственных испытательных стендов. Такой подход позволяет на ранних стадиях выявлять ошибки или неточности, но зато во время проведения сертифицированных испытаний мы достаточно уверены в надежности нашей техники.

— Сколько времени требуется на разработку и изготовление наноспутника-кубсата? С какими сложностями приходится сталкиваться?

— Процесс достаточно долог – на полноценную разработку тратиться около 1,5 года. Например, на проектирование модуля питания мы потратили около 1,5 месяца, после изготовили несколько прототипов, стали испытывать и попутно внесли еще 20 изменений в конструкцию и программное обеспечение, подготовили около 12 конструкторских изменений для следующей – третьей версии данного модуля.

Как уже было сказано выше, процесс проектирования идет непрерывно, главное в данной работе – это организация процесса конструирования и испытаний таким образом, чтобы все недочеты устранялись как можно скорее или фиксировались для внесения изменений в будущем.

Для нас самыми главными сложностями сейчас являются испытания систем связи космического аппарата с наземной станцией. У нас нет «чистых» комнат для тестирования передатчиков на полную мощность. Вторая трудность – это скорость поставки комплектующих. Удаленность нашей лаборатории от крупных логистических центров иногда увеличивает сроки поставок электроники. Приходится покупать впрок, но это сказывается на загруженности наших складов, чего мы стараемся также не допускать.

Иногда случаются ситуации, когда хочется оперативно купить редкую микросхему и провести испытания с ней или интегрировать ее в систему космического аппарата, а приходится ждать… Тем не менее это устранимая проблема. Третье препятствие – это отсутствие некоторого оборудования, например, многокоординатных фрезерных станков с ЧПУ, наличие их позволило бы не заказывать на стороне некоторые детали.

— Какова себестоимость создания кубсата?

— Цена может варьироваться в зависимости от того, какая полезная нагрузка устанавливается в аппарат. А она, естественно, зависит от тех задач, под которые аппарат разрабатывается. Сейчас мы в большей степени направлены на то, чтобы создавать на базе спутника высокотехнологичный инженерный набор.

— Что это такое?

— Инженерный набор – это спутник в виде конструктора для школьников и студентов. То есть его цель – обучать ребят тому, как собирать, конструировать под ту полезную нагрузку, под те габариты, те технические регламенты и требования, которые закладываются для кубсата.

— Под разные задачи?

— Под разные задачи. То есть мы предлагаем ребятам основные модули, а они могут создавать свою полезную нагрузку. Стоимость такого набора примерно сто тысяч рублей. Речь идет о трехъюнитовом аппарате, 100х100х340 мм.

— Это три кубика?

— Верно. 

— Если сравнивать с большим спутником, такой «малютка» в разы дешевле?

— Это, конечно, факт, что он дешевле. Но, опять же, самое сложное и самое ценное, наверное, в аппарате, это научные приборы, которые туда устанавливаются. То, что он может взять. Приборы могут разрабатывать отдельно от аппарата любые НИИ или компании. Соответственно, это в какой-то степени увеличивает стоимость аппарата, и все зависит от этого. Потому что основные бортовые системы более-менее стандартны.

Если смотреть аналогичные разработки на Западе, то там стоимость основных бортовых систем и самого спутника могут доходить до 7-8 миллионов рублей. У наших конкурентов стоимость аппарата оценивается в пять миллионов рублей. И они тоже называют его конструктором. Но разница в том, что часть их бортовых систем имеет лётную квалификацию, то есть они уже побывали на орбите. А наши – пока только в стратосфере, были только эти испытания.

— Высота 30 километров, получается?

— Да, 30 километров. В образовательных целях это в разы дешевле, чем запускать на орбиту. Потому что, кроме сборки самого аппарата, очень много денег придется потратить на сертифицированные испытания и сам пуск (там пользователь тоже несет определенные траты).

— Есть какие-то преимущества маленьких спутников, наноспутников, перед большими?

— Маленькие аппараты существуют на орбите от года до двух. Хотя есть случаи, касающиеся разработанных студентами российских спутников, когда они просуществовали на орбите и четыре года. Правда, они находились на более высоких орбитах. Но одним из преимуществ является именно нахождение кубсатов на низких околоземных орбитах, где не летают большие аппараты.

— Они им не мешают.

— Да. И, как говорят специалисты из Центра управления полетами, с которыми мы беседовали в 2019 году, чем дальше от Земли, тем больше орбита. Засоренность этих орбит космическим мусором очень высока, но места пока хватает. Хотя ряд специалистов уже бьет тревогу.

Так вот, маленькие аппараты могут находиться на высотах 400-500 километров. Они способны мониторить состояние ионосферы, солнечной активности, передавая информацию на наземные станции. Плюс еще одно важное преимущество этих аппаратов состоит в том, что их запуск в разы дешевле, чем больших.

Есть и еще одип плюс. Так как космическая отрасль жестко регламентирована, все материалы строго определены – можно применять или нет. То есть используем их в спутникостроении или не используем. Новые материалы вводятся очень постепенно, такой вот консерватизм. И вот эти наноспутники – их не жалко. Они могут выйти на орбиту с какими-либо пластиками, чтобы испытать этот материал. Сейчас, к примеру, финны будут запускать деревянный спутник.

— Материалы нужно проверять, но не хочется тратить на это большие средства.

— Да, большой аппарат не пошлешь, это в любом случае несколько миллионов долларов, потому что очень много полезной нагрузки. И выйти из строя она может, если мы поставили, к примеру, какой-нибудь пластиковый элемент. А в данном случае выйдет из строя этот маленький кубсат, ну и выйдет. Зато мы поймем, что этот элемент не подходит.

— Наверное, даже можно не для космоса материалы брать, а для применения на Земле, а в космосе или стратосфере просто экстремальные условия для этого материала создавать? 

— Совершенно верно. Очень много того, что мы запускаем туда, потом переходит в нашу жизнь. В космосе испытывают материалы. Конечно, мы можем сымитировать какие-то условия на Земле…

— Например?

— Вакуум, можем сымитировать изменение температуры в нем. Но не так просто создать в наземных условиях имитацию жесткого космического излучения. Мы не знаем, как поведут себя биологические объекты, пластики некоторые, металлы, сплавы. Мы это до конца не можем понять. 

— Они могут менять свои свойства.

— Да, показатели могут меняться в разы.

— А где можно использовать Ваши спутники на практике?

— Как я уже говорил, наши аппараты в первую очередь применяются для образовательных целей, потому что надо возвращать престиж космическим исследованиям. Над этим работают и на Западе. Очень популярны в мире Илон Маск или Ричард Бренсон, которые запускают свои аппараты на орбиту, испытывают новую технику.

И это отчасти возвращает интерес подрастающего поколения к космосу. Но если мы говорим о каких-то простых самоделках, то это еще не космос. Надо, чтобы ребята касались реальной техники, реальных систем, которые попадают под определенные регламенты. Вот здесь на помощь и приходят наши кубсаты.

— Играет роль их доступность. Ведь каждого школьника, интересующегося космосом, на Байконур или Восточный не отвезешь.

— Верно. Хотя через участие в различных конкурсах и программах ребята могут получить возможность в качестве приза съездить и туда.

Наш аппарат-конструктор стоит сто тысяч рублей. Это дорого. Просто так в семью его не купишь. Но можно его цену сравнить, к примеру, со стоимостью 3D-принтеров, которые массово получают школы по федеральной программе. Я имею в виду российский 3D-принтер Picasso, он стоит от 120 тысяч рублей и выше.

Конечно, есть и китайские модели за 20 тысяч, но качество их работы низкое. А здесь за сто тысяч рублей ребята получают не просто полноценный аппарат, а целую мини-лабораторию по физике, материаловедению, химии, информатике, программированию и т.д. Они получают инструкцию, как с ним работать, какие эксперименты можно проводить. Ребята смогут сравнивать, как должно быть и как у них получится.

— Они закончат школу, пойдут учиться дальше по этому направлению. Им будет гораздо проще. Ведь вчерашние учащиеся школ уже освоили какие-то азы, они уже на уровне, наверное, второго-третьего курса вуза.

— Конечно. Ведь самое простое, что собирают школьники, когда мы им даем набор, это корпус. Вроде бы скрутили, и готово. Но это не совсем так. Мы, к примеру, даем им детали с готовыми отверстиями, но в них нет резьбы. Тогда ребятам приходится вручную ее нарезать. Если нарезали неправильно, они уже видят, что пошли смещения. За счет взаимозаменяемости некоторых деталей ребята могут быстро исправить ситуацию и довести конструкцию до совершенства. Потом начинают собирать электрические модули.

— Хочу подчеркнуть, это всё мы говорим о школьниках.

— В том и дело. Потом наши ребята начинают паять, разбираются в микросхеме, тестируют ее при разных режимах, нагрузках. И постепенно они набираются опыта и знаний о том, как это все работает.

Что касается, например, студентов, то они выполняют более сложные задачи по проектированию собственного модуля, полезной нагрузки, потому что им уже позволяет квалификация. Но при этом, конечно же, они должны обладать широкими знаниями в области, например, фрезеровки на станке или травления плат.

— То есть они получают и другие, параллельные навыки.

— Да, не в каждом вузе этому обучают. Поэтому кружки допобразования берут на себя такую роль. И если ребенок попал в эту струю, ему, конечно, повезло. Наша цель заинтересовать ребят, чтобы они втянулись.

— В конструкции спутников или принципах работы у вас есть какие-то свои ноу-хау? Что-то, что никто больше не использует, или вы первые начали применять?

— Тяжело сказать, что мы были в чем-то первопроходцами. Я могу лишь отметить, что корпус, многие модули, программное обеспечение полностью разработаны нами. Насколько оно отличается от изделий конкурентов, тяжело сказать.

— Вы можете этого и не знать.

— Верно, мы и не сравнивали. Отвечая на предыдущие вопросы, я говорил, что, например, когда мы разрабатывали модуль энергопитания, мы потратили на проектирование примерно полтора месяца. Потом мы изготовили его, еще месяц тестировали ПО, собирали все компоненты, проверяли качество сборки, насколько это удобно, насколько взаимозаменяемо. Так вот, уже на этапе финального тестирования у нас накопилось около 20 изменений, которые необходимо было внести. Мы их все зафиксировали и по максимуму внесли в конструкцию. А после испытаний нашли еще двенадцать.

— Практика показала.

— Да, мы увидели, как улучшить качество этого модуля, расширить его функционал. Все это мы фиксируем, и на следующем этапе третье поколение платы будет еще более совершенным. И этот процесс бесконечен.

Вот мы наблюдаем за конструкциями наших коллег из-за рубежа, отчасти конкурентов. К примеру, корпус. В 2018 году придумали корпус, разработали, можно сказать, вслепую, потому что нам не у кого было учиться. Мы только-только втягивались в этот процесс. Испытали эту конструкцию на сертифицированном оборудовании в образовательном центре «Сириус». Через год мы увидели эту конструкцию у спутника Сколково. Примечательно, что представители Сколково присутствовали на наших испытаниях.

— Ну это просто совпадение.

— Возможно. Но до этого мы видели у них не такую конструкцию, а другую. И нам она показалась ненадежной.

— И вы решили переделать по-своему?

— Ну да, теперь мы понимаем, что наша конструкция однозначно работает.

— Тем более, что «Сириус» подтвердил это.

— Совершенно верно.

— А какую аппаратуру можно установить на наноспутник? Камеры, что еще?

— Камеры – это само собой. Это самое распространенное. Одна или две камеры устанавливаются. Обычно одна имеет большее разрешение, для дистанционного зондирования Земли. А если у спутника есть скрывающиеся элементы, к примеру, солнечные панели, то очень часто ставят дополнительную камеру низкого разрешения, которая фиксирует, что панели раскрылись. А еще она может давать красивую картинку – кусочек спутника на фоне Земли.

На высотах, где летают аппараты, надо следить за солнечной активностью. Поэтому часто ставят приборы для исследования «космической погоды». Ими в основном фиксируются разного рода излучения.

Также эти аппараты могут нести на себе системы АИС (автоматической идентификации судов), то есть они помогают навигации судов в открытом море или океане. К примеру, с ее помощью можно отслеживать маршруты движения танкеров.

Часто эти аппаратики несут биологические капсулы. Допустим, с бактериями или сверхживучими микроорганизмами. Одна контрольная группа находится на Земле, а вторую выводят на орбиту.

Это, наверное, самые распространенные задачи.

— А, к примеру, радиолокация?

— Очень тяжело вместить в маленький аппарат такую сложную систему. Хотя сейчас идут исследования, чтобы спутники объединять в группировки. Например, мы в 2020 году встречались с руководством ПАО «Сатурн» в Краснодаре и представителями Кубанского госуниверситета. Мы ставили им такую задачу: разработать оптико-электронную систему, своего рода канал взаимосвязи.

— Чтобы спутники общались между собой?

— Да, чтобы они общались на расстоянии. В принципе, есть серьезные разработки у краснодарских ученых. У нас есть носители, на которых все это можно тестировать и есть определенные производственные возможности. ПАО «Сатурн» такую систему изготовил.

В этой области идут наработки. Европейцы запускали три или пять аппаратов. Они связывали их между собой по оптическому каналу.

— То есть несколько аппаратов вместе выполняют одну задачу, у каждого своя функция?

— Грубо говоря, да. Там разные эксперименты могут проводиться. Они могут перераспределять команды. Групповое управление аппаратами – это очень важно. И если один из спутников группировки вышел из строя или потерял ориентацию и не может свою антенну или ретранслятор направить на Землю, то его задачу должен подхватить другой, ближайший. Для этого вышедший из строя посылает сигнал остальным, чтобы его заменили. Технологии движутся в сторону создания таких интеллектуальных систем.

— Есть уже заинтересованность вашими разработками в России или за границей?

— Из-за рубежа пока заказов не поступало. Это связано и с тем, что мы свой продукт за границей широко не представляли. Однако в России интерес, конечно, есть. В этом году мы уже получили заказ на пять аппаратов. В середине сентября стартовал конкурс для школьников, который мы помогаем проводить. В рамках этого конкурса у нас и закупают эти аппараты. То есть интерес есть, и это нас, конечно же, радует.

Будем пробовать выходить и за рубеж. Есть, правда, определенные юридические сложности. Это направление для нас интересно, и мы его со счетов не сбрасываем.

— Ранее Вы упоминали, что наноспутники можно использовать для дистанционного зондирования Земли. Какую аппаратуру можно использовать для наблюдения за планетой? Камеры, что еще?

— Камера с высоким разрешением для этих целей снабжается еще различными фильтрами, чтобы наблюдать за Землей в ультрафиолетовом или инфракрасном диапазонах. Это не просто возможно, а уже используется.

— Наверное есть надежда, что с дальнейшим развитием техники она станет более миниатюрной. То есть со временем сфера применения наноспутников еще более расширится?

— Даже сам факт наличия наноспутника как космического аппарата уже свидетельствует о том, что все миниатюризируется.

Сейчас наноспутники зондируют Землю, а в дальнейшем ничто не мешает использовать их для зондирования Луны, Марса, ближайших планет. Такие проекты уже готовятся, и в скором будущем мы о них услышим. Тут, опять же, вопрос цены. Их очень легко запустить, и технологии уже ушли в нанометры, то есть мы можем напичкать их довольно сложной аппаратурой. Но есть одно но. Если мы уменьшаем размеры наших чипов, то жесткое космическое излучение может легко выводить их из строя, Это значит, что срок их эксплуатации тоже станет меньше. Понятно, что в космосе все дублируется.

— То есть аппаратура станет менее надежной?

— Да. Поэтому, с одной стороны, уменьшаем, а с другой – нужно думать о защите.

— Выходит, наноспутники можно использовать для поиска полезных ископаемых на Земле. И не только на Земле.

— Да, любой выход пород из-под земли наружу сопровождается выбросом ионов, сопутствующих газов. Просвечивая Землю в разных спектрах, наблюдая за одной и той же областью многократно, можно обнаружить определенные аномалии. После этого в данный район направляются техника и специалисты, которые находят там залежи природного газа, нефти, руд.

Направить ведь не так просто. Это нужно доставить людей, снабдить их всем необходимым. И гораздо удобнее сначала посмотреть из космоса, определить координаты и только после этого отправить туда специалистов.

— Да, они приезжают в конкретное место и занимаются там геологоразведочными работами.

— Я так понимаю, вы могли бы не просто сами аппараты делать под заказ, но и с их помощью оказывать услуги сторонним организациям. Например, провести какие-либо исследования для заказчика.

— В первую очередь мы разрабатываем саму платформу. Заказчик может поставить на нее свою аппаратуру. Мы ее интегрируем, подключаем и проводим исследования. Например, недавно обращались из Мурманской области ученые геофизического института. Они хотели поставить свой прибор для исследования атмосферы на больших высотах. Запуск спутника производится при помощи стратосферного зонда.

— Для чего им это нужно?

— Ученые используют эти данные при построении различных моделей для изучения проблемы глобального потепления, экологических исследований, изучения Арктики, проверки условий для авиасообщения и других задач. То есть мы испытываем свою технику и попутно выполняем работу для других.

11 апреля 2021 года мы запускали свой аппарат совместно с Кубанским государственным технологическим университетом. По заказу для них мы подготовили счетчик Гейгера для исследования излучений на больших высотах. Он фиксировал радиационный фон на всем протяжении полета. Мы даже пошли дальше. У нас был заказ на один счетчик Гейгера, но мы подготовили второй, который защитили специальным экраном, отсекли влияние на него альфа- и бета-излучения, измеряя только гамма-излучение, то есть жесткое.

Таким образом, мы использовали их в паре, что позволило многократно повысить функциональность нашего спутника. Плюс провели испытания аккумуляторных батарей и активной термостабилизации. Решение родилось спонтанно, оно было нашей внутренней инициативой. Тем не менее, оно позволило аппарату отработать на подъеме, на спуске. И пока мы его искали после приземления, он все это время продолжал работать и записывал данные. 

— Камера наблюдает за Землей из безвоздушного пространства. Как ей удается держать направление объектива?

— Есть несколько способов стабилизировать аппарат в космическом пространстве.

Первый заключается в следующем. У нас есть датчики угловой скорости. Они измеряют скорость изменения угла относительно центра масс аппарата. На спутнике стоят маховики. Они раскручиваются согласно показаниям этого датчика и компьютерной программе (математической модели) которая была заложена. Маховики создают противовращение аппарата, стабилизируя его.

Второй вариант – система магнитных катушек. У нас есть датчик, который регистрирует магнитное поле Земли. Оно хоть и слабое, но есть. И есть система магнитных катушек, которая способна поворачивать аппарат на микроуглы, на доли градусов, чтобы он четко был стабилизирован. Плюс эти катушки используют для того, чтобы разгружать маховики, есть такое понятие.

Если мы раскручиваем маховик в безвоздушном пространстве, он остановит вращение аппарата, но потом спутник начнет вращаться в другую сторону, потому что нет среды, о которую маховик тормозит. Он продолжает крутиться и раскручивает аппарат в другую сторону. В этот момент включается катушка, которая создает магнитное поле. Его момент вращения направлен против момента вращения маховика.

— То есть она останавливает маховик?

— Да. На самом деле, это сложная задача для всех «спутникостроителей». но тем не менее она уже решается, в том числе и школьниками.

— А как передается информация со спутника на Землю?

— Есть у нас нисходящая линия связи. Это передатчики, которые работают в нашем случае на частоте 433 МГц, то есть в УКВ-диапазоне (ультракороткие волны). Это открытый канал. Единственно, если аппараты выводят на орбиту, им нужны передатчики мощностью около 4 Ватт. На Земле их использовать нельзя, потому что это запрещено определенными законами.

При использовании любительских радиопередающих устройств есть ограничения по мощности. Тем не менее у нас ставится передатчик в допустимом диапазоне. Он передает пакеты данных. Приемная наземная антенна настроена, чтобы их получать. Таким образом, мы запускаем аппарат и получаем с него пакеты телеметрии.

Когда спутник находится на орбите, его внутреннее программное обеспечение настраивается таким образом, чтобы он, пролетая над наземной станцией в заданной точке, включал передатчик и отправлял всю необходимую информацию. В остальное время передатчик молчит. Если на Земле есть несколько станций, готовых принимать эту информацию или они появляются, например, любители подключаются, в этом случае можно перенастраивать некоторые аппараты.

Есть восходящая линия связи, по которой передаются команды спутнику. И можно, к примеру, давать команды на перепрошивку, отправлять какие-то дополнительные данные. То есть можно заставить аппарат, который уже находится на орбите, передавать данные на вторичные наземные станции. Таким образом, удлиняются сеансы радиосвязи, мы можем передавать большее количество информации.

Но это тянет за собой другую проблему – проблему энергообеспечения. То есть энергобаланс должен сводиться к тому, чтобы солнечные панели успевали подзаряжать наши аккумуляторы.

— А это вес.

— Конечно. Всегда сборка аппарата и подготовка его к пуску начинается со сведения этого энергобаланса. То есть мы заранее знаем, какие модули будут использоваться, какие у нас запасы энергии, сколько ее вырабатывают у нас солнечные панели и сколько ее будет потреблять полезная нагрузка. И если у нас энергобаланс не сходится, то есть мы понимаем, что потребляем больше, чем вырабатываем, то приходится создавать такое программное обеспечение, которое только в определенные моменты подключало бы одни модули, а другие отключало.

— Это более сложно, зато позволяет более экономно расходовать энергию.

— Да.

— А чем вы располагаете из наземной аппаратуры?

— В настоящее время у нас разработаны антенны двух типов на работу в УКВ-диапазоне: на 143 МГц и 433 МГц. Плюс мы создали поворотный механизм, который позволяет антенну в автоматическом режиме наводить на ту область небесной сферы, где находится пролетающий космический аппарат. При этом мы можем следить за движением любого аппарата, который есть в открытой базе данных. То есть мы выбираем конкретный спутник, за которым будем следить, программное обеспечение сбрасывает нашей антенне его координаты, и она наводится на этот аппарат.

И при этом антенна начинает получать сигналы. Они записываются и дешифруются оператором, но только в том случае, если у нас есть дешифратор, ведь не все спутники работают с открытыми данными. Они могут быть секретными или просто закрытыми, потому что наша станция не внесена в их базы. В таком случае они летят, мы их видим, но мы не можем получить данные от них.

Мы разрабатываем такую систему и тестируем ее. Сейчас наш центр находится на этапе тестирования. Мы получаем телеметрию от некоторых российских спутников. Получаем картинки, хотя наша лаборатория не очень удачно расположена, вокруг много высоких строений, поэтому изображения к нам поступают с очень большими помехами.

Но когда ребята используют эту антенну «в полях», на открытом пространстве, тогда картинки получаются уже лучше. Пока что нас качество не устраивает. Это объясняется тем, что в основном изображения передаются на больших частотах. То есть мы работаем пока в частотном диапазоне, в котором передается просто телеметрия, то есть внутреннее состояние спутника – напряжение батарей, температура и так далее.

А вот картинки передают обычно в L-диапазоне, то есть порядка нескольких ГГц, примерно 1,2-2 ГГц. И так как частота выше, плотность информации больше, то можно передавать картинку высокого разрешения. Но у нас пока такой антенны нет. У нас есть определенное понимание, как это сделать, но мы пока еще не приступили к этой работе.

— Но планируете?

— Планируем, просто мы поэтапно движемся в этом направлении.

— Какие у вас дальнейшие планы?

— Сейчас, конечно, все силы брошены на то, чтобы построить наш третий наноспутник, который будет более совершенным, чем предшествующие модели. У нас есть понимание, куда двигаться дальше. Мы хотим получить третий аппарат, испытать его в стратосфере, закончить строительство нашей наземной станции и приступить к созданию более совершенного поворотного механизма. Его мы уже разработали, у нас уже есть его компьютерная модель. И уже началось изготовление отдельных его узлов.

Здесь нам помогают компьютерные программы. Мы все смоделировали: узлы, крепления. Дальше остается только все изготовить и собрать. И следующий этап – это сборка наземной станции для работы с L-диапазоном.

Есть у нас еще одна идея. Это сборкам интерферометра, то есть двух антенн, которые направляются на одну и ту же область неба, на какой-нибудь космический объект, но при этом сами антенны разнесены на большое расстояние. Таким образом, мы наблюдаем за объектом под разными углами, как наши глаза, и можем разглядывать его в деталях. Это был бы очень интересный эксперимент по наблюдениям, например, за поверхностью Луны, причем не в оптический телескоп, а в радиотелескоп.

Один из наших инженеров увлечен этой темой. Собственно, он и пришел к нам работать с этим проектом. Мы, естественно, с удовольствием его взяли, и он методично занимается его реализацией. Надеемся, что к этой работе подключатся друзья и коллеги из вузов, а также астрономы-любители, с которыми мы сотрудничаем и которые тоже развивают подобные проекты, но пока еще не добились успехов. Объединив усилия, мы хотим достичь результатов.

— А с какими вузами вы сотрудничаете?

— У нас целая плеяда этих вузов. Если мы берем вузы Кубани, то в первую очередь это Кубанский госуниверситет и Кубанский государственный технологический университет. Кстати, КГТУ – первый вуз Кубани, реализующий космическую программу. До этого никто не решался. Но так сложились обстоятельства, что мы делали запуск и предложили поучаствовать вместе.

— По сути, первый космический вуз Кубани.

— Точно. А если мы говорим о вузах за пределами Краснодарского края, то это МИЭТ (Московский институт электроники и технологий), Бауманский университет. Кстати, что касается дальнейших планов, мы уже около полугода назад наладили сотрудничество с одной из лабораторий Бауманского университета, специализирующейся на вакуумной и плазменной технике.

С этого времени мы совместно работаем над созданием вакумного плазменного двигателя для спутников. 30 августа мы встречались с сотрудниками этой лаборатории в Москве, уже видели прототипы этих устройств и сейчас работаем над тем, чтобы получить допфинансирование в виде грантов и реализовать этот совместный проект, интегрировать новые двигатели в наш аппарат и провести испытания в стратосфере. План по испытанию этой техники на 2022 год у нас уже есть.

— Какие этот двигатель дает дополнительные возможности?

— Он дает возможность небольшого маневрирования на орбите. Ведь с каждым витком аппарат приближается к Земле.  Мы немножко можем поддержать его на этой орбите, чтобы он не смещался. То есть у нас есть возможность продлить срок эксплуатации аппарата.

Специалисты нам сказали, что если мы сможем делать более мощные двигатели, то можно попытаться перемещать аппарат между планетами. Для этого мы можем разогнать его до второй космической скорости, чтобы он мог преодолеть притяжение Земли. А потом с помощью этих двигателей мы могли бы его разгонять, направлять на Луну, Марс и так далее.

— Какие у Вас планы на 12 апреля следующего года, на День космонавтики?

— Мы надеемся, что в этот день нам удастся запустить как минимум один аппарат, а как максимум – три аппарата. Но, конечно, если все сложится очень удачно, то группировка возрастет от пяти до восьми спутников.

— От чего это зависит?

— В начале 2022 года мы будем знать, выделит ли краевой бюджет средства на запуск трех аппаратов, которые соберут школьники, то есть мы реализуем для них программу по спутникостроению.

— В крае будете запускать?

— Да, мы хотим сделать это именно в Краснодарском крае. То есть нам хотелось бы развивать эту историю с краевой космической программой.

Также мы выиграли грант Президентского фонда на организацию всероссийского конкурса для школьников. В его рамках у нас будет закуплено десять аппаратов, которые мы подарим лучшим из лучших.

— Грант на реализацию всероссийского конкурса – это значит, что вы боретесь за право стать его организаторами?

— Мы даже не боремся за право, мы предложили такую программу.Ранее наш центр уже проводил мероприятия федерального масштаба. У нас есть такой опыт даже на международном уровне. В 2018-2019 годах в нашем конкурсе участвовало пять стран. В основном это страны ближнего зарубежья, но были также и представители Южной Кореи. Мы встретились с ними на выставке, познакомились, контакты наладили, и они участвовали.

Так вот, мы предложили идею проведения такого конкурса.

— Вы займетесь, или ребята будут строить?

— Школьники будут собирать аппараты на базе нашего конструктора. То есть мы выпустим нужное количество наборов, подарим лучшим командам, которые пройдут предварительный отбор. Дальше они осуществят сборку, предложат нам варианты космических экспериментов, подготовят полезную нагрузку. Может быть, с нашей помощью, возможно, самостоятельно. Все зависит от их возможностей. И работы пяти лучших команд мы будем запускать в рамках этого мероприятия. Таким образом, по одному гранту мы планируем пять запусков, по другому – три. То есть максимум – это восемь.

Массовый запуск аппаратов будет для нас большим испытанием.

— Да, такое мне бы хотелось не пропустить!

— Если получится, тогда же испытаем и наши плазменные двигатели. Это будет самым главным в предстоящих запусках.

— То есть двигатели к этому времени уже появятся?

— Прототипы уже есть. Они даже испытаны в вакуумных камерах, то есть в условиях, приближенных к космическим. Единственное, мы хотим «поиграть» с конструкцией, то есть с размерами, формой. Нужно еще разработать систему питания. В этом направлении уже есть определенные решения, просто нужно закупить комплектующие, собрать, интегрировать – и полетели. Но если вдруг не успеем, мы пуск перенесем, но все равно найдем возможность провести испытания в стратосфере. Потому что для нас это будет настоящий прорыв.

---

Беседовал Сергей Кузмицкий
Фото из архива Кирилла Попко