"Не хотим множить космический мусор". Как в БГУ создают студенческий спутник

Источник материала:

В 2008 году в структуре Белорусского государственного университета появилось новое учреждение — Центр аэрокосмического образования. Его задача — подготовка специалистов для разных сфер деятельности в космосе: от управления спутниками до разработки новых элементов космических аппаратов. Свое десятилетие центр планирует отпраздновать запуском первого белорусского студенческого спутника. Он станет третьим объектом отечественного происхождения на околоземной орбите. В рамках совместного с Приорбанком проекта «Белорусский космос» мы побывали в ЦАО БГУ и узнали, для чего нашей стране студенческий космический аппарат и как в Беларуси готовят новых специалистов для космической сферы.

«Белорусская техника работает даже на МКС»

Руководство Центра аэрокосмического образования находится в студенческом городке БГУ в Щомыслице — на базе факультета радиофизики и компьютерных технологий. При этом назвать учреждение структурной частью какого-либо факультета нельзя: здесь не занимаются непосредственно обучением студентов, а решают вопрос комплексной подготовки специалистов аэрокосмического направления, к примеру, разрабатывая программы и учебные пособия. Обучение же ведется на конкретных факультетах и их кафедрах. К примеру, на факультете радиофизики и компьютерных технологий их уже три.

— Наша страна во времена СССР достаточно активно работала над освоением космоса, так что все это появилось не на пустом месте, — рассказывает научный руководитель ЦАО БГУ, заведующий кафедрой физики и аэрокосмических технологий факультета радиофизики и компьютерных технологий Владимир Саечников. — И БГУ был одним из важных учреждений в космической отрасли СССР. Здесь делали антенны для спускаемых на поверхность Венеры и Луны аппаратов, разрабатывали теплозащиту, в том числе для челнока «Буран». Да и в 90-е также много создавалось, просто заказчики были разными, вплоть до Китая и Индии. До сих пор на МКС работает созданная в БГУ целевая аппаратура, которая позволяет исследовать верхние слои атмосферы. В общем, космическая отрасль в Беларуси имеет большую историю. Другое дело, что единой системы подготовки специалистов для нее не существовало — все было направлено на решение проблем огромной страны.

С обретением суверенитета у страны появились собственные задачи в космосе, а значит, и запросы на подготовку соответствующих специалистов.

— Работа над созданием нашего центра началась, когда приняли решение о запуске первого белорусского спутника, — объясняет Владимир Саечников. — Нам поручили обеспечить кадрами Белорусскую космическую систему дистанционного зондирования Земли. Затем появились планы по запуску телекоммуникационного спутника, другие проекты. В общем, назрела необходимость создания целостной системы аэрокосмического образования. За образец мы взяли аналогичный центр в Украине, который создавался в Днепропетровске сразу после распада СССР. Наши южные соседи тоже не пытались сделать «все и сразу», а лишь выделили несколько наиболее актуальных для государства направлений и взялись за их развитие.

Центр аэрокосмического образования ведет работу по трем направлениям. Первое — подготовка кадров для эксплуатации спутников дистанционного зондирования Земли. Второе — подготовка специалистов, разработка учебных материалов и материальной базы самого центра. Третье — разработка сверхмалых космических аппаратов. И если с двумя первыми задачами центр давно и успешно справляется, то в третьем вопросе лишь собирается «дебютировать». Уже в этом году БГУ планирует запустить на орбиту свой первый спутник.

«Не хотим, чтобы аппарат стал космическим мусором»

— Студенческий спутник — это, проще говоря, летающая учебно-научная лаборатория, — поясняет научный руководитель ЦАО БГУ. — Идея заключается в том, что это реализация сквозной технологии: всем, начиная от идеи, разработки, создания и комплекса испытаний и заканчивая запуском и эксплуатацией должны заниматься наши студенты и специалисты центра. Причем такой аппарат может иметь разное назначение, не зацикливаясь на дистанционном зондировании Земли. К примеру, на нем может быть установлена и опробована телекоммуникационная аппаратура нового поколения, аппаратура для изучения атмосферы Земли и самого космического пространства. Но нашей главной задачей при создании спутника было научить студентов полному циклу разработки и использования космических аппаратов.

Создание первого белорусского студенческого спутника — BSUSat-1 — уже на финальной стадии. Планируется, что на орбиту его запустят до конца этого года. Обычно подобные объекты выводятся в космос в качестве попутного груза с другими аппаратами — это позволяет значительно уменьшить стоимость запуска. BSUSat-1 займет орбиту на высоте чуть более 500 километров над Землей — примерно на таком же удалении работает первый белорусский космический аппарат БКА. Над проектом работали около 20 человек, больше половины из них — студенты.

— Возможно, это прозвучит как-то пессимистично, но нашей главной задачей на первом этапе после запуска будет то, чтобы аппарат попросту заработал, — говорит Владимир Саечников. — Университетских или образовательных спутников за все время было запущено уже больше сотни, из них примерно половина либо работала чисто условно, либо вообще никогда не передавала данные на Землю. Причины разные: перегрузка спутника аппаратурой, нестабильность систем, неаккуратность при тестировании или эксплуатации. Мы не хотим, чтобы наш аппарат стал очередным космическим мусором. Поэтому каждый элемент BSUSat-1 мы долгое время тестировали по отдельности, а затем проводили испытания в комплексе.

После пуска спутник будет выполнять различные задачи. На нем будет установлена целевая аппаратура белорусских предприятий, которые помогали в создании BSUSat-1. Среди них — навигационный приемник компании NTLab, радиационный спектрометр компании «Полимастер», радиационно стойкие элементы памяти производства «Интеграла», а также несколько собственных разработок БГУ: инфракрасный детектор (с его помощью аппарат будет ориентироваться в пространстве и анализировать инфракрасное излучение поверхности планеты) и камера дистанционного зондирования Земли. Последняя не обладает высоким разрешением, однако вполне подходит для обучения студентов основам разработки и эксплуатации подобной аппаратуры.

«В будущем — коммерческие запуски»

Специально для BSUSat-1 в БГУ была разработана собственная система ориентации и стабилизации. Дело в том, что после запуска небольшие спутники обычно приобретают очень быстрое вращение. Одной из первых задач команды, обслуживающей аппарат, будет «выровнять» сателлит и вывести его в стабильное положение. Специально для этого на факультете радиофизики и компьютерных технологий уже построили несколько стендов. Они представляют собой электромагниты разных размеров, внутри которых на аэродинамическом подвесе помещается спутник. С помощью внутренних алгоритмов аппарат должен уметь гасить вращение и занимать заданное положение в пространстве.

— Наша система стабилизации — пассивно-активная, состоит из ферритовых стержней и электромагнитных катушек, которые будут работать, взаимодействуя с магнитным полем Земли, — поясняет заведующий лабораторией прикладных космических технологий факультета радиофизики и компьютерных технологий Сергей Лешкевич. — Собственных двигателей на спутнике нет. Это лишняя опасность для носителя — работа двигателей требует наличия взрывоопасного топлива, а рисковать потерять многомиллионную ракету и ее полезную нагрузку из-за студенческого спутника никто не будет. Поэтому скорректировать орбиту у нас уже не получится. Аппарат будет медленно тормозить о верхние слои атмосферы и, по нашим расчетам, примерно через пять лет сгорит из-за трения о воздух.

Без учета стоимости запуска аппарат уровня BSUSat-1 может обойтись примерно в 100 тысяч рублей. Это цена разработки его модулей и систем, интеграции их в аппарате и проведения испытаний.

— Я занимаюсь программированием бортового компьютера этого аппарата, в частности, системы его ориентации и стабилизации, — рассказывает аспирант факультета радиофизики и компьютерных технологий Сергей Василенко. — Моя задача — создать «софт», который в автоматическом или ручном режиме сможет погасить вращение аппарата после его запуска. Вообще, в аспирантуре мне нравится, уходить отсюда я не собираюсь. Тем более, раз уж я занялся спутником, нужно закончить эту работу.

Что касается будущего центра аэрокосмического образования, то Владимир Саечников говорит в первую очередь о работе над новыми спутниками.

— Каждый уважающий себя университет сейчас имеет спутники, подобные нашему, поэтому мы продолжим работу в этом направлении, — отмечает собеседник. — Вообще, идея студенческих спутников возникла в Стэнфордском университете еще в 1999 году, ведь с помощью них можно задешево опробовать все новые технологии. Поэтому наш следующий шаг — это развитие технологического направления, когда мы будем испытывать в космосе собственные наработки. А дальнейшая перспектива — это уже коммерческие запуски.