Три черных кубика. Рассказываем, как в БГУ создавали наноспутники и что они умеют делать
2023-12-28 17:25
Профессор Владимир Саечников: наноспутники БГУ пролетают над нашей страной шесть раз в сутки
Три черных кубика
Но как происходит процесс создания наноспутника? Пусть он и небольшой по габаритам, но все-таки обладает всеми характеристиками больших универсальных собратьев. Оказывается, и над одним, и над вторым университетским МКА работала команда из более чем двух десятков человек, причем половина из них студенты, аспиранты и магистранты. Это сложный научно-технический проект, поэтому пришлось привлечь разнопрофильных специалистов из Центра аэрокосмических технологий и факультета радиофизики и компьютерных технологий, физического и механико-математического факультетов.
- Вот он, наш космический путешественник, - улыбается Владимир Алексеевич, указывая на модель кубсата на своем рабочем столе. - Тот самый BSUSat-2 - сверхмалый орбитальный космический аппарат, который разработал Белгосуниверситет в рамках Государственной программы "Наукоемкие технологии и техника". Сегодня он на орбите свыше 500 километров над поверхностью Земли.
Момент запуска BSUSаt-2 ракетоносителем "Союз-2.1б" с разгонным блоком "Фрегат" с космодрома Восточный
"Наноспутник чем меньше, тем труднее им управлять".
Тут следует отметить, что наноспутник БГУ - это не только космический аппарат, позволяющий решать широкий спектр задач. Это еще летающая научно-учебная лаборатория. Студенты и аспиранты осваивают космические технологии и проводят научные исследования. Более того, участвуют в полном цикле разработки, создания и использования кубсатов, получая бесценный опыт и навыки.
"Студенты управляют летательным аппаратом"
За очередным экспериментом в лаборатории мы застали Вячеслава Евчика. Космические технологии захватили молодого человека в студенческие годы. На третьем курсе факультета радиофизики и компьютерных технологий он участвовал в создании первого наноспутника БГУ BSUSat-1, за что был поощрен грантом Министерства образования. Сейчас Вячеслав обучается в аспирантуре.
- Работал во многих проектах - от создания бортовых систем до наземных станций, - рассказывает молодой исследователь. - Проводил испытания электромагнитной системы стабилизации и ориентации первой модели университетского спутника как раз на этой экспериментальной установке.Эксперимент по имитации управления наноспутником в космосе. На снимке: Вячеслав Евчик
Полученные в ходе многочисленных опытов данные позволили составить алгоритм контроля за спутником непосредственно из наземного комплекса управления.
- В нашем случае вначале "вестибулярный аппарат" МКА в порядок приводили программы, - объясняет Вячеслав Евчик. - Затем с помощью особых импульсов мы связали магнитные поля Земли и спутника. Это позволило остановить круговое вращение аппарата в космосе, и он замер нужной стороной: появилась возможность передать-принять сигнал.
Звучит фантастично! Но слушаем Вячеслава с таким видом, как будто связывание магнитных полей дело для нас привычное и даже слегка поднадоевшее.
- Из отраслевой лаборатории прикладных космических технологий и учебных классов студенты управляют летательным аппаратом, а также принимают и обрабатывают полученную информацию более чем с 50 космических приборов, включая наши спутники, - заведующий данного научного подразделения Сергей Лешкевич если хотел нас удивить, то ему это удалось. - Кстати, первый сигнал с BSUSat-2 зафиксировала одна из автоматических радиостанций на Аляске.
Заведующий лабораторией рассказывает, что студенты с большим интересом постигают космическую тематику, предлагая порой неожиданные решения той или иной задачи. Некоторые из них, приобретя уникальный опыт при создании первого университетского наноспутника, возглавили рабочие группы проекта по запуску BSUSat-2. К слову, в БГУ ведется подготовка специалистов по аэрокосмическому, радиоэлектронному и космоаэрокартографическому профилям. Работы при этом выполняются самые разные. Тут и инженерные модели, и совершенствование аэродинамической платформы, и визуальный мониторинг космических объектов, прием сигналов и т. д.Автоматическая линия монтажа печатных плат для изготовления электронных модулей и элемент наноспутника, изготовленный на 3D-принтере
"С помощью особых импульсов мы связали магнитные поля Земли и спутника".
- Были и другие проекты, - дополняет коллегу профессор Владимир Саечников. - Ежегодно задействуем 15-17 студентов, начиная со второго курса. Одну из последних своих идей ребята представили в этом году на международном конкурсе в России. Речь о создании оптической связи между наноспутником, который спускается на парашюте, и разворачиваемым в воздухе самодельным квадрокоптером. Последний еще нуждается в совершенствовании.
Большая разница между BSUSat-1 и BSUSat-2
- Владимир Алексеевич, верно ли, что по техническим и технологическим параметрам BSUSat-2 значительно превзошел первый аппарат?
- Пять лет назад не стояла задача запустить в космос спутник с уникальными характеристиками, хотели лишь освоить сквозную технологию: разработка - создание - испытание - запуск - эксплуатация, - говорит профессор Владимир Саечников. - Поэтому старались минимизировать затраты. Фотокамеру и ту поставили бюджетную, важно было испытать сам процесс съемки, а не получить изображения высокого качества. А уже на второй аппарат установили приемопередатчик широкого диапазона и две камеры высокого разрешения - монохромную и мультиспектральную, дополнительные скоростные каналы связи. Он также оснащен уникальными солнечными батареями, устойчивыми к космической радиации.Элементы антенны для экспериментов по устойчивому приему сигналов из космоса напечатана на 3D-принтере
BSUSat-2 отличается от предшественника новейшей системой ориентации и стабилизации. Она позволяет мгновенно ориентировать наноспутник в пространстве, следовательно, значительно повышает качество выполнения научных задач. Проводится изучение и исследование радиационных полей околоземного пространства, радиационной стойкости электронных элементов, дистанционное зондирование Земли. Это имеет не только научное, но и образовательное значение. На основании данных с орбиты студенты ставят научные эксперименты, составляют карты радиационного фона, изучают магнитные аномалии Земли, отрабатывают новые каналы связи, аппаратуру слежения за мобильными объектами и дистанционного зондирования, исследуют новые разработанные материалы и покрытия. А кафедра информационных систем и интеллектуальных технологий и вовсе "замахнулась" исследовать в космосе поведение так называемых стелс-технологий, т. е. способов снижения заметности боевых машин в радиолокационном, инфракрасном и других областях спектра обнаружения. И все же даже не такие поражающие воображение обычного человека научные задачи свидетельствуют об уникальности второго наноспутника БГУ. По крайней мере, так утверждают его создатели.
- Самое главное - все основные компоненты и системы произведены в Беларуси, это исключительно отечественная разработка с полной конструкторской документацией. Могу смело утверждать: мы вышли на более высокий уровень, - с гордостью заявляет Владимир Саечников.
"Все основные компоненты и системы произведены в Беларуси, это исключительно отечественная разработка".
В чем еще ценность научного успеха БГУ? Не секрет, что многие современные технологии - "выходцы" из космоса, где они, собственно, получили путевку в земную жизнь. Вот и на университетском спутнике установлены пять систем, обеспечивающих его работу. Какую ни возьми, для каждой просматриваются перспективы здесь, на Земле - в машино- и авиастроении, для безопасности судоходства и морской логистики, на автоматизированных производствах. К примеру, система ориентации и стабилизации. Космический опыт управления на расстоянии вполне может пригодиться в сфере беспилотного транспорта.Подготовка BSUSat-2 к запуску на космодроме Восточный
"Об этой технологии часто говорит Илон Маск"
А что BSUSat-1, с которого, собственно, началась эта захватывающая история? Первый наноспутник продолжает выполнять свою образовательную миссию. С ним поддерживается устойчивая связь, бортовые системы BSUSat-1 полноценно функционируют, несмотря на то что заявленный срок эксплуатации завершился. В любом случае этот орбитальный "малыш" из Беларуси не превратится в космический мусор. Постепенно снижаясь, лет через 5-10 лет он войдет в плотные слои атмосферы и сгорит, оставив ослепительный след на небосклоне отечественной университетской науки.
Любопытно, что наноспутники БГУ пролетают над Родиной шесть раз в сутки, находясь в зоне радиовидимости всего по 10-11 минут. За эти короткие интервалы на Земле через сеть станций успевают принять данные телеметрии и целевой нагрузки. Передача идет в открытом режиме, поэтому обладая даже минимальными средствами приема, можно получить данные со спутника. Чем и пользуются организации и радиолюбители по всему миру. Более того, вся информация аккумулируется на специальном интернет-портале и доступна пользователям в любом уголке земного шара. Что называется, обмен информацией в действии, и мировое научное сообщество, как утверждают в БГУ, с должным пиететом и благодарностью относится к открытости и стремлению белорусских ученых к сотрудничеству для решения глобальных задач.На аэродинамической платформе отрабатывают взаимодействие двух спутников. На снимке: заведующий отраслевой лабораторией прикладных космических технологий Сергей Лешкевич
Что дальше? Какие перспективы видят в ведущем вузе страны после такого успешного старта? Ответ здесь уже знают.
- Идея, возможно, не столь нова, об этой технологии часто говорит Илон Маск, - интригует научный руководитель Центра аэрокосмического образования Владимир Саечников. - Суть в том, чтобы запустить в космическое пространство не один, а несколько десятков небольших по размеру спутников. Это наиболее эффективный вариант, так как они охватят гигантскую территорию, тем самым обеспечат максимально большое количество информации.
Заставить кубсаты работать в системе - архисложная задача, считает наш собеседник. И приводит красноречивый пример. При создании первого университетского спутника каждая исследовательская группа разрабатывала свою отдельную систему. Потом ушло целых семь месяцев, чтобы собранный космический аппарат безотказно функционировал как единое целое.
"В космос, если что, с гаечным ключом не побежишь".
Но исследователи БГУ настойчиво идут к новой цели. Сейчас экспериментируют с инженерными моделями двух наноспутников, поэтапно добиваясь на аэродинамической платформе их синхронной работы. Вот она, истина: космические высоты покоряются на… Земле!
- Прежде чем подать любую команду на наш МКА, мы работаем с дубликатом здесь, - рассказывает Владимир Саечников. - Все решения многократно проверяются на Земле, ведь в космос, если что, с гаечным ключом не побежишь… В международной практике большое количество, буквально до половины, космических аппаратов такого класса пропадают именно по причине того, что в наземном центре поторопились, подали некорректную команду.
БЕЛТА - Новости Беларуси, © Авторское право принадлежит БЕЛТА, 1999-2021гг.
Гиперссылка на источник обязательна. Условия использования материалов.
- размещаются материалы рекламно-информационного характера.