С космодрома Байконур на околоземную орбиту 9 августа отправится второй спутник НИУ ВШЭ. Первый был запущен в марте прошлого года, продолжает успешно функционировать и присылать снимки Земли в Центр управления, расположенный в МИЭМ. В чем отличия полезной нагрузки нового кубсата, зачем ему плазменный двигатель и что такое автоматическая идентификация судов, рассказывает заместитель директора МИЭМ НИУ ВШЭ профессор Андрей Абрамешин.

— Что такое кубсат вообще и что собой представляет новый кубсат ВШЭ?

— Кубсат — это малый космический аппарат, выводимый на орбиту. Сегодня такие аппараты активно применяются в космосе в силу очевидных экономических преимуществ: за счет малых размеров и массы себестоимость вывода таких аппаратов на орбиту значительно меньше. Формат «кубсат» представляет собой конструкцию из юнитов размером 10 на 10 см, установленных на единой платформе. Каждый юнит оснащен полезной нагрузкой, или, другими словами, оборудованием, способным выполнять в космосе заданные функции. Количество юнитов может быть очень разным — в зависимости от нагрузки, которая устанавливается на аппарат. Как минимум один юнит предназначен для размещения всей системы его жизнедеятельности, поэтому одноюнитовые кубсаты на орбите встретить практически невозможно: необходим как минимум еще один для полезной нагрузки.

Андрей Абрамешин

Наш кубсат трехюнитовый: мы старались исходить из минимизации требований и на своей платформе разместили двигательную установку, плату АИС и модернизированную камеру для наблюдения и фотографирования поверхности Земли, которую разработали в нашей лаборатории функциональной безопасности космических аппаратов и систем. Это принципиально иной аппарат, нежели тот, что мы запустили полтора года назад. Но весит он всего около 3 килограммов.

— Что такое АИС?

— Автоматический идентификатор судов. Сейчас перед нами поставлена задача одним из наших потенциальных заказчиков, компанией Sitronics, входящей в АФК «Система», разработать схемотехническое решение и прототип компактного комбинированного приемника для МКА типа «кубсат» 3U для автоматической идентификации судов, который разместился бы на аппарате формата 3U, то есть на малом космическом аппарате. Сегодня аппаратура, которая стоит на судах, крупногабаритная. Мы совместно с сотрудниками Санкт-Петербургского политехнического университета и экспертами Sitronics ведем работы по миниатюризации и созданию маленького компактного приемника, который бы позволил принимать сигнал с судов на космический аппарат и передавать его на Землю.

— Почему же до сих пор такой системы не появилось, ведь Северный морской путь — одно из важнейших стратегических направлений?

— Всех вполне устраивал прием сигнала один или два раза в сутки через стационары УКВ-диапазонов, стоящие на земной поверхности. Когда корабль появляется в зоне их видимости, он просто сбрасывает информацию о своем местонахождении. С учетом стратегической цели обеспечить круглогодичную работу Северного морского пути сегодня поставлены две государственные по масштабу задачи: увеличить ледокольный флот и обеспечить сопровождение судов, получение от них оперативной информации с интервалом не реже одного раза в час. Эта информация должна содержать сведения о местах дислокации судов, толщине льда, погодных условиях, в целом максимально обо всех факторах, сопровождающих движение судна. Для решения этой масштабной государственной задачи одним спутником не обойтись. Теоретический расчет показывает, что в космосе необходима группировка не менее чем из 46 аппаратов. Наши индустриальные партнеры, многопрофильная IT-компания Sitronics Group и российская компания — производитель нано- и микроспутников «СПУТНИКС», уже начали работу над выполнением данной программы.

Мало запустить эти 46 спутников, необходимо организовать интеллектуальную систему управления роем спутников. Поэтому сегодня здесь ведутся серьезные работы, связанные с применением искусственного интеллекта.

— Какова роль нашего аппарата?

— Спутник будет вести мониторинг земной поверхности Арктического региона, а также станет частью системы отслеживания движения судов по Северному морскому пути.

Отработка систем управления спутником будет осуществляться сотрудниками и студентами МИЭМ.

По сути, мы в авангарде, и запуск нашего кубсата — эксперимент, тот случай, когда мы не можем спрогнозировать успех или неудачу: слишком многое впервые. Прошли эксперименты, выбрана оптимальная конструкция антенны приема АИС, которую мы устанавливаем на этом аппарате, чтобы уже в реальных условиях убедиться в правильности выбора антенны и жизнеспособности разработанной основной платы приемника. Только вывод кубсата на орбиту и работа в реальных условиях космоса позволит нам получить подтверждение правильности наших идей или понимание как минимум наших ошибок для выработки путей их устранения.

Наш кубсат — в каком-то смысле еще только макет. Экспериментальные испытания показали, например, что в режиме приема сигнала он пока может находиться максимум минут 7–9, дальше он начинает греться. И таких факторов, которые необходимо учитывать или исследовать, очень много, — тем интереснее задача.

Мы пока не добились того, чтобы аппарат функционировал и как приемник, и как передатчик, он сейчас работает только на прием сигнала, дальше полученные данные передаются в «мозги» спутника на бортовой вычислительный компьютер, и уже оттуда сигнал будет передаваться в рамках обычного приема через наши антенны на наш Центр управления полета.

— Хватит ли на Земле мощностей нашей антенны, которая уже есть и принимает сигнал с двух спутников (спутники ВШЭ и образовательного центра «Сириус», последний также разработан специалистами МИЭМ. — Ред.)?

— Да, пока хватит. На самом деле у нас установлена не одна антенна, а две — «Вьюнок» и «Завиток». Мы можем принимать одновременно максимально сигналы с трех аппаратов, пока принимаем два. После запуска будем принимать три. Потом надо либо увеличивать количество антенных установок, либо ставить антенну уже не УКВ-, а X-диапазона. Это параболическая антенна. И здесь мы ведем переговоры еще с одним из наших индустриальных партнеров — российской компанией «СКАНЭКС» (ГК «СКАНЭКС»), лидером в сфере спутникового мониторинга Земли.

— Насколько наш центр управления полетами, помимо антенны приема, по своим мощностям готов к мониторингу еще одного спутника? Ведь на него нагрузка тоже вырастает?

— В целом готов, но это будет работа на пределе, что не есть хорошо. Да, мы рассчитываем на дооснащение центра дополнительным оборудованием при поддержке АФК «Система» и ГК «СКАНЭКС».

— Вы сказали, что на кубсате будет установлена экспериментальная плазменная двигательная установка.

— Это микроустановка весом порядка 0,5 килограмма, сделанная сотрудниками МИФИ в своей лаборатории. В рамках межуниверситетского сотрудничества мы взяли ее себе в качестве полезной нагрузки. Установка, мы надеемся, сможет осуществлять коррекцию орбиты в зависимости от обстоятельств, связанных с воздействием гравитации. Мы будем смотреть, сможет ли эта установка в обстоятельствах, когда гравитация начнет брать свое, восстановить орбиту аппарата. Ну и когда ресурс аппарата будет отработан, мы надеемся с помощью установки увести аппарат в нижние слои атмосферы для уничтожения, чтобы не плодить космический мусор.

— Каков в среднем ресурс аппаратов подобного рода в условиях штатной работы?

— Обычно малые аппараты, находящиеся на той высоте, на которой находятся наши — 560 км, — держат орбиту от 3 до 5 лет. Потом притяжение Земли делает свое дело, и аппараты прекращают работу. Так, например, уже выведенные на орбиту аппараты Вышки и центра «Сириус» смогут служить еще порядка двух лет.

— Вы упомянули о камере по дистанционному зондированию Земли. Какие задачи она будет выполнять?

— Мы ставим обзорную камеру с добавлением для увеличения разрешения картинки. Эти задачи — также в рамках мониторинга природной среды движения судов по Северному морскому пути. Я уже выше говорил о таких важных факторах, как толщина льда, что крайне важно в зимний период. И таких факторов огромное количество.

— Питерский Политех, МИФИ, компания Sitronics, АФК «Система», ГК «СКАНЭКС», ООО «СПУТНИКС» — все ли партнеры проекта перечислены?

— Нет, это неполный список. Сюда необходимо еще добавить наших старых партнеров, с которыми мы вместе запускали первый спутник и которые активно участвуют сейчас. Это Фонд содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере, компания «Аэроспейс Кэпитал» и, конечно же, ГК «Роскосмос». Наш проект — результат крупной коллаборации очень разных организаций.