«ТаблетСат-Аврора»: 10 лет первому российскому частному спутнику
19 июня 2014 года из позиционного района Домбаровский в Оренбургской области (космодром «Ясный») стартовал легкий носитель «Днепр» (конверсионной вариант ракеты РС-20), который вывел на орбиту кластер из 33 малых космических аппаратов из 17 стран мира. Среди запущенных был первый российский частный микроспутник – технологический демонстратор «ТаблетСат-Аврора», разработанный компанией «СПУТНИКС». Он проторил дорогу в космос целой флотилии малых космических аппаратов (МКА) производства отечественных частных компаний. Сегодня, десять лет спустя, на орбите работают более шести десятков МКА на базе платформ компании «СПУТНИКС», а также не менее 30 аппаратов других производителей — спутников дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ), демонстрационных, научных, образовательных и коммерческих.
Первенец
В далеком 2011 году частная космическая компания «Спутниковые инновационные космические системы» («СПУТНИКС»), которая на тот момент была «дочкой» ИТЦ «СКАНЭКС», стала резидентом «Сколково» и получила грант на разработку подсистем космического аппарата нового форм-фактора «ТаблетСат».
В дополнение к уже известному и в то время уже широко применявшемуся в мире форм-фактору «КубСат» было решено создать новый, для МКА массой 10…50 кг. Базовые компоненты служебных систем формировались исходя из принципа унификации и модульности: спутник с требуемыми характеристиками собирался из базовых функционально обособленных блоков-юнитов массой не более 10 кг каждый. В частности, ключевые служебные системы умещались в одном таком блоке, а при необходимости к нему стыковались другие функционально обособленные юниты — всего до четырех штук. Одиночный базовый блок имел название «ТаблетСат».
В ходе работы над проектом, получившим название «Аврора», всего за восемь месяцев удалось подготовить к запуску микроспутник — демонстратор ТаблетСат-2U-EO для отработки комплекта служебных систем. Конструкция выполнялась в виде шестиугольной призмы диаметром 400 мм, с боковыми гранями в виде тонкостенных панелей из алюминиевого сплава АК4. Шесть раскрываемых солнечных батарей шарнирно крепились на гранях верхней стороны, фиксировались в сложенном положении от старта плавким соединением и устанавливались в рабочее положение пружинами.
«ТаблетСат-Аврора» массой 26 кг строился на модифицированной двухюнитовой платформе ТаблетСат. Предполагалось, что данный формат сможет обеспечивать питание полезной нагрузки со средневитковой потребляемой мощностью до 20 Вт, пиковой — до 75 Вт при длительности работы до 10 минут на витке. В качестве основной полезной нагрузки на аппарате стояла панхроматическая фотокамера ДЗЗ производства АО «НПО ЛЕПТОН» с разрешением в надир 15,6 м и шириной полосы захвата 51 км.
Для высокоскоростной передачи данных «ТаблетСат-Аврора» оснащался бортовым комплексом X-диапазона мощностью передатчика 8 Вт и экспериментальной малонаправленной антенной с семью излучателями.
МКА обеспечивал демонстрацию работы целой группы новых приборов и бортовых систем в космосе, среди которых были малогабаритный звездный датчик, цифровые солнечные датчики и датчики угловой скорости, двигатели-маховики, гиродины, электромагнитные катушки и др.
На борту «ТаблетСат-Авроры» располагались три идентичных УКВ-приемопередатчика. Два использовались для командной радиолинии и передачи телеметрических данных в любительском диапазоне. Оба должны были работать одновременно, обеспечивая два независимых канала работы с МКА. Основной передатчик работал через бортовую штыревую антенну, дополнительный приемопередатчик подключался к раскрывающейся антенне (при пуске была сложена и разворачивалась при раскрытии одной из панелей солнечных батарей, используя в качестве рефлектора внутреннюю поверхность панели).
Изначально планировалось, что штатно каждый из двух УКВ-приемопередатчиков будет работать в служебном режиме для радиообмена с Землей, а в остальное время будет молчать в целях энергосбережения. Но во время витков, когда не планировался радиообмен с ЦУПом (управление аппаратом должно было осуществляться из центра управления полетами «СПУТНИКС» в Москве, с привлечением резервных партнерских станций в Калуге и Берлине, данные с микроспутника должен был принимать наземный комплекс приёма и обработки информации «УниСкан» ИТЦ «СКАНЭКС) или спутник находился вне зоны радиовидимости ЦУП, включался третий УКВ-приемопередатчик.
«И швец, и жнец, и на дуде игрец»
В ноябре 2013 года «СПУТНИКС» подписал контракт на запуск аппарата с дочерним предприятием Госкорпорации «Роскосмос» — компанией «Главкосмос». Поскольку сам запуск изначально планировался на конец марта 2014 года (затем сроки сдвинули на три месяца «в право»), стало понятно, что разработчики столкнутся с жестким дефицитом времени. В результате каждый специалист проекта полностью отвечал за свою систему, включая проектирование, изготовление и испытания, сборку, интеграцию и последующую эксплуатацию. Приходилось сочетать навыки конструктора, электронщика и программиста, тесно взаимодействуя с другими участниками проекта на уровне интерфейсов.
Работа кипела и днем, и ночью, и в результате самоотверженного труда уже в начале июня 2014 года спутник был доставлен на космодром «Ясный» для подготовки к запуску и интеграции с ракетой-носителем.
19 июня 2014 года «ТаблетСат-Аврора» оказался на орбите и передал первые пакеты телеметрии. Сигнал с антенны, интегрированной с панелью солнечной батареи, услышали первым — стало понятно, что солнечные панели раскрылись.
Итоги миссии
После выведения на орбиту «ТаблетСат-Аврора» успешно развернул панели с солнечными батареями и «подал голос». За несколько месяцев работы были проверены бортовые системы и получен опыт эксплуатации спутника на орбите. Однако из-за отказа в системе электропитания (некачественные аккумуляторы) он функционировал только при освещении Солнцем, когда бортовые системы запитывались от панелей солнечных батарей. Несмотря на проблемы миссия стала большим прорывом: разработчики получили бесценный опыт создания и эксплуатации МКА.
Помимо конструкторской документации, результатов наземных испытаний и отчетов по обработке телеметрии, полученной в ходе полета, специалисты «СПУТНИКСа» сформулировали первый нормативный документ для внутреннего пользования, названный «Перечнем полученных уроков». Последние позволили участникам работы переосмыслить подход к разработке программного обеспечения, проектированию, компоновке, тестированию МКА. На основе разработанных для платформы и спутника бортовых приборов были созданы более совершенные версии компонентов микроспутников.
А уже через четыре года на орбите появились «СириусСат-1» и «СириусСат-2», запущенные с борта МКС 15 августа 2018 года, а потом и другие кубсаты. Самыми известными в последнее время стали «ОрбиКрафт-Зоркий» и спутники серии «Зоркий-2М».
