Программа Space-π: наноспутники от российских школьников и студентов
Из 49 малых космических аппаратов, запущенных 5 ноября 2024 года с космодрома Восточный попутно с двумя спутниками «Ионосфера», 16 наноспутников формата «кубсат» созданы в рамках проекта Space-π, организованного Фондом содействия инновациям при поддержке Роскосмоса, российских университетов и высокотехнологичных компаний. Проект позволяет молодёжи узнать, как создаются малые космические аппараты, как разрабатывается полезная нагрузка и как она используется для проведения космических экспериментов.
От мониторинга космической радиации до интернета вещей: что умеют кубсаты
Самые большие из запущенных в начале ноября наноспутников - это «шестерные» (6U) кубсаты «Альтаир», разработанные НИИ Ядерной физики МГУ. Они предназначены для радиационного мониторинга околоземного космоса. К этому же классу относится и спутник HyperView-1G, созданный Самарским национальным исследовательским университетом и предназначенный для дистанционного зондирования Земли.
Еще 14 аппаратов – это «тройные» (3U) кубсаты:
спутник ДЗЗ Colibri-S того же Самарского университета;
«Горизонт» Балтийского государственного технического университета «Военмех» для тестирования студенческих экспериментальных разработок;
«Нохчо» Чеченского государственного университета для измерения магнитного поля Земли;
«ЮЗГУ-60» Юго-Западного государственного университета, предназначенный для испытаний радиационной защиты в открытом космосе;
спутники ДЗЗ «Политех Юниверс-4» и «Политех Юниверс-5» Санкт-Петербургского политехнического университета;
TUSUR GO Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники для отработки межспутниковой связи;
спутник SIT-2086, созданный учениками московской школы № 2086 с целью отработки технологий интернета вещей;
Vizard-ion от компании «МГУ-Стандарт» с задачей изучения ионосферы;
RTU MIREA1 Российского технологического университета МИРЭА для исследования ионосферы;
ArcticSat-1 Северного (Арктического) федерального университета с целью исследования влияния факторов «космической погоды» на космические системы в приполярных областях;
SIT-HSE Санкт-Петербургского государственного университета телекоммуникаций для отработки технологии интернета вещей;
спутники для измерения уровня зашумленности эфира околоземного пространства и для отработки интернета вещей «Мордовия» и «Рузаевка-390», разработанные школьниками и студентами из Мордовии.
Как получить деньги на школьный или студенческий спутник
Иван Бортник, первый руководитель Фонда содействия инновациям (ФСИ), рассказал о работе с учащимися в области прикладной космонавтики. По его словам, финансовую, информационную и другую поддержку подобным научно-техническим проектам ФСИ оказывает как государственная некоммерческая организация, созданная по постановлению правительства для развития предпринимательства, поддержки малых научных стартапов и вовлечения молодежи в инновационную деятельность.
ФСИ поддерживает стартапы в «долине смерти», когда в фирму уже вложены средства, но прибыль еще не получается. По словам Ивана Бортника, «Фонд должен поддерживать рискованный бизнес, особенно малые инновационные предприятия на начальных стадиях. Статистика Федеральной налоговой службы показывает, что из 100% ежегодно регистрируемых организаций выживают только 5-10%, 2-3% функционируют больше трёх лет и лишь 5% из последних существуют более шести лет».
Содействие ФСИ осуществляет через программы инновационного развития, направленные на создание новых и развитие действующих высокотехнологичных компаний, коммерциализацию результатов научно-технической деятельности.
Например, по программе «Участник молодежного научно-инновационного конкурса» (УМНИК) ученые возрастом от 18 до 30 лет могут получить грант на сумму до 1,5 миллионов рублей в год на реализацию коммерчески ориентированных научно-технических проектов.
ФСИ финансирует до полутора тысяч таких проектов в год. По программе «Старт» инноватор может получить уже до 4 миллионов рублей в год, создавая новые и поддерживая существующие малые инновационные предприятия.
"Космический" вектор в работе ФСИ задало сотрудничество с образовательным центром «Сириус», который создал и 15 августа 2018 года запустил с Международной космической станции (МКС) кубсаты «СириусСат-1» и «СириусСат-2».
«Почему мы решили заняться космосом? — продолжает Иван Бортник. — Методисты из Высшей школы экономики считают космонавтику «метапредметной специальностью». Традиционное российское образование основано на академическом обучении отдельным дисциплинам, но на практике часто требуется, чтобы ученик и учитель понимали, как всё, что изучается, можно применить в жизни. Это особый способ мышления, который позволяет получить универсальные знания как ключ к предметным и решить проблему разобщённости научных дисциплин».
Идея программы Space-π зародилась на форуме «Армия-2020» на встрече Бортника с ректором Санкт-Петербургского политехнического университета Андреем Рудским. Обсуждалась возможность реализации школьных проектов по разработке малых космических аппаратов на отечественной цифровой платформе.
Ректор предложил запустить в космос «Потешную флотилию». «У Петра I «потешные» корабли плавали по Плещееву озеру площадью 50 квадратных километров, а наши спутники будут летать по орбите на высоте 500 километров и исследовать пространство более 500 миллионов квадратных километров», - пояснил он.
Сотрудничество с Роскосмосом
Идея захватила воображение, но требовала оценки возможностей. Малые и сверхмалые спутники от 10 до 100 килограммов не подходили из-за высокой стоимости, аппараты класса «фемто» — из-за сложности миниатюризации. Оставались наноспутники, или кубсаты, массой до 10 килограммов. С точки зрения безопасности изготовления и эксплуатации они соответствуют современным стандартам. Благодаря компактности современной радиоэлектроники, которую можно установить на кубсат, аппарат может использоваться в реальных целях. Наноспутники только кажутся несерьёзными, но их польза для всех участников проекта значительна.
Иван Бортник выделил «трёхъюнитовые» (3U) кубсаты: «На них можно установить многое, даже камеры и двигатели, они стоят не более 5 миллионов рублей и решают интересные задачи». В ходе подсчёта расходов выяснилось, что годовой бюджет в размере 100 миллионов рублей (по космическим меркам это не так много) позволяет построить и запустить за пять лет сто кубсатов размерности 3U — по 20 аппаратов в год.
Необходимое оборудование для полезных нагрузок — например, гиперспектральные камеры, антенны и датчики — можно было заказать у компаний-партнёров по малому бизнесу в рамках других программ Фонда.
К проекту привлекли Российское движение школьников (РДШ), объединяющее миллион учащихся. Возникли первые контакты. «Школьники предложили около четырёхсот экспериментов: «Формула-1» в космосе, мониторинг бельков в Гренландии, пожаров в Сибири, движения ледоколов по Северному морскому пути, поведения айсбергов и отслеживание углеродных следов. Ребята из Орла предложили установить на кубсат наномикроскоп для изучения воздействия космической радиации на образцы кремния, композитных материалов и металлических сплавов», - рассказывает Бортник.
Название проекта имеет несколько значений. Например, это может быть отсылка к Пифагору как одному из основателей космической науки или к лейблу СПбПУ. «Если в МГУ есть программа «Сократ», то пусть у нас будет «Пифагор»! — замечает Иван Бортник. — Отсюда и название Space-π».
Он отметил, что проект нравится и школьникам и компаниям, и ФСИ сразу же взялся не конкурировать, а сотрудничать с «Роскосмосом»: фонд взял на себя оплату разработки и изготовления пусковых контейнеров, решив финансовые проблемы с интеграцией в космическую головную часть, а госкорпорация через компанию «Главкосмос — Пусковые услуги» предложила льготную систему оплаты запуска.
Как делаются школьные и университетские кубсаты
На первом этапе программы школьники и студенты предлагают свои идеи по использованию наноспутников. «Например, хотят установить на кубсат небольшой двигатель и управлять космическим аппаратом, — говорит Иван Бортник. — Или поставить на наноспутник камеру для отслеживания лесных пожаров, наводнений и паводков на территории России».
Эти идеи проходят экспертизу учёных, которые участвуют в проекте Space-π, а наиболее интересные отбираются для дальнейшей работы. Организаторы проекта рассчитывают, что работа будет длительной. Формируется несколько сотен школьных команд, которые должны разработать, построить и запустить наноспутники на основе идей школьников и студентов. Затем участники работ смогут работать с данными, поступающими с этих космических аппаратов.
Конечно, школьные команды функционируют совместно с более опытными партнёрами — университетами и технологическими компаниями.
Готовые изделия отправляются на орбиту с помощью российских ракет-носителей или вручную космонавтами. Например, в июле 2022 года при выходе из МКС было запущено сразу 10 спутников, разработанных Юго-Западным государственным университетом. Ученики обладают богатым воображением, поэтому эксперименты, проводимые на «школьных» наноспутниках, представляют большой интерес.
Кроме того, большое количество создаваемых в рамках проекта космических аппаратов позволяет использовать их для экспериментов и взрослым. Это даёт возможность испытать миниатюрные новые двигатели российской разработки или установить датчики для изучения рентгеновского излучения от грозовых разрядов.
Все эти эксперименты либо уже проводятся, либо находятся в процессе тестирования на орбите. К концу 2024 года выполнены четыре этапа кластерных запусков спутников (два – с Байконура и два – с Восточного) по программе Space-π, которые улетели совместно с другими «попутчиками» основных полезных нагрузок.
Конкуренция среди российских компаний снизила стоимость кубсата до менее 5 миллионов рублей, что расширяет возможности Фонда. Однако, увеличение финансирования не означает переход к более крупным спутникам, так как многие задачи могут быть решены с использованием микродвигателей на кубсатах.
Известные компании и вузы, такие как МКБ «Факел», «СПУТНИКС», МИФИ, предлагают миниатюрные электроракетные двигатели для кубсатов размером от 0,3U, что открывает новые возможности маневрирования.
Стендовые испытания важны в создании ракетно-космической техники, но их стоимость слишком высока для школьных и студенческих кубсатов. Решение — виртуальные испытательные стенды с программным обеспечением для имитации вакуумных, электрических, вибрационных или ударных испытаний.
Цель программы Space-π — вовлечь школьников и студентов в науку и технологии через космос, а не готовить специалистов в ракетно-космической отрасли. Участниками молодежной программы уже предложено множество идей, таких как мониторинг качества атмосферного воздуха, ионно-кластерные двигатели, связь между луноходом, спутником и Землей, мониторинг арктической зоны, углеводородный потенциал и экосистема Арктики.
Если есть интересные предложения, значит, проект Space-π будет развиваться.
Самое популярное
