Украинский университетский наноспутник PolyITAN-2-SAU: полгода на орбите
Полгода назад, 26 мая 2017 года, на околоземную орбиту был запущен наноспутник "PolyITAN-2-SAU". Это уже второй наноспутник, спроектированный и изготовленный в КПИ им. Игоря Сикорского под руководством ст.н.с., к.т.н. Бориса Рассамакина. В отличие от первого наноспутника университета - "PolyITAN-1", который вышел на заданную орбиту через час после старта ракеты-носителя, "PolyITAN-2-SAU" начал самостоятельный полет не сразу. Сначала 18 апреля ракета "Atlas V", которая стартовала на мысе Канаверал (США), вывела на околоземную орбиту грузовой космический корабль "Cygnus CRS OA-7", где находились контейнеры с 28 университетскими наноспутниками из 19 стран. 22 апреля корабль пристыковался к Международной космической станции (МКС). А через месяц - с 24 по 26 мая - японский робот-манипулятор в определенных местах и в определенное время отправлял наноспутники с МКС на их орбиты. "PolyITAN-2-SAU" начал самостоятельный полет 26 мая в 6:00 утра по киевскому времени.
В связи с полугодием запуска корреспондент газеты "Киевский политехник" поинтересовался у научного руководителя проекта QB50 Бориса Рассамакина о том, как проходит полет наноспутника и каковы его перспективы.
- Наш аппарат "PolyITAN-2-SAU" - часть проекта QB50, штаб-квартирой которого является Институт гидродинамики фон Кармана (Бельгия). Там же располагается Центр обработки и архивирования данных (DPAC).
В проекте планировалось задействовать 50 университетских наноспутников. На орбиту было выведено 36 (из них 28 - американским ракетоносителем "Atlas V" и 8 - индийским ракетоносителем PSLV). Почему 36, а не 50? Потому что не все университеты, которые планировали изготавливать и запускать наноспутники, смогли довести эти планы до реализации. Следует сказать, что из 36 выведенных на орбиту наноспутников по состоянию на начало ноября в рабочем состоянии осталось только 14. И то, что среди этих 14 - наш, свидетельствует о надлежащем уровне работы нашей команды.
Главное назначение наноспутников, входящих в группировку QB50, - исследование нижней термосферы Земли. Термосфера - это та часть земной атмосферы, которая простирается с высоты 80-90 км до высоты 800 км. Исследования планируется проводить на высотах 300 км (первые эксперименты) и 200 км (второй эксперимент). Кроме того, по заказу организаторов, пройдут специальные эксперименты на меньших высотах - до 90 километров.
Обычный спутник на таких высотах долго не удержится. - Из-за больших габаритов через несколько месяцев он опустится ниже 90 км и сгорит в плотных слоях атмосферы. Наноспутники стандарта CubeSat (масса от 1 до 10 кг) миниатюрные (наш, например, весит всего лишь 1,964 кг), поэтому могут длительное время выполнять задания на низких орбитах.
Сейчас "PolyITAN-2-SAU" находится на расстоянии 382 километров от поверхности Земли, высота его полета постепенно снижается. Мы считаем, что он проработает еще около двух лет.
- Сколько времени ушло на создание этого наноспутника?
- Его разработка началась в 2012 году. Мы тогда подали заявку в Европейское космическое агентство на участие в проекте QB50 по изучению термосферы с помощью университетских наноспутников. Попасть в него изъявили желание коллективы из более 70 высших учебных заведений разных стран мира. Мы успешно прошли все этапы отбора. Для проекта QB50 мы почти все сделали сами: разработали и собрали аппарат, автономно и комплексно его тестировали, провели приемо-сдаточные динамические и термовакуумные испытания, написали для него компьютерные программы. Мы также разработали и изготовили из углепластика каркасы солнечных батарей, установленных на наноспутник. Поставили на него датчики Солнца, с их помощью можно определять положение аппарата на орбите. Установили отечественные GPS/GLONASS-приемники (разработчик ООО "Навис-Украина"), для которых сами создали специальное программное обеспечение. Приемо-сдаточные термовакуумные испытания наноспутника проводили в термовакуумной камере теплоэнергетического факультета КПИ им. Игоря Сикорского. В камере имитируются условия космоса - вакуум, низкая температура (минус 194 градуса по Цельсию), внешние воздействия Солнца и Земли.
Сорок процентов расходов на создание "PolyITAN-2-SAU" взяли на себя наши инвесторы - китайский аэрокосмический университет и Kalinin invention fund (Украина). Также нашими спонсорами являются компания "Боинг-Украина" и фирма "Диона Ltd.".
Замечу, что "PolyITAN-2-SAU" стал нашим вторым наноспутником, выведенным в космос. Первый - "PolyITAN-1" - массой 1080 граммов был выведен на орбиту в июне 2014 года, и до этого времени мы получаем от него сигналы. Сейчас работаем над третьим, четвертым и пятым.
На крыше корпуса № 5 нашего университета расположен комплекс для связи с наноспутниками. В лаборатории тепловых труб оборудован центр космической связи.
- Чем вы занимались после вывода "PolyITAN-2-SAU" на орбиту и какие запланированы эксперименты?
- Примерно 10 недель были посвящены введению в эксплуатацию, по согласованию с Институтом фон Кармана, электронной платформы наноспутника "PolyITAN-2-SAU" и датчика-сенсорного блока - масс-спектрометра потока космической плазмы FIPEX (он изготовлен в Техническом университете Дрездена (Германия).
Вся научная программа QB50 делится на две отдельные фазы сбора научной информации. Первая фаза исследований начнется после того, как группировка наноспутников QB50 (или хотя бы 80% из действующих) достигнет 300-километровой высоты. Расчеты показывают, что это произойдет через 10 месяцев после развертывания с МКС. Далее мы должны работать с датчиком FIPEX в течение 60 дней через день. В перерывах можем исследовать и другие полезные нагрузки - датчики Солнца, маховик, приемник GPS/Glonass, программное обеспечение и др.
После этого исследования прекратятся на несколько месяцев, чтобы дождаться, когда 50% активных CubeSats достигнут 200-километровой высоты. Во время этого второго этапа CubeSats снова должны получать данные по FIPEX в течение 60 дней через день.
Также запланированы три различных специальных типа экспериментов: Syncro, Target и HighFreq.
Syncro - это синхронный эксперимент по анализу термосферы. Его результаты помогут не только составить детальное представление о длинноволновых явлениях в термосфере, но и получить большое количество данных измерений в определенных слоях атмосферы.
HighFreq - эксперименты по исследованию флуктуации атмосферы датчиками с максимально возможной частотой опроса (высокочастотный тест-HighFreq).
Target - калибровка датчиков в полете. Это необходимо выполнять из-за высокой изменчивости термосферы во времени.
Для облегчения координации научных операций создается штаб-квартира QB50, которая будет пересылать сценарии операций командам, которые управляют работой наноспутников. Команды будут получать 7 сценариев в неделю до начала измерений и должны будут загрузить сценарии своих CubeSats. Полученные данные будут передаваться в Центр обработки и архивирования данных.
Отработка подсистем наноспутника "PolyITAN-2-SAU" и исследования воздействия на них внешней среды продолжаются. Все испытания до сегодняшнего дня были успешными. Поэтому, учитывая результаты испытаний нашего первого наноспутника, можно утверждать, что наноспутник "PolyITAN-2-SAU" является высокоэффективной электронной платформой для проведения испытаний в космосе.
Массогабаритный макет изделия:
Руководитель группы разработчиков серии наноспутников КПИ «PolyITAN» Борис Михайлович Рассамакин:
Первый украинский наноспутник PolyITAN-1 был создан в Национальном Техническом Университете Украины «Киевский Политехнический Институт» (НТУУ КПИ) в кооперации с украинскими радиолюбителями. Активная разработка космического аппарата формата CubeSat началась в 2009 году. 19 июня 2014 года ракета-носитель «Днепр», изготовленная украинским «Южмашем», была успешно запущена и спутник Polyitan-1 был выведен на орбиту в первой группе спутников, отделившихся от ракеты-носителя. PolyITAN-1 сможет пробыть на высоте 650…710 км несколько лет. Макет этого наноспутника в натуральную величину (10х10х10 сантиметров) можно увидеть среди экспонатов отдела истории авиации и космонавтики им. И. И. Сикорского Государственного политехнического музея при НТУУ «КПИ»:
В связи с полугодием запуска корреспондент газеты "Киевский политехник" поинтересовался у научного руководителя проекта QB50 Бориса Рассамакина о том, как проходит полет наноспутника и каковы его перспективы.
- Наш аппарат "PolyITAN-2-SAU" - часть проекта QB50, штаб-квартирой которого является Институт гидродинамики фон Кармана (Бельгия). Там же располагается Центр обработки и архивирования данных (DPAC).
В проекте планировалось задействовать 50 университетских наноспутников. На орбиту было выведено 36 (из них 28 - американским ракетоносителем "Atlas V" и 8 - индийским ракетоносителем PSLV). Почему 36, а не 50? Потому что не все университеты, которые планировали изготавливать и запускать наноспутники, смогли довести эти планы до реализации. Следует сказать, что из 36 выведенных на орбиту наноспутников по состоянию на начало ноября в рабочем состоянии осталось только 14. И то, что среди этих 14 - наш, свидетельствует о надлежащем уровне работы нашей команды.
Главное назначение наноспутников, входящих в группировку QB50, - исследование нижней термосферы Земли. Термосфера - это та часть земной атмосферы, которая простирается с высоты 80-90 км до высоты 800 км. Исследования планируется проводить на высотах 300 км (первые эксперименты) и 200 км (второй эксперимент). Кроме того, по заказу организаторов, пройдут специальные эксперименты на меньших высотах - до 90 километров.
Обычный спутник на таких высотах долго не удержится. - Из-за больших габаритов через несколько месяцев он опустится ниже 90 км и сгорит в плотных слоях атмосферы. Наноспутники стандарта CubeSat (масса от 1 до 10 кг) миниатюрные (наш, например, весит всего лишь 1,964 кг), поэтому могут длительное время выполнять задания на низких орбитах.
Сейчас "PolyITAN-2-SAU" находится на расстоянии 382 километров от поверхности Земли, высота его полета постепенно снижается. Мы считаем, что он проработает еще около двух лет.
- Сколько времени ушло на создание этого наноспутника?
- Его разработка началась в 2012 году. Мы тогда подали заявку в Европейское космическое агентство на участие в проекте QB50 по изучению термосферы с помощью университетских наноспутников. Попасть в него изъявили желание коллективы из более 70 высших учебных заведений разных стран мира. Мы успешно прошли все этапы отбора. Для проекта QB50 мы почти все сделали сами: разработали и собрали аппарат, автономно и комплексно его тестировали, провели приемо-сдаточные динамические и термовакуумные испытания, написали для него компьютерные программы. Мы также разработали и изготовили из углепластика каркасы солнечных батарей, установленных на наноспутник. Поставили на него датчики Солнца, с их помощью можно определять положение аппарата на орбите. Установили отечественные GPS/GLONASS-приемники (разработчик ООО "Навис-Украина"), для которых сами создали специальное программное обеспечение. Приемо-сдаточные термовакуумные испытания наноспутника проводили в термовакуумной камере теплоэнергетического факультета КПИ им. Игоря Сикорского. В камере имитируются условия космоса - вакуум, низкая температура (минус 194 градуса по Цельсию), внешние воздействия Солнца и Земли.
Сорок процентов расходов на создание "PolyITAN-2-SAU" взяли на себя наши инвесторы - китайский аэрокосмический университет и Kalinin invention fund (Украина). Также нашими спонсорами являются компания "Боинг-Украина" и фирма "Диона Ltd.".
Замечу, что "PolyITAN-2-SAU" стал нашим вторым наноспутником, выведенным в космос. Первый - "PolyITAN-1" - массой 1080 граммов был выведен на орбиту в июне 2014 года, и до этого времени мы получаем от него сигналы. Сейчас работаем над третьим, четвертым и пятым.
На крыше корпуса № 5 нашего университета расположен комплекс для связи с наноспутниками. В лаборатории тепловых труб оборудован центр космической связи.
- Чем вы занимались после вывода "PolyITAN-2-SAU" на орбиту и какие запланированы эксперименты?
- Примерно 10 недель были посвящены введению в эксплуатацию, по согласованию с Институтом фон Кармана, электронной платформы наноспутника "PolyITAN-2-SAU" и датчика-сенсорного блока - масс-спектрометра потока космической плазмы FIPEX (он изготовлен в Техническом университете Дрездена (Германия).
Вся научная программа QB50 делится на две отдельные фазы сбора научной информации. Первая фаза исследований начнется после того, как группировка наноспутников QB50 (или хотя бы 80% из действующих) достигнет 300-километровой высоты. Расчеты показывают, что это произойдет через 10 месяцев после развертывания с МКС. Далее мы должны работать с датчиком FIPEX в течение 60 дней через день. В перерывах можем исследовать и другие полезные нагрузки - датчики Солнца, маховик, приемник GPS/Glonass, программное обеспечение и др.
После этого исследования прекратятся на несколько месяцев, чтобы дождаться, когда 50% активных CubeSats достигнут 200-километровой высоты. Во время этого второго этапа CubeSats снова должны получать данные по FIPEX в течение 60 дней через день.
Также запланированы три различных специальных типа экспериментов: Syncro, Target и HighFreq.
Syncro - это синхронный эксперимент по анализу термосферы. Его результаты помогут не только составить детальное представление о длинноволновых явлениях в термосфере, но и получить большое количество данных измерений в определенных слоях атмосферы.
HighFreq - эксперименты по исследованию флуктуации атмосферы датчиками с максимально возможной частотой опроса (высокочастотный тест-HighFreq).
Target - калибровка датчиков в полете. Это необходимо выполнять из-за высокой изменчивости термосферы во времени.
Для облегчения координации научных операций создается штаб-квартира QB50, которая будет пересылать сценарии операций командам, которые управляют работой наноспутников. Команды будут получать 7 сценариев в неделю до начала измерений и должны будут загрузить сценарии своих CubeSats. Полученные данные будут передаваться в Центр обработки и архивирования данных.
Отработка подсистем наноспутника "PolyITAN-2-SAU" и исследования воздействия на них внешней среды продолжаются. Все испытания до сегодняшнего дня были успешными. Поэтому, учитывая результаты испытаний нашего первого наноспутника, можно утверждать, что наноспутник "PolyITAN-2-SAU" является высокоэффективной электронной платформой для проведения испытаний в космосе.
Массогабаритный макет изделия:
Руководитель группы разработчиков серии наноспутников КПИ «PolyITAN» Борис Михайлович Рассамакин:
Первый украинский наноспутник PolyITAN-1 был создан в Национальном Техническом Университете Украины «Киевский Политехнический Институт» (НТУУ КПИ) в кооперации с украинскими радиолюбителями. Активная разработка космического аппарата формата CubeSat началась в 2009 году. 19 июня 2014 года ракета-носитель «Днепр», изготовленная украинским «Южмашем», была успешно запущена и спутник Polyitan-1 был выведен на орбиту в первой группе спутников, отделившихся от ракеты-носителя. PolyITAN-1 сможет пробыть на высоте 650…710 км несколько лет. Макет этого наноспутника в натуральную величину (10х10х10 сантиметров) можно увидеть среди экспонатов отдела истории авиации и космонавтики им. И. И. Сикорского Государственного политехнического музея при НТУУ «КПИ»: