В начале следующего года на орбиту будут запущены наноспутники (кубсаты), разработанные в Санкт-Петербургском политехническом университете Петра Великого. Что это за устройства и какова их миссия, «АиФ» рассказал доктор технических наук, профессор Высшей школы прикладной физики и космических технологий СПбПУ, научный руководитель проекта Space Pi Сергей Макаров.
Килограмм вместо тонны
Ольга Сальникова, АиФ-Петербург: Сергей Борисович, чем наноспутники отличаются от обычных, и как они работают в космосе?
Сергей Макаров: Стандартные искусственные спутники Земли, которые работают сейчас на орбите, – это очень крупные объекты. Так, масса спутника российской навигационной системы ГЛОНАСС-К составляет 1,4 тонны, аппарата дистанционного зондирования Земли «Ресурс-П», который занимается исследованием природных ресурсов и контролем загрязнения окружающей среды, – более 6 тонн. Все это очень трудоемко и дорого – в плане разработки, запуска, функционирования и утилизации.
Однако с появлением новых технологий быстрыми темпами стало развиваться направление малых космических аппаратов. И сегодня на орбиту все чаще выходят сверхмалые наноспутники – кубсаты, которые разрабатываются и в нашем университете. Кубсаты представляют собой набор кубиков (обычно три) размерами 10 см на 10 см и весом 1,5-2 кг каждый. Собранный из этих «космических кубиков» аппарат содержит все необходимые узлы для обеспечения жизнедеятельности и работы кубсата в течение 5-7 лет: системы телеметрии, питания (солнечные батареи) и передачи данных, устройства дистанционного зондирования Земли, датчики излучения, видеокамеру и прочее.
Каждый кубсат может выполнять определенную функцию: съемка поверхности Земли, проведение научных экспериментов, сбор данных о состоянии окружающей среды и другое. Более того, кубсаты активно используют и в образовательных целях. Так, с ноября 2020 года в России работает программа Space-Рi – при участии Фонда поддержки инноваций, ведущих вузов страны (включая СПбПУ), Российского движения школьников, а также представителей среднего бизнеса. В рамках программы школьники могут спроектировать, собрать и запустить в космос собственный кубсат, в том числе выполняющий научные задачи. В марте 2021 года на орбиту уже были запущены три школьных кубсата, разработанных нашими московскими коллегами. Наноспутники оборудованы уникальными фотокамерами, которые позволяют выдавать четкие кадры заданной поверхности Земли с расстояния до 600 км. Это, например, позволяет делать анализ лесного массива, отслеживать техногенные и экологические катастрофы. Данные передаются в информационные центры при университетах-разработчиках. Таких в стране несколько: в Москве, Петербурге, Самаре, Курске, Томске, Новосибирске. Все они связаны между собой. Школьники также получают эти данные из космоса и используют их в своих проектах.
Дежурный по планете
– Когда в космос полетят петербургские кубсаты?
– В начале 2022 года по программе Space-Рi, скорее всего, с космодрома «Восточный» на орбиту отправятся 18 школьных кубсатов, два из которых были разработаны в СПбПУ. Всего до 2025 года планируется запустить более 100 таких наноспутников. В перспективе из кубсатов прямо в космосе можно будет создавать и более сложные конструкции – например, космические станции. Сегодня кубсаты запускают с помощью контейнера, в котором находятся 12 или 18 наноспутнков. С помощью транспортного корабля контейнер выводится на орбиту, крышка открывается и «кубики» вылетают. Далее аппараты, двигаясь по орбите, начинают выполнять поставленные задачи. При наличии небольшого двигателя мы сможем соединить кубсаты между собой и сконструировать более мощный аппарат.
Сейчас как раз готовится первый экспериментальный запуск такого двигателя – он будет установлен на одном из 18 наноспутников. Возможно, через несколько лет нам удастся уже использовать кубсаты как космический конструктор. Такая технология может очень пригодиться, например, при освоении Марса, так как позволит конструировать аппаратуру и оборудование прямо на Красной планете. К слову, зарубежные компании также активно развивают наноспутники – НАСА, Европейское космическое агентство и частные инвесторы, например, Илон Маск.
– Что происходит с кубсатом, когда заканчивается его миссия?
– После окончания службы кубсата, а мы надеемся на не менее 7 лет, он сгорает в верхних слоях атмосферы.
– Как школьник может запустить на орбиту свой наноспутник?
– Это можно сделать в рамках космической школьной программы «Дежурный по планете», представив проект для кубсата (как это сделать – можно узнать на сайте программы). В 2020 году мы рассмотрели более 1000 проектов и выбрали из них 20 самых интересных и реализуемых. Стоит отметить, что бóльшая часть предложений (60-70%) связаны с экологией. Школьников беспокоят загрязнения, лесные пожары, наводнения, проблемы глобального потепления. Им интересно увидеть, как уменьшается ледяной покров в Арктике из-за повышения температуры на планете, и как это можно предотвратить. В этом им может помочь кубсат. Также школьники, в основном из Новосибирска, предлагают ионные двигатели для малых космических аппаратов – и есть очень интересные разработки, которые будут воплощены. Могу точно сказать, что сегодня многие школьники очень серьезно интересуются космосом. Это будущие сотрудники космических предприятий, о которых можно только мечтать.
Справка
Минимальная цена одного образовательного спутника без запуска может доходить до 5 миллионов рублей, в зависимости от электронной «начинки». Для школьников и студентов эти программы полностью бесплатны.
Кстати
В августе 2017 года Россия запустила на орбиту школьные наноспутники «СириусСат-1» и «СириусСат-2», созданные фондом «Сколково». Они проработали в космосе два года и все это время передавали на Землю информацию о космической радиации. 9 декабря 2020 года они вошли в земную атмосферу и сгорели.
Спасти лен и бананы. Петербургские ученые расшифровывают геном растений 
Наночернила не обманешь. Ученые знают, как бороться с подделкой QR-кодов 
Ученые из Петербурга выяснили причину вымирания мамонтов 
Будущее за кубитом? Ученые Петербурга разрабатывают квантовый компьютер