Космічні кубики: до чого призведе зменшення розмірів космічних кораблів

Андрій Мазур редактор

Катерина Степаненко редактор

Читать на русском

Змінити розмір

А+

а-

МаленькийСереднійВеликий

18 березня 2017, 15:00

В закладинки

Поділитися

Копіювати лінк

Лінк скопійовано

Освоєння Всесвіту стало під силу не тільки наддержавам, але і приватним компаніям і навіть студентам

Вихід людини в космос в середині XX століття вимагав таких колосальних зусиль і витрат, які могли собі дозволити тільки наддержави. І навіть на початку третього тисячоліття країн, що входять в Великий космічний клуб, залишається небагато: щоб стати повноправним членом цього неформального об'єднання, державі потрібно продемонструвати на практиці власну технологію космічних польотів. Тобто запустити супутник власної розробки і виробництва, з власною ракетою-носієм, з власного космодрому. Витрати на такі проекти під силу далеко не кожній економіці. Однак бажання не просто вирватися за межі атмосфери, а отримати там нові знання (та й вигоду теж) змушує шукати нові шляхи.

Одним з них стала мініатюризація космічних апаратів і нові, розраховані на таких малюків, способи доставки на орбіту і методи їх використання. У 90-х роках минулого століття все частіше став зустрічатися термін мікросупутник. Початком його історії можна вважати появу європейської платформи ASAP, що представляє собою таку собі шайбу триметрового діаметру. Вона розміщувалася між останньою сходинкою ракети Ariane і виведеним нею основним космічним апаратом. На платформі монтувалися 6 супутників, значно меншого розміру в порівнянні з основним вантажем. Після відділення основного супутника і видалення його на безпечну дистанцію апарати, що присусідились до нього, відділялися в потрібному місці один за іншим з допомогою пружинних штовхачів .

РОЗБИРАЄМОСЯ З РОЗМІРАМИ

Для початку складемо певне уявлення про розміри і вагу апаратів, що обертаються на орбітах навколо Землі. Міжнародна космічна станція – найдорожчий космічний об'єкт в історії – важить близько 417 т при довжині понад 100 м. На створення і підтримання життєдіяльності цього гіганта знадобилися зусилля багатьох країн і десятки стартів ракет. Космічний телескоп "Хаббл" важить 11 тонн. Кожен з трьох десятків супутників, що забезпечують роботу Системи глобального позиціонування (GPS), має масу до тонни і розміри з розкритими батареями – близько 10 метрів. Численні апарати дистанційного зондування Землі важать до декількох центнерів. В цілому ж все, що літає в космосі, але важить менше півтонни, домовилися відносити до малих супутників.

ДРІБНОТА. Гігантами серед малих супутників є міні – супутники : їх вага разом з паливом коливається в межах 100-500 кг . Як правило , при їх створенні використовуються обкатані технології , спеціально створені для роботи в космосі ( а значить більш дорогі ) електронні компоненти . Відправляють їх на орбіту , як правило , по кілька штук досить потужними носіями . Зі зменшенням маси апарату їх поділяють мікро- ( 10-100 кг ) , нано- ( 1-10 кг ) і пікоспутники ( 0,1-1 кг ) .

Деокупація півдня країни – як українські військові відвойовують території

Заборона на пересування країною для військовозобов'язаних – всі деталі

Ракетні удари по мирних українськиих містах - липень 2022

Ядерний тероризм Росії

До речі , якщо користуватися цією класифікацією , то перший штучний супутник Землі ( маса – 83,6 кг ) , виведений на орбіту в 1957 р Радянським Союзом , належить до мікросупутників . Перший американський супутник Explorer – 1 , виведений на орбіту в 1958 році, потрапляє в клас наноспутників , адже важив 8,3 кг . Наступний американський супутник Vanguard – 1 (1958 р ) масою 1,5 кг взагалі близький до пікоспутників . У наші дні саме ця категорія мініатюрних космічних апаратів значно змінила підходи до освоєння космосу .

new_image2_331

Vanguard-1. Другий супутник США

ПАРАЛЕЛЕПІПЕД ЯК СТАНДАРТ

У 1999 р професор Роберт Твіґґс зі Стенфордського університету ( США ) запропонував ввести стандарт для мікро- і наносупутників , який незабаром отримав назву CubeSat . Його особливість – фіксовані габарити апаратів , які можна змінювати кратно : CubeSat 1U – це кубик 10х10х10 см , 2U – це вже два кубика ( 10х10х20 см ) , 3U – 10х10х30 см . І так далі ...

Досягнута в практичній роботі на сьогоднішній момент межа – 6U ( 10х20х30 см ) . Поява загального стандарту дозволила крок за кроком напрацювати безліч конструкційних елементів ( батареї , плати , датчики , системи комунікації ) , які можна використовувати на різних моделях супутників .

Причому неспокійні розуми постійно вигадують щось новеньке : то сублімаційний або плазмовий двигун , то вітрила для уловлювання сонячного вітру .

Ще одна особливість CubeSat : вони створюються з електронних компонентів індустріального класу , тобто тих, що планувалися для використання в космосі . Так , вони недовговічні , але для вирішення завдань , поставлених перед малими , їх цілком вистачає . Однак тестування сумісності систем , написання програмного забезпечення та налагодження роботи ніхто не відміняв . Так що у інженерів на створення кожного нового " кубика " йдуть місяці .

На перших поколіннях " космокубиків " були відпрацьовані багато технологій , компонування і наукові прилади . Виявилося , що їм під силу безліч практичних завдань .

Показовий приклад – супутники Dove ( " Голуб " ) , створені в компанії Planet Labs . Ці " пташки " вписуються в формат 3U ( 10х10х30 см ) . У цей обсяг втиснуті 90 – міліметровий телескоп , фотоматриця , система орієнтації з трьох двигунів – маховиків і магнітних котушок . Одним словом – пристойний апарат дистанційного зондування Землі розміром з пару фотокамер – дзеркалок .

new_image_347

Cubesat. Можливо створити навіть в університетській лабораторії

НАШІ НЕ ПАСУТЬ ЗАДНІХ

Як вже говорилося , використання невеликих за розміром космічних апаратів дозволило в ряді випадків займатися розробкою космічної техніки та виведенням її на орбіту нечисленним коллектівам ентузіастів при досить скромному фінансуванні . Якраз те , що потрібно нашому суспільству : коли ракетно – космічний потенціал , який дістався від СРСР , здебільшого втрачено і існує цілком реальна загроза безнадійно випасти з процесів , що відбуваються в цій галузі знань і техніки .

ДОСВІД КПІ.Викладачі та студенти НТУУ КПІ пішли саме таким шляхом : почали створювати супутники формату CubeSat . Тим більше що досвід роботи в космічній галузі у кафедр і факультетів КПІ є . І поки супутник " Либідь " Національного космічного агентства України котрий рік припадає пилом на складах десь в РФ в очікуванні запуску , українські викладачі та студенти помаленьку торують власну дорогу на орбіту .

Перше з них творінь , супутник PolyITAN – 1 , відправився за межі атмосфери ще в 2014 р – на конверсійній ракеті " Дніпро " з космодрому в Оренбурзькій області . Тоді одним носієм запустили 21 апарат формату Cubesat і 6 супутників побільше . В ході роботи PolyITAN – 1 українські студенти відпрацьовували режими польоту і перевіряли роботу створених в КПІ сонячних джерел живлення . Одним словом – набирали безцінний досвід , який в недалекому майбутньому стане в нагоді їм при роботі над більш масштабними системами .

Найближчим часом має відбутися виведення на орбіту ще одного супутника – PolyITAN – 2 : апарат має форму куба з ребром 20 см і важить 1,9 кг . Супутник буде збирати і транслювати на Землю інформацію про нижні шари атмосфери .

new_image4_229