Украинская оранжерея для поселений на Марсе и Луне: над чем работают ученые из КПИ, чей спутник вывела на орбиту ракета Илона Маска
Вероятно, многие знают об уникальном полете японской межпланетной станции «Хубаяса-2», которая доставила на Землю капсулы с грунтом и газом с астероида Рюгу (он имеет диаметр 920 метров, летает между нашей планетой и Марсом). Напомним: в конце сентября 2018 года, отделившись от «Хубаяса-2», на поверхность этого астероида сели сначала два робота с научными приборами и камерами (это была первая в истории подобная высадка). А спустя несколько дней приземлился еще и модуль MASCOT (его создали в Немецком космическом агентстве), также оснащенный научной и съемочной аппаратурой. Так вот, часть работы по созданию MASCOT выполнили ученые и студенты Киевского политехнического института имени Игоря Сикорского. А новые модификации устройств, которые они разработали для этого уникального модуля, будут испытываться на новом наноспутнике КПИ. Третьего января его вместе с еще 113 подобными аппаратами вывела на орбиту ракета-носитель Falcon-9 компании SpaceX Илона Маска.
Корреспондент «ФАКТОВ» встретился с командой из КПИ, разработавшей этот спутник (он называется PolyITAN-HP-30).
«Наш спутник вращается вокруг Земли на высоте около 500 километров»
— Что именно будете испытывать на новом спутнике КПИ?
— Чтобы ответить на этот вопрос, следует сказать, что разнообразные приборы и агрегаты, устанавливаемые на любых космических аппаратах, во время работы выделяют тепло, — отвечает ведущий инженер кафедры микроэлектроники факультета электроники Михаил Душейко. — Тепло нужно отводить, чтобы приборы не перегревались (это чрезвычайно важно). Так вот, на нашем спутнике пройдут испытания созданные нами устройства, предназначение которых — отводить избыток тепла. Эти устройства называются «тепловые трубы».
— Вы уже установили связь с вашим спутником?
— Нет, начнем работать с ним где-то через месяц. Здесь следует объяснить, что ракетоноситель Falcon-9 высыпал в космос из специального контейнера на лету большое количество малогабаритных спутников (в общей сложности 114). Это все равно, что вы ехали бы на автомобиле и выбросили в окно горсть спичек. Их разбросало бы по обочине дороги. То же и со спутниками на орбите: их рассеяло примерно так, как спички. Зарубежная компания, участвующая в проекте, сейчас разбирается с сигналами от этих спутников и определяет их орбиты. Когда она сообщит нам параметры орбиты нашего, заложим их в компьютер и установим связь со спутником. Тогда мы сориентируем его на Солнце нужным нам образом.
— Он будет долго работать в космосе?
— Мы на это надеемся, потому что он находится на достаточно высокой орбите — около 500 километров от поверхности Земли. Это хорошо — силе земного притяжения труднее затащить его в плотные слои атмосферы. Если в него не попадет космический мусор, то он должен работать долго. Кстати, наш первый спутник, запущенный еще в 2014 году, до сих пор работает.
«Антенна для связи с нашими космическими аппаратами установлена на одном из корпусов КПИ»
— Ваш спутник маленький — почти как детский. Почему его габариты так малы?
— Университетские спутники, как правило, все такие — у вузов не слишком много денег, чтобы оплачивать большие, — отвечает Михаил Душейко.
— Из-за малых габаритов возможности таких аппаратов ограничены?
— Не угадали. Дело в том, что благодаря достижениям микроэлектроники на них можно устанавливать серьезную, с немалыми возможностями научную аппаратуру. То есть по возможностям они не уступают многим большим.
Следует отметить, что студенческие спутники создаются по стандарту CubeSat. Он был разработан несколько десятков лет назад в одном из университетов США. Там тогда возникла идея стандартизировать студенческие спутники — чтобы у них были одинаковые габариты. Смысл в том, что это позволило значительно снизить стоимость вывода их на орбиту. Спутники, сделанные по этому стандарту, называют кубсаты. Наш тоже кубсат.
— Все кубсы имеют одинаковую форму и габариты?
— Нет. Все они небольшие, весят немного, однако размеры и форму могут иметь разные. Здесь за основу взят конструктивный элемент (своего рода «кирпичик») — кубик габаритами 10×10×10 сантиметров и весом до 1 килограмма. Каждый из таких «кирпичиков» называется юнити. Так вот, спутники стандарта CubeSat могут быть габаритами от 1 до 12 юнити («кирпичиков»). Под эти размеры были созданы стандартные адаптеры, с помощью которых кубсаты размещаются в космическом корабле или ракете.
— Как осуществляется связь с вашими спутниками?
— На крыше корпуса КПИ, в котором мы сейчас с вами разговариваем, установлена специальная антенна. Она и принимает радиосигналы из наших кубсатов. Полученная таким образом информация поступает в центр обработки спутниковых данных, оборудованный в этом же корпусе института.
— Связь с кубстами круглосуточная?
— Нет, сеансы связи проводятся только тогда, когда наши спутники пролетают над Украиной — несколько раз (5 или 6) в сутки. Каждый сеанс связи длится примерно 4−10 минут. Этого нам вполне достаточно.
«В поселениях людей на других планетах растения будут утилизировать продукты жизнедеятельности астронавтов и станут источником кислорода и пищи»
— Сколько вообще ваших кубсатов отправлено в космос? — спрашиваю Михаила Душейко.
— Уже три. Один из них работал вместе с несколькими десятками подобных аппаратов по программе QB50 — мониторинг верхних слоев атмосферы, которые сложно исследовать. Ведь для этого спутники должны летать по низкой (около 250 километров над Землей) орбите. Долго там продержаться они не могут: сила тяжести нашей планеты затягивает их и они падают, сгорая в атмосфере. Поэтому запускать на низкие орбиты большие спутники слишком дорого. Выходом стало использование кубсатов.
Для выполнения проекта QB50 их отправили на американскую ракету на Международную космическую станцию. А оттуда с помощью робота-манипулятора выбросили группу кубсатов на нужную орбиту. Наш спутник, задействованный в этой программе, проработал 21 месяц.
— Разрабатываете еще какие-нибудь спутники?
— Да, сейчас работаем над созданием еще двух. Один из них — проект «Биосат» (выращивание растений в условиях невесомости), — отвечает руководитель коллектива разработчиков наноспутников КПИ Борис Рассамакин.
— Это что-то вроде эксперимента, который провел на Международной космической станции украинский космонавт Леонид Каденюк?
— Не совсем так. Биологических экспериментов, подобных тому, что провел Каденюк, на МКС выполнено много. Все они кратковременны — обычно не более 30 суток: посеяли растения, отследили их развитие в условиях невесомости. Астронавты должны были за ними ухаживать. У нас другой проект. Он имеет общие черты с работой одного западного ученого, который более 100 лет назад создал так называемый микрокосм — замкнутую систему (своего рода теплицу), в которой до сих пор растения растут самостоятельно, без вмешательства человека!
— То есть уже больше 100 лет?!
— Именно так. Это уникальный научный эксперимент, который, к сожалению, малоизвестен широкой общественности. Мы сейчас создаем микрокосм, который должен существовать в условиях невесомости на борту нашего спутника.
— Это имеет практический смысл?
— Разумеется, имеет. Если американские, европейские, японские центры космонавтики планируют пилотируемые (при участии астронавтов) полеты на Марс, создание там, а также на Луне научных баз, то выращивание в космосе растений очень актуально.
Мы установим нашу космическую оранжерею на спутник, и он будет отправлен на орбиту. Данные, которые мы получим во время эксперимента, помогут в проектировании межпланетных кораблей и баз на других планетах. Там будут созданы экосистемы с замкнутым циклом: растения будут утилизировать продукты жизнедеятельности астронавтов и станут источником кислорода и пищи.
— В герметичной капсуле для выращивания растений, которую мы установим на кубсат, будут работать и датчики тепла, влажности, освещения, — присоединяется к разговору студент магистратуры Константин Половинкин. — С помощью приборов будем контролировать, сколько растения производят кислорода и связывают CO₂. Там будет и видеокамера — для наблюдения за развитием растений. Предусмотрена имитация смены дня и ночи — с помощью светодиодов. Потребуется также имитировать влияние ветра на растения. Для этого установим кулер, который будет периодически заставлять воздух двигаться.
— Что собой представляет еще один проект, над которым сейчас работает ваш коллектив? - снова обращаюсь к руководителю команды разработчиков спутников КПИ Борису Рассамакину.
— Это наноспутник, который будет оснащен оптическим сканером для наблюдений за объектами на Земле. К сожалению, звездочки на погонах он рассмотреть не сможет, ведь его разрешение 25−30 метров. Но разливы рек, пожары, места вырубки леса и другие явления он увидит. Информация, которую он собирает, понадобится многим государственным и хозяйственным органам.
— За более чем 16 лет, в течение которых вы занимаетесь спутниками, через вашу команду прошли несколько поколений студентов и аспирантов. Как сложилась их карьера?
— Успешно. Скажем, Андрей Гетьман, с которым мы начинали создавать солнечные элементы для наших кубсатов, создал крупную компанию по строительству солнечных электростанций. Она выполняет заказы как в Украине, так и за рубежом. Михаил Фадеев работает в одной из крупнейших в Украине компаний мобильной связи. Василий Точковый — сейчас один из ведущих разработчиков систем обеспечения авиационных полетов… Наш нынешний студент Алексей Падун, еще на первом курсе присоединившийся к нашей команде, сейчас проходит стажировку в США — в Кентском университете.
Напомним, что сотрудники Киевского политехнического института имени Игоря Сикорского в сотрудничестве с одной из охранных фирм создали уникальную технологию, с помощью которой изготавливается пуленепробиваемое огнеупорное стекло, названное авторами разработки «Прозрачная броня».
1066Читайте нас в Facebook
