За рік до старту

Українські студенти освоюють технології створення наносупутників.

У 2012 році в рамках спільного українсько-бразиль­сь­кого проекту «Алкантара­ Циклон Спейс» із бразильського космодрому відбудеться демонстраційний­ запуск ракети-носія ­«Цик­­лон-4». Планується, що він візьме на борт серед інших корисних навантажень і ­перший університетський наносупутник, зроблений в Україні.

У створенні мініатюрного­ супутника беруть участь студенти, аспіранти та вчені Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут», Дніпропетровського на­­ціонального університету­ ім. О.Гончара, Національного аерокосмічного університету ім. М. Є. Жуковського­ «Харківський авіаційний інститут» і Національного центру аерокосмічної освіти мо­лоді ім. О.Макарова (НЦАОМ, Дніпропетровськ).

Перші кроки

Наносупутники, створені студентами різних країн світу, борознять космічні простори з кінця 90-х. Особливих успіхів домоглися в цьому ВНЗ США, Німеччини, Англії, Японії та інших держав, які володіють космічними технологіями та будівельними потужностями або  беруть участь у реалізації відповідних міжнародних проектів. Україна ж, маючи повний замкнений цикл виробництва ракетно-космічних літальних апаратів, супутників, систем наведення й управління, до останнього часу була винятком із правил. Для наших університетів цей напрям діяльності був скоріше далекою мрією, ніж реальним кроком на шляху розширення звичних рамок освітнього процесу. Але реформування системи освіти, яке почалося після приєднання до Болонського процесу, допомогло усунути різні перешкоди й максимально наблизити студентство до практичного освоєння космосу.

— Із 2005 року Національний центр аерокосмічної освіти молоді ім. Макарова ініціював заходи, спрямовані на стимулювання зусиль
українських ВНЗ для створення й розвитку в їхніх стінах нового напряму діяльності, — розповів заступник директора з науки та освіти НЦАОМ Олексій ­Кулик. — Вагому підтримку надають нам європейські університети, які мають досвід створення університетських (або студентських, молодіжних) супутників. Зокрема, на Міжнародному аерокосмічному салоні в Берліні у 2008 році між нашим Центром і факультетом авіації та космонавтики Берлінського технічного університету був підписаний договір про співдружність і спільну науково-технічну діяльність. Через рік, спираючись на допомогу КБ «Південне» й Національного космічного агентства України (НКАУ), три провідні аерокосмічні ВНЗ Києва, Дніпропетровська й Харкова виграли трирічний грант і стали повноправними учасниками міжнародної програми TEMPUS-CRIST.

Головна її мета, відзначив О.Кулик, — вивести аерокосмічні ВНЗ на новий якісний рівень у підготовці майбутніх фахівців ракетно-космічної галузі за рахунок упровадження в освітній процес технологій виготовлення та експлуатації малих космічних літальних апаратів. При цьому не тільки забезпечити підготовку інженерних, наукових кадрів, а й менеджерів, здатних вигідно продавати свої вироби на світових космічних ринках.

Крім України в програмі TEMPUS-CRIST беруть участь Росія та Казахстан (по три ВНЗ від кожної держави). Проект фінансується за рахунок коштів Європейського Союзу за підтримки Європейського космічного агентства. Його фіналом на цьому етапі стане обладнання в українських університетах приймально-передавальних центрів — фактично мініатюрних технологічних лабораторій і центрів управління польотами космічних літальних апаратів. Необхідне обладнання вже завезене з Німеччини, незабаром почнеться його монтаж, налагодження, і до осені ці центри посядуть належне місце в університетських структурах. Таким чином, наші студенти зможуть не тільки самостійно проектувати й створювати наносупутники, а й вести з ними постійну роботу після виведення на орбіту.

Ще одним важливим кроком на шляху до поставленої мети стало підписання в жовтні минулого року між ­НЦАОМ і Токійським університетом меморандуму про створення до 2015 року п’яти малих космічних літальних апаратів і подальшої їхньої спільної експлуатації. Усі супутники будуть призначені для дистанційного зондування Землі, а інформацію, яка надходитиме з них, ВНЗ зможуть використовувати як у самостійних, так і спільних освітніх, науково-освітніх і наукових проектах. Концепція першого з п’яти супутників уже сформована японським університетом. Він буде оснащений високоякісною відео- і фотоапаратурою, яка дозволить проводити зйомку з розрізненням 5—7 м на поверхні Землі. Запуск цього супутника планується в 2012 році разом із першим українським університетським наносупутником із космодрому Алкантара в Бразилії. Пускові послуги забезпечує Україна, і це стане нашим внеском у реалізацію поставленого завдання.

У створенні наступних супутників українські та японські студенти братимуть, швидше за все, рівноправну участь.

Маленький, та сміливенький

Приєднання до міжнародних програм активізувало роботу й над першим українським університетським наносупутником. Учасники проекту «Український наносупутник» зосередили зусилля на комплектації корисного навантаження (у цьому випадку йдеться про наукову апаратуру, яка може бути встановлена на борту супутника) і розробці службових систем платформи.

Судячи з макета, виконаного в натуральну величину, перший університетський наносупутник буде не більше від взуттєвої коробки. Але витрати на створення такої «коробочки» дійсно космічні — можуть перевищити 2 млн грн. Приблизно половину цієї суми становитиме вартість матеріалів, елементної бази й наукового обладнання, решта — витрати, пов’язані із проведенням його випробувань і заходів, у процесі яких буде підтверджена працездатність кожної системи окремо й усього виробу в цілому.

Це дуже відповідальний етап у створенні нано­супутника, бо треба завжди пам’ятати: найменший збій у його роботі може призвести до непередбачених наслідків і набагато більших матеріальних втрат під час запуску ракети-носія.

Наносупутник низькоорбітальний, він кружлятиме над Землею на висоті близько 400—600 км. Призначений для дистанційного зондування Землі, тому на ньому планується встановити фото- й відеотехніку. Поки — напівпрофесійну або побутову, здатну працювати в космічному просторі, бо на придбання професійної коштів немає.

Сеанси зв’язку із супутником становитимуть 30 хвилин на добу, поки він перебуватиме в зоні видимості й стійкого сигналу, пролітаючи над Україною. Але перед студентськими колективами поставлене завдання збільшити тривалість таких сеансів. Ідей із цього приводу чимало. Наприклад, у Дніпропетровську опрацьовується проект зі збільшення зв’язку із супутником до 6 годин. Завдання пропонується вирішити за допомогою терміналів, установлених безпосередньо на супутнику й у приймально-передавальних центрах на Землі. Суть ідеї полягає в тому, щоб вся фіксована інформація накопичувалася протягом певного часу в пам’яті обладнання, установленого на супутнику, а потім передавалася в такому ж обсязі на Землю.

Для начинки українського наносупутника, як і інших аналогічних університетських апаратів, буде використана елементна база провідних світових виробників, адаптована до умов роботи в космосі. При цьому можна скористатися недорогими варіантами й навіть не обов’язково одержувати спецдозволи на право використання тих або інших елементів, готової апаратури. Головне — наявність дозволів на експлуатацію від самих виробників, яким ­надається фактично безкош­товна можливість «обкатати» свої вироби в космічному просторі й надалі пропонувати їх за відповідними цінами для комплектації більш серйозних космічних літальних апаратів. Не дивно, що світові аерокосмічні агентства всіляко стимулюють розроблення університетських наносупутників, використовуючи їх як експериментальні бази в розвитку космічних технологій.

Зараз вирішуються питання матеріальної підтримки проекту «Український наносупутник». Цього року треба закупити елементну базу, зібрати все воєдино й провести випробування, щоб устигнути до запуску РН «Циклон-4», призначеного на квітень 2012 року.

Внесок студентів

Найлегшим і найпростішим варіантом створення першого університетського наносупутника було б звернутися в КБ «Південне» і ДП «Південмаш», щоб використовувати їх науковий і технічний потенціал. Однак у НЦАОМ ім. Макарова вирішили дати якнайбільше шансів саме студентству, молодим ученим профільних ВНЗ і підприємств. Із 2005 року під егідою НЦАОМ проводяться конкурси проектів із заданої тематики. Крім того, студенти й аспіранти університетів, які освоюють космічний напрямок, одержують конкретні завдання у вигляді курсових, дипломних і наукових робіт. За 2—3 роки ідея доводиться до необхідного рівня, і її можна розглядати як готову пропозицію до практичного впровадження.

Оскільки більшість робіт представлена трьома провідними аерокосмічними університетами України, вони об’єдналися в консорціум зі створення наносупутника. При цьому харків’яни, наприклад, займаються­ розробкою систем енергопостачання, програмним­ забезпеченням систем управління наносупутником. У Київському політеху в рамках проекту створюють конструкційні елементи систем управління — двигуни-маховики, приймально-передавальні елементи, прилади для зв’язку із Землею. Дніпропетровський університет виконуватиме завдання, пов’язані з конструкційними особливостями корпуса, панелей, головним складанням, випробуваннями ­готового наносупутника, уведенням в експлуатацію та підготовкою його до космічного запуску.

У цілому студентські колективи представили за останні чотири роки близько 60 робіт. Причому в конкурсах брали участь не тільки зазначені вище профільні ВНЗ, а й декілька інститутів, університетів із Києва, Донецька, Ужгорода, Житомира, Євпаторії, Запоріжжя, Львова та інших міст. Частина конкурсних робіт відрізняється фундаментальним науковим підходом і їх ­реалізація вимагає значних капітальних вкладень. Поки вони потрапили в розряд «запасних». Та коли фінансові можливості дозволять, усі вони напевно будуть реалізовані під час створення наступних університетських супутників.

Космічне братство

Найближчим часом до реалізації проекту може долу­читися Харківський націо­­нальний університет­ радіо­­­­електроніки, а до програми TEMPUS-CRIST — Націо­нальний авіаційний університет (Київ), Житомирський­ військовий інститут радіо­­­електроніки ім. С. Корольова,
Донецький національний­ технічний університет та інші українські ВНЗ. Закінчення першого етапу в 2011 році в рамках міжнародної освітньої програми TEMPUS-CRIST не вимагає від української сторони виходу з цієї програми. Більш того, Україна надалі має намір розширити рамки міжнародного співробітництва. На порядку денному — розроблення спільних освітніх програм з обміну студентами та стажування українських фахівців у європейських, російських та казахстанських ВНЗ.

У НЦАОМ ім. О. Макарова­ прогнозують вітчизняним університетам ще більш привабливе майбутнє.

— Ідеальний варіант — побудувати міст між нашими європейськими й новими японськими партнерами через Україну, — говорить О. Кулик. — Ми маємо на увазі не тільки інформаційну складову щодо обміну досвідом, а й практичні кроки. Наприклад, організація роботи на високому технічному рівні університетських ЦУПів в Україні може допомогти в забезпеченні багатогодинних і навіть цілодобових сеансів зв’язку з  нано­­супутниками універси­тетів­ різних країн. Ми готові, зі свого боку, провести ­переговори, запропонувавши нашим зарубіжним партнерам розглянути цю унікальну можливість для технічної реалізації проекту.

Довідка «УТГ»

Восени 2010 року в рамках проекту TEMPUS-CRIST у Берлінському технічному університеті пройшли стажування студенти, аспіранти, викладачі, фахівці восьми ВНЗ України, Росії та Казахстану, а також організацій, які підтримують цей проект. Серед них — представники Національного центру аерокосмічної освіти молоді ім. О. Макарова­ й Дніпропетровського національного університету ім. О. Гончара.

За програмою стажування навчання відбувалося за такими напрямами: проектування мікро- і наносупутників; супутникові технології; зв’язок космічного призначення; космічна сенсорика; системи планування та управління в космічній промисловості.

Наносупутники мають масу від 10 до 60 кг, мікросупутники — від 100 до 200 кг. Термін їхньої служби, як правило, не перевищує п’яти років, після чого вони поступово знижуються й згоряють у густих шарах атмосфери.