Ни для кого не секрет, что в последнее время всё больше и больше частных компаний начинает заниматься космонавтикой. Но вот о чём знает куда меньше людей, так это о том, что частные космические предприятия есть и в России. Сегодня мы поговорим о создателях первого российского частного микроспутника дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) – о компании «Спутникс».
История компании начинается в 2009 году, когда команда молодых специалистов, работающих в ИТЦ «СканЭкс», взялась за разработку систем ориентации и стабилизации микроспутника «Чибис-М». В 2011 году аппарат начал свою работу на орбите, подтвердив высокий уровень профессионализма этой команды. Ребята выделились в самостоятельную организацию – общество с ограниченной ответственностью «Спутниковые инновационные космические системы» или, сокращённо, ООО «Спутникс».
В 2012-м году молодая компания получает от фонда «Сколково» грант софинансирования в размере 29 522 335 рублей на разработку технологий новой микроспутниковой платформы «ТаблетСат», которую нужно было завершить к концу 2014-го года. Ещё сильно за десяток миллионов компания вложила из своих собственных ресурсов. Но в относительно размеренный план работ вмешался случай: у компании «Космотрас», занимающейся запуском ракет «Днепр», за восемь месяцев до старта один из заказчиков отказался от полёта… Специалистам «Спутникса» предложили в срочном порядке подготовить не просто технологии, а полноценный космический аппарат дистанционного зондирования Земли. Закипела работа над «Авророй»…
19 июня 2014 года в свой юбилейный двадцатый полёт отправился «Днепр» с тридцатью тремя «богатырями», среди которых был и «ТаблетСат». Аппарат вновь подтвердил высокий уровень профессионализма команды разработчиков, начав успешную работу вскоре после отделения от носителя.
В полете «Авроры» были отработаны бортовые и наземные системы, которые впоследствии компания успешно коммерциализировала, поставляя российским заказчикам и на экспорт. За прошедшие годы, разумеется, «Спутникс» постоянно работал над совершенствованием своей продукции, и сейчас поставляет глубоко модернизированные приборы, оборудование и программно-аппаратные комплексы, но база была заложена тогда, в проекте «ТаблетСат-Аврора».
2016 год ознаменуется новым толчком в развитии компании: в рамках конкурса «Развитие-НТИ» она получает новый грант софинансирования от «Фонда содействия инновациям» в размере 20 000 000 рублей. Вместе со средствами самой компании грантовые деньги были направлены на «разработку линейки космических аппаратов-конструкторов типа кубсат, радикально сокращающих сроки и стоимость реализации космических миссий на основе наноспутников и предназначенных для решения образовательных и прикладных задач». Под этой замысловатой формулировкой скрывается задача по разработке спутниковой платформы, соответствующей спецификации CubeSat, позволяющей заказчикам, не являющимся профессионалами космической отрасли, быстро собрать свой собственный космический аппарат, не занимаясь разработкой всех его систем. Как мне сообщили инженеры компании, в угоду простоте сборки и ремонтопригодности, многие компоненты были сделаны заметно крупнее, чем это в принципе было возможно. Помимо этого, разработка шла необычным для CubeSat образом: платформу создавали на основе опыта конструирования относительно «взрослой» платформы «ТаблетСат» и компонентов «Чибис-М». Такой подход позволил гарантировать максимальную надёжность даже спутникам, которые будут собирать школьники!
Именно школьники из образовательного центра «Сириус» (г. Сочи) стали первыми, кто смог оценить один из разработанных в рамках гранта наборов «ОрбиКрафт-Про». Их усилиями под контролем специалистов был изготовлен первый аппарат «СириусСат». Затем, совместно с инженерами «Спутникса», аппарат был доработан под требования РКК «Энергия» для запуска с борта МКС, и были собраны остальные аппараты серии.
Отличительной чертой «СириусСатов» является крупная алюминиевая рукоятка, сильно выходящая за габариты корпуса CubeSat 1U.
Дело в том, что эти спутники созданы для вывода на орбиту космонавтом во время выхода в открытый космос: используя эту ручку он выталкивает аппарат в свободный полёт. 10 августа 2018 года «Прогресс МС-09» доставил два из трёх спутников на борт МКС. Третий, запасной, остался на Земле. Уже 15 августа Сергей Прокопьев отправил «СириусСат-1» и «СириусСат-2» в свободный космический полёт.
Первый же опыт работы с «ОрбиКрафт-Про» подтвердил соответствие набора всем заявленным качествам: даже школьники без проблем смогли на его основе разработать и собрать космические аппараты, которые стабильно работают на орбите уже более двух лет, передавая данные о «космической погоде». Во время моей беседы с инженерами «Спутникса» как раз начался очередной сеанс связи с «СириуСат-1».
Сцена из начала второй серии «Гостьи из будущего», где «спутник запускаем, у нас внеклассное задание», становится всё ближе к реальности! Разумеется, школьники работали не сами по себе, им помогали. В частности, главную научную нагрузку – сцинтилляционный детектор космических частиц – школьники создавали под пристальным руководством специалистов НИИ ядерной физики МГУ. На фотографиях спутников хорошо видно прямоугольное окно в одной из солнечных батарей, через которое электроны и протоны космического излучения свободно попадают внутрь прибора, позволяя определить их количество и энергетический спектр. Как не сложно догадаться, мониторинг космического излучения на низких околоземных орбитах имеет большое значение для обеспечения безопасности пилотируемых полётов.
Кроме решения научных задач, спутники используются радиолюбителями. Любой желающий может проверить своё радиолюбительское оборудование, приняв сигнал из космоса. SiriusSat-1 имеет позывной RS13S, частота 435,57 МГц, SSID 1; SiriusSat-2 – RS14S, частота 435,67 МГц, SSID 2. Вся информация передаётся открыто, без шифрования, с сайта «Спутникса» можно скачать необходимые программы и файлы конфигурации для чтения данных с этих спутников.
Хотите в вашей школе тоже собрать свой спутник? Всего за 1 089 000 рублей на сайте «Спутникса» вы можете приобрести такой набор для сборки аппарата CubeSat 1U:
Набор включает в себя всё необходимое для сборки спутника кроме полезной нагрузки. Какие измерительные детекторы, камеры и иные приборы установить на аппарат покупатель решает самостоятельно. В простейшем случае можно использовать обычный «Camera Module» за пару тысяч рублей, предназначенный для «Raspberry Pi», благо бортовой компьютер спутника совместим со значительной частью периферии «Малинки». Если же есть потребность установить относительно крупную полезную нагрузку, то на том же сайте есть «OrbiCraft-Pro 3U» ценой 1 485 000 рублей. Впрочем, надо понимать, что перед отправкой в полёт спутник нужно не только собрать, но и всесторонне протестировать, что потребует немало усилий, либо денег на оплату работы специалистов…
Если у вас нет ни денег на заказ предстартового тестирования собранного школьниками аппарата «под ключ», ни готовности провести нужные тесты самостоятельно (это куда сложнее, чем просто собрать спутник) то, как уже говорилось выше, наборы специально разработаны максимально удобными в сборке и устойчивыми к неквалифицированным действиям. Один и тот же набор можно многократно собирать и разбирать, используя его в учебных целях из года в год. Пусть собранный школьниками спутник никуда не полетит, но они смогут во всех подробностях изучить устройство космических аппаратов, своими руками повозиться с «космическим железом», а затем передать его следующим детям.
Впрочем, если лететь вы никуда не собираетесь, то можно существенно сэкономить, купив всё там же за 284 500 рублей конструктор «ОрбиКрафт».
Элементы конструктора имитируют собой системы настоящих спутников, такие как бортовой компьютер, датчики ориентации, системы связи, дистанционного зондирования Земли и т.д., но сделаны максимально крупными, удобными в сборке и устойчивыми к постоянному взаимодействию с детьми. С таким конструктором можно даже устроить соревнования на скорость сборки между классами, не боясь его поломки! За несколько лет «Спутникс» получил заказы на многие сотни таких наборов, которые стали в России стандартом обучения школьников космической технике. Они также используются в общероссийских соревнованиях WorldSkills для компетенции «Инженерия космических систем». Для удобства школьников компания создала специальную on-line энциклопедию, посвящённую конструктору.
При этом образовательная деятельность «Спутникса» не стоит на месте: недавно был создан конструктор нового поколения, «ОрбиКрафт 3D», который максимально приближен по своей архитектуре к платформе реальных спутников «ОрбиКрафт-Про».
Надо отметить, что дело не ограничивается только конструктором спутника. К нему выпускаются дополнения, такие как имитатор Солнца, магнитная система, имитирующая магнитное поле Земли, и большой глобус с электроприводом вращения. Собранный «спутник» подвешивается на нити внутри магнитной системы возле глобуса. Используя свои собственные магнитные катушки, магнитометры, датчики «Солнца» и маховики, аппарат может поворачиваться вокруг нити в любое нужное положение, позволяя школьникам испытать систему ориентации. Задачи у системы ориентации стоят вполне типичные для реальных спутников: она должна в тот момент, когда «спутник» «пролетит» над заранее заданным участком «Земли», направить на него камеру чтобы сделать снимок, а затем, когда аппарат достигнет «пункта связи» в другой точке «Земли», удерживать «узконаправленную антенну» (в реальности – маломощный лазер) непрерывно направленной на этот пункт для «передачи данных». На самом деле фотографии передаются по обычному Wi-Fi, но только в те моменты времени, когда луч лазера освещает фотоприёмник, имитирующий пункт связи. Если школьник написал для систем «спутника» неудачную программу управления или ошибся при сборке, из-за чего система ориентации не работает как следует, пятно лазера постоянно «уползает» за пределы фотоприёмника, то получить фотографии не получится. Да-да: школьники не просто собирают конструктор, но и учатся писать программы управления системами космических аппаратов! И пусть условия тут значительно проще, чем в реальном космическом полёте, такой опыт позволит в будущем куда успешнее собирать и программировать вполне реальные спутники CubeSat.
Этот глобус, кстати, полезен для обучения и отдельно от конструктора: в «Спутниксе» разработали специальную программу дополненной реальности для работы с ним. С помощью этой программы вы можете увидеть орбиты всех существующих и любых выдуманных вами спутников, изучить аномалии магнитного поля Земли, увидеть участки Земли, с которых виден спутник, понять работу центров управления, систем связи, ориентации и т.д.
Впрочем, у многих читателей наверняка возник вопрос: а собственно спутники-то в «Спутниксе» делают или всё, только детские конструкторы да игрушки для планшетов?.. Делают!
Сейчас в офисе компании лежит сразу кучка спутников для различных заказчиков. Вот эти два спутника – для МИЭМ НИУ ВШЭ.
Они оснащены экспериментальной камерой с линзами Френеля для съёмки Земли. На фото их видно внизу спутников. Один из спутников уже почти собран, а над этим ещё предстоит поработать.
Впрочем, эти спутники всё ещё имеют прямое отношение к образованию: отработка всех систем управления спутником осуществляется студентами МИЭМ НИУ ВШЭ и школьниками из уже знакомого нам центра «Сириус».
А вот стоящий на соседнем столе аппарат на 100% коммерческий: он создаётся для иностранного заказчика и будет отвечать за создание спутникового «интернета вещей», «IoT». Пока спутник один, но в случае его успешной работы в дальнейшем планируется запустить десятки аналогичных аппаратов. Благодаря технологии LoRa, использующей расширение спектра методом линейной частотной модуляции, передатчик размером с обычный мобильный телефон и таким же потреблением энергии может за один пролёт спутника передать на него до нескольких десятков килобайт данных. Это может показаться очень небольшим числом, но этого более чем достаточно для передачи, например, лога метеостанции за день.
Еще один аппарат, формата CubeSat 1U, на момент моего визита ехал в офис Спутникса от зарубежного заказчика после интеграции полезной нагрузки – небольшой камеры.
Также идёт активная работа над аппаратом нового для «Спутникса» формата CubeSat 6U.
«ОрбиКрафт-Зоркий» создаётся на базе новой платформы «ОрбиКрафт-Про 6U». Это не просто увеличенный в размерах старый «ОрбиКрафт-Про», это именно новая платформа с разработанными заново компонентами. Они уже рассчитаны на то, что работать с ними будут профессионалы, а не студенты и школьники, что позволило сделать их компактнее. При этом, благодаря накопленному опыту, новая платформа стала удобнее в наземной отработке и предполётном тестировании.
Все пять спутников должны одновременно отправится в полёт с космодрома «Байконур» на ракете «Союз-2» в первой половине следующего года.
Кстати, на счёт тестирования… «Спутникс» имеет лицензию на осуществление космической деятельности, и, в том числе, оказывает услуги по предполётному тестированию аппаратов, а также разрабатывает и производит на продажу соответствующие стенды. Компания проводит тестирование спутников на устойчивость к вибрациям при выводе на орбиту, к температурам от -40 до +85 °C и, конечно же, к вакууму – всё то, что требуется для допуска к полёту. Помимо этого, проводятся функциональные тесты, позволяющие убедиться в правильной работе ключевых систем уже после вывода на орбиту. Гордость компании – собственные стенды отработки систем ориентации и стабилизации космических аппаратов. Во время моего визита на таком стенде как раз находился прототип спутника.
Стенд имеет аэродинамический подшипник, позволяющий тестируемому аппарату без трения вращаться на 360 градусов вокруг вертикальной оси, а также, в некоторых пределах, относительно любых других осей. Установленные вокруг стенда магнитные катушки могут имитировать изменение магнитного поля Земли в процессе движения спутника по орбите, проверяя его магнитометры и алгоритмы системы ориентации, а прожектор имитирует Солнце, тестируя соответствующие датчики.
Такой серьёзный подход к тестированию хоть и удорожает разработку спутников, но позволяет гарантировать максимально длительную и плодотворную работу на орбите.
Кроме того, серьёзный подход позволил «Спутниксу» получить в 2019 году ещё один грант. На сей раз Фонд поддержки проектов Национальной технологической инициативы выделяет компании суммарно 476 миллионов рублей софинансирования на создание «масштабируемой платформы для низкоорбитальных малых космических аппаратов» массой от 80 до 200 кг. Согласно одобренному плану, добавив ещё пару сотен миллионов из своих внутренних средств, «Спутникс» отправит в космос первый тестовый аппарат ДЗЗ на новой платформе «Паллада» в 2024 году.
