Народный «Маяк»
Текст: Адель Хамитов | 2017-01-16 | 1306
4 октября 1957 года Советский Союз вывел на орбиту Земли первый в мире искусственный спутник. Аппарат, над созданием которого трудились лучшие умы отечественной науки, ознаменовал собой начало новой, космической эры. За событиями, которым положил начало этот запуск, следил весь мир. Сегодня интерес к космосу заметно поугас, и его оживление вызывают разве что новости об успехах (а иногда и неудачах) компании SpaceX. В этом плане космос для всех нас стал значительно дальше, чем полвека назад. И это проблема: мальчишки, как раньше, не рвутся стать космонавтами или космическими инженерами, что ставит под угрозу обеспечение космической отрасли квалифицированными кадрами. Инженер Александр Шаенко решил вновь сделать космос чуточку ближе и показать, что сегодня собрать и запустить спутник может даже команда из нескольких друзей. Деньги на создание спутника были собраны методом краудфандинга, так что если всё пойдёт по плану, то уже в начале 2017 года первый для России народный спутник «Маяк» будет выведен на орбиту Земли.

– Александр, с какой целью ты запустил проект по созданию частного спутника и каким образом эта идея пришла тебе в голову?

К тому моменту, когда я задумался о создании и запуске собственного спутника, я накопил уже весьма значительный – более 10 лет – опыт работы в космической отрасли. И этот опыт навёл меня на мысль о том, что все наши космические достижения остались в прошлом вовсе не из-за нехватки денег, недостатка интеллекта или слабой техники. Настоящая причина кроется в том, что даже сами работники отрасли в большинстве своём не понимают, зачем нужна космонавтика. Они не знают, для чего создаются межпланетные станции, строятся новые ракеты-носители, осуществляются пилотируемые полёты. Из-за этого наши космические планы постоянно меняются или откладываются, а проекты тянутся десятилетиями. Отталкиваясь от этой мысли, я начал размышлять, каким мог бы быть мой личный вклад в то, чтобы это изменить.

Я решил, что люди могут поменять отношение к своей работе, если поймут, что именно космонавтика может им дать, и почему это может быть им ценно. Для этого я начал выступать с научно-популярными лекциями, рассказывая о том, насколько космонавтика красива, необычна и увлекательна. После очередной лекции ко мне подошёл один из слушателей и спросил, можно ли запустить в космос кирпич? Я ответил, что это возможно, правда, его никто не увидит. Поэтому гораздо интереснее было бы запустить в космос что-то такое, что будет видно всем. В уме я прикинул, что сделать это относительно просто, а потом вдруг понял, что если у меня получится созвать энтузиастов и сделать спутник, который будет виден невооружённым глазом, то это может стать хорошим примером того, насколько доступной стала космонавтика. То есть для того, чтобы запускать в космос реальные спутники, уже не обязательно работать в гигантской корпорации или быть миллиардером. И дело завертелось.


Команда разработчиков первого в России «народного» спутника. На фото в первом ряду в центре: Александр Шаенко, руководитель проекта «Маяк», кандидат технических наук, популяризатор космонавтики, основатель сообщества «Твой сектор космоса». Руководитель образовательной программы «Современная космонавтика» в Университете машиностроения, инженер с более чем десятилетним опытом работы в космической отрасли. Принимал участие в разработке ракет-носителей «Ангара-А5» и KSLV-1, отечественной космической обсерватории «Миллиметрон», частного российского спутника DX1 компании Dauria Aerospace, занимался автоматизацией расчётов элементов механизации крыла пассажирского лайнера Boeing 787 Dreamliner. Был главным конструктором в команде «Селеноход» – единственном российском участнике конкурса Google Lunar X PRIZE. 

– За счёт чего будет обеспечена видимость спутника с Земли?

После выхода на орбиту спутник раскроет солнечный отражатель, за счёт чего на время своего орбитального существования он должен стать самым ярким звёздоподобным объектом в ночном небе, видимым во всех городах Земли.

Но помимо этого мы наметили выполнение ряда научных задач, главная из которых – испытание в реальном полёте аэродинамического тормозного устройства, которое в дальнейшем можно будет использовать для сведения с орбиты космического мусора. Система аэродинамического торможения предоставит возможность спутникам, которые близки к выработке ресурса, в определённый момент раскрыть подобие парашюта из чрезвычайно тонкой плёнки и сгореть в плотных слоях атмосферы.

Также мы планируем отработать методику расчёта видимой звёздной величины малого космического аппарата (отражатель «Маяка» станет эталонным объектом для проверки расчётов) и уточнить модель взаимодействия космического аппарата, имеющего малое значение баллистического коэффициента, с верхними слоями атмосферы – при отслеживании полёта спутника будут получены новые сведения о плотности воздуха на большой высоте.

После выхода на орбиту «Маяк» раскроет солнечный отражатель и, по расчётам, почти на месяц станет самой яркой «звездой» на ночном небе, с видимой звёздной величиной не более -10 m (чем число меньше, тем звезда ярче). В настоящий момент наибольшую яркость на ночном небе (после Луны) имеют вспышки «Иридиума» (-9,5 m). Это явление вызывается отражением солнечного света гладкими поверхностями антенн спутников системы спутниковой связи «Иридиум». Что касается реальных звёзд, то наиболее яркой из них является Сириус, видимая звёздная величина которого составляет -1,46 m.

– Наверное, все ещё достаточно хорошо помнят, как выглядел первый искусственный спутник Земли – это была сфера с четырьмя прикреплёнными к ней антеннами. Ваш «Маяк» представляет собой нечто подобное?

Чтобы упростить создание сверхмалых спутников, в 1999 году Калифорнийским политехническим и Стэнфордским университетами была разработана спецификация Кубсат, согласно которой в сложенном состоянии наноспутник должен представлять собой куб размером 10х10х10 см (то есть объёмом 1 литр) и массой не более 1.33 кг. Стандарт также допускает объединение двух или трёх стандартных кубов в составе одного спутника (обозначаются индексами 2U и 3U и имеют размер, соответственно, 10х10х20 или 10х10х30 см).


Спутник, созданный в рамках проекта «Маяк», представляет собой кубсат 3U массой 3,63 кг. Функционально он разделён на несколько отсеков. В первом находится сложенный солнечный отражатель, выполненный из металлизированной плёнки, которая в 20 раз тоньше человеческого волоса. В раскрытом состоянии он представляет собой пирамиду размером 3?3?2,45 м. Во втором отсеке спрятан механизм раскрытия солнечного отражателя – барабан, внутрь которого помещён мотор-редуктор. На сам барабан намотаны три рулетки, и именно они, разматываясь, растягивают отражатель и выполняют роль его рёбер жёсткости. В третьем отсеке находятся система управления спутником – простой миниатюрный компьютер, а также батареи, являющиеся источником энергии для работы бортовой аппаратуры. Наконец, завершает всю эту конструкцию реактор-двигатель. Нужен он для того, чтобы задать спутнику необходимое вращение. Спецификация Кубсат не допускает использования пиротехнических устройств, высокого давления или каких-то токсичных веществ. Поэтому двигатель мы разработали самостоятельно, в качестве источника тяги выбрав реакцию термического разложения карбоната аммония. Это соединение, известное также как добавка Е503, широко используется в пищевой промышленности для бездрожжевого разрыхления теста.

– А что при создании спутника оказалось самым сложным?

Всю конструкцию спутника нужно было уместить в очень маленьком объёме, и это очень сильно ограничивало нас при выборе системы раскрытия. По сути, у нас оставалось только два варианта придания солнечному отражателю необходимой формы: его наполнение каким-то газом, либо натяжение с помощью рёбер жёсткости. Сначала мы остановились на первом варианте, используя в качестве исходного вещества уже упомянутый мной карбонат аммония. При нагревании он превращается в воду, аммиак и углекислый газ, которым и планировалось наполнять каркас отражателя. Но создать необходимое давление в процессе испытаний так и не удалось.

Поэтому пришлось остановиться на использовании жёстких профилей. Подходящий вариант мы искали достаточно долго, причём наилучшим образом в итоге себя показали обычные строительные рулетки – лёгкие, прочные, упругие, гибкие.


Поэтому, наверное, проектирование систем раскрытия солнечного отражателя и было самым сложным в проделанной нами работе. Это если говорить про инженерную составляющую.

– Испытания систем проводили на земле?

Основная часть испытаний проводилась в лаборатории. Но один раз, с помощью заполненного гелием шара-зонда, мы подняли «Маяк» в стратосферу на высоту около 25 километров.  Для активации спутника мы соорудили блок телеметрии и управления испытаниями, который должен был имитировать выход на орбиту и дать команду на включение аппарата. В реальном космическом полёте такая команда даётся после выхода спутника из транспортно-пускового контейнера. Дополнительно к этому мы оснастили зонд парой видеокамер и несколькими GPS-маяками, чтобы в случае посадки в лесу была возможность его отыскать.

Сам полёт прошёл хорошо, однако в нужный момент телеметрия дала сбой и команды на активацию спутника не последовало. Спустя некоторое время он приземлился на парашюте, даже не начав работу, но при этом и не пострадав. Так что, наверное, можно даже сказать, что часть испытаний мы провели всё-таки не на земле, а в стратосфере.




Спутник «Маяк» в процессе всевозможных тестов и испытаний – климатических, вакуумных, стратосферных и пр.

– Время запуска вашего спутника уже известно?

В программу запусков «Маяк» включён давно. Он полетит в качестве одного из попутных грузов вместе с «Канопус-В-ИК» – крупным современным спутником, предназначенным для мониторинга техногенных и природных чрезвычайных ситуаций, поиска очагов лесных пожаров и выбросов загрязняющих веществ. Изначально запуск планировался ещё на середину 2016 года, но впоследствии несколько раз переносился, по всей видимости, из-за недостаточной готовности «Канопуса». В настоящий момент запуск запланирован на 28 января 2017 года.

Надеемся, что наш «Маяк» уже лежит в специальном чемоданчике и ждёт отправки на Байконур. Если всё пройдёт по плану, то он будет поднят на орбиту высотой 600 км, то есть почти вдвое большую, чем у МКС. Через 30 секунд после отделения от разгонного блока на «Маяке» сработают пружины, открыв отсек с солнечным отражателем. Через две минуты пирамида раскроется, и в дело вступит реактивный двигатель, который закрутит спутник вокруг своей оси.

В свободном полёте «Маяк» проведёт около 25 суток. Его орбита рассчитана таким образом, что в тёмное время суток он будет видим из любой точки Земли, от полюса и до полюса.


Ракета-носитель «Союз-2», на которой «Маяк» вместе с «Канопус-В?ИК» и несколькими другими попутными спутниками отправится на орбиту Земли.

– Насколько мне известно, средства на создание спутника вы собирали путём краудфандинга. Перед началом этого процесса была ли у тебя уверенность, что необходимая сумма будет собрана?

Конечно, никакой уверенности не было – прогнозировать такие вещи достаточно сложно, да и живём мы сейчас не в самое простое время. То, чем мы решили заниматься, в России ещё никто не делал, и ситуацию это только усугубляло. Тем не менее, поставленной задачи мы достигли.

Кампанию по сбору средств с помощью российской краудфандинговой платформы Boomstarter мы запускали дважды. В первом случае нам требовалось 400 тысяч рублей на разработку спутника и проведение его стратосферных испытаний. Собрать удалось чуть больше намеченного – 408 тысяч, при этом поучаствовать в финансировании нашего проекта решились 267 человек. В рамках второй кампании мы рассчитывали привлечь средства на создание лётного варианта спутника (то есть его конечное изготовление из материалов, пригодных для работы в космосе) и проведение поэлементной отработки всех подсистем. Для этой цели нам требовалось уже 1,5 миллиона рублей, и собрать мы смогли почти два – благодаря 2717 спонсорам! Надо сказать, что изначально мы планировали и третью кампанию по привлечению ещё примерно трёх миллионов рублей, необходимых для оплаты коммерческого запуска спутника. Однако Роскосмос, неожиданно для нас, предложил запустить «Маяк» бесплатно.

Ребята, которые занимались техникой (включая и меня), трудились на чистом энтузиазме и никаких денег за свою работу не получали. На зарплате сидели только те, кто занимался пиаром и привлечением спонсоров. Но даже они деньги получили только постфактум: согласно нашей договорённости, собранные спонсорские деньги шли на выполнение технических работ, а в качестве зарплаты выплачивалось лишь то, что шло сверх технических потребностей.

– Каким образом выстраивалась работа с потенциальными спонсорами?

Все, к кому мы обращались за советом, говорили, что для раскрутки проекта необходимо выходить на федеральные СМИ – Первый канал, Россия­?24, центральные газеты и журналы. Однако с точки зрения сбора средств этот шаг оказался неэффективным. Хоть какой-то эффект мы получили только от Первого канала, но и он оказался малозначимым. А вот публикации в профильных «космических» сообществах в социальных сетях (ВКонтакте, Facebook, специализированные сайты, Живой Журнал) вызывали интерес: люди стали заходить на площадку Boomstarter и оставлять нам свои деньги. Но самым эффективным оказалось использование видеоблоггеров. Выяснилось, что если приглашать их на испытания, заряжать нашими идеями, делать нашими духовными соратниками, то выкладываемые ими видеоролики, в которых они с горящими глазами сами что-то рассказывают и показывают, вызывают очень большое доверие. В итоге многие подписчики видеоблогов стали нашими спонсорами.

– Уже понятно, чем займётесь после того, как «Маяк» будет запущен?

Думаю, что мы немного отдохнём и приступим к чему-нибудь новому. Каких-то конкретных планов пока нет, но сейчас, например, довольно эффективным направлением является дистанционное зондирование земли, и в последнее время мы активно изучаем этот вопрос. В будущем, надеюсь, мы будем заниматься серьёзными коммерческими проектами. На стабильные заказы со стороны российского рынка рассчитывать, к сожалению, пока не приходится, а значит, будем ориентироваться на зарубежных заказчиков и какие-то глобальные проекты.


 

Подпишитесь на eRazvitie.org в Фейсбуке и ВКонтакте, чтобы не пропустить новые материалы.