Больш, чым космас

Як малыя спадарожнікі прыносяць карысць на Зямлі

Малыя касмічныя спадарожнікі набіраюць усё большую папулярнасць у свеце. Па магчымасцях яны набліжаюцца да вялікіх апаратаў, а па суадносінах магчымасці/кошт маюць істотныя перавагі — і гэта шанс для малых дзяржаў развівацца ў касмічнай сферы.

Пра распрацоўку спадарожнікаў у БДУ (адзін ужо трэці год на арбіце, другі плануецца да запуску ўвосень) расказвае загадчык кафедры фізікі і аэракасмічных тэхналогій факультэта радыёфізікі і камп’ютарных тэхналогій, доктар фізіка­-матэматычных навук, прафесар Уладзімір Саечнікаў.

Лабараторыя на арбіце

— BSUSat-1 — першы ўніверсітэцкі спадарожнік у сістэме айчыннай адукацыі і трэці беларускі аб’ект на калязямной арбіце, — расказвае Уладзімір Аляксеевіч. — Запуск адбыўся ў Кітаі з касмадрома “Цзюцюань” 29 кастрычніка 2018 года. Апарат быў выведзены ракетай­-носьбітам на арбіту вышынёй прыкладна 500 км. Гэта стандартная сонечна­-сінхронная арбіта, на якую запускаецца большасць спадарожнікаў дыстанцыйнага зандзіравання Зямлі.

Невялікі апарат вагой каля 1,6 кг вельмі навукаёмісты. Ён уключае ў сябе цэлы шэраг сістэм: энергазабеспячэнне, кіраванне, тэлекамунікацыі, сістэмы арыентацыі і стабілізацыі. У якасці карыснай нагрузкі на апараце ўсталяваны радыяцыйны спектрометр, інфрачырвоны дэ­тэктар, лічбавая камера.

Адпраўляючы спадарожнік у космас, вучоныя ставілі перад сабой множныя мэты. Сёння з яго дапамогай ажыццяўляецца праверка новага праграмнага комплексу па забеспячэнні электрамагнітнай арыентацыі і стабілізацыі; праводзіцца маніторынг радыяцыйнага фону; вывучаецца радыяцыйная стойкасць электронных элементаў; тэсціруецца новая сістэма навігацыі праз GPS­-прыёмнік; ажыццяўляюцца здымкі Зямлі ў аптычным дыяпазоне. Такім чынам, BSUSat­-1 не толькі змог выжыць у працэсе запуску і ў касмічным асяроддзі, але і працуе на максімуме сваіх магчымасцей.

Вучоныя разлічвалі, што спадарожнік адпрацуе на арбіце прыкладна 5 гадоў, а потым, знізіўшыся, згарыць у верхніх слаях атмасферы. Але праз два гады палёту правялі дакладнае вымярэнне арбіты і высветлілі: апарат знізіўся зусім нязначна.

— Па нашых цяперашніх разліках, BSUSat­-1 будзе знаходзіцца на арбіце да 11 гадоў, — паведаміў Уладзімір Саечнікаў. — Усё таму, што ў першыя месяцы нам удалося вельмі добра развярнуць апарат: ён ляціць меншым тарцом наперад, а гэта значыць плошча тармажэння маленькая. Гэта вельмі добра.

Прафесар тлумачыць, што цэнтр кіравання спадарожнікам размеркаваны: адна кропка размешчана ў высотным будынку БДУ, што ля чыгуначнага вакзала (антэна на даху будынка добра бачна з Прывакзальнай плошчы), другая — на факультэце радыёфізікі і камп’ютарных тэхналогій у Шчомысліцы, трэцяя — там жа, толькі ў іншым будынку.

— Наземная станцыя надзейна працуе ў кругласутачным рэжыме, — гаворыць Уладзімір Аляксеевіч. — Мы кіруем спадарожнікам з дапамогай тэлекаманд. Праводзім усе запланаваныя арбітальныя эксперыменты, прымаем навуковыя даныя і тэлеметрыю.

BSUSat­-1 працуе таксама ў адкрытым радыёаматарскім дыяпазоне, каб як мага больш людзей, якія валодаюць мінімальнымі сродкамі прыёму, маглі атрымліваць інфармацыю.

— Падчас пралёту спадарожнік знахо­дзіцца ў зоне радыёбачнасці 10—11 мінут, і не на кожным вітку можна прыняць сігнал, — тлумачыць Уладзімір Саечнікаў. — Аднак дзякуючы вялікай колькасці назіральнікаў ва ўсім свеце (зараз да нашага спадарожніка падключаны каля 200 радыёаматарскіх станцый), аб’ём атрыманай інфармацыі на парадкі большы, чым калі б мы працавалі адны. Гэта вялікая перавага. Створаны інтэрнэт­-партал, дзе выкладваецца ўся інфармацыя з нашага апарата, у тым ліку прынятая радыёаматарамі з розных канцоў свету.

Перадача даных са спадарожніка ў радыёаматарскім дыяпазоне — распаўсюджаная практыка. Напрыклад, радыёстанцыя БДУ прымае інфармацыю з 50 апаратаў аналагічнага класа.

Да палёту гатовы

Уладзімір Саечнікаў расказаў, што ўжо створаны другі ўніверсітэцкі спадарожнік. Плануецца, што ён будзе запушчаны з расійскага касмадрома “Усходні” ў лістападзе гэтага года.

— Новы спадарожнік удвая цяжэйшы, чым BSUSat­-1, — важыць каля 3,5 кг і валодае істотна палепшанымі характарыстыкамі, — гаворыць Уладзімір Аляксеевіч. — BSUSat­-1 быў першым, і мы не ставілі задачы ўсталёўваць на яго нейкія хітрыя сістэмы. Было важна, каб ён адгукнуўся, запрацаваў і адслужыў максімальны час. Мы стараліся забяспечыць найвышэйшую надзейнасць, асабліва тэлекамунікацыйнага канала. Новы апарат, які мы зрабілі на аснове атрыманага вопыту, мае істотна іншую канструкцыю. Ён модульны і складаецца з розных блокаў і сістэм. На ім стаіць удасканаленая сіс­тэма арыентацыі, якая дапаможа хутчэй і дакладней сарыентаваць апарат у прасторы. Усталяваны значна больш магутныя камеры, што дазволіць атрымліваць здымкі высокага разрознення. Адпаведна патрэбен больш высокачастотны тэлекамунікацыйны канал, здольны перадаваць большыя аб’ёмы інфармацыі. Акрамя таго, запланавана сур’ёзная навуковая нагрузка. У прыватнасці, выкарыстоўваецца спецыяльнае пакрыццё, якое мы будзем даследаваць у космасе, і шмат іншага.

Прафесар расказаў, што ў распрацоўцы новага апарата ўдзельнічалі чатыры кафедры факультэта радыёфізікі і камп’ютарных тэхналогій, дзве навуковыя лабараторыі, а таксама прыцягваліся спецыялісты з Нацыянальнай акадэміі навук і прадпрыемстваў краіны.

— Маленькі памер спадарожніка не азначае, што гэта цацка. Якраз наадварот: чым меншы апарат, тым ён больш складаны, — тлумачыць Уладзімір Саечнікаў. — Пераход да такіх вось спецыялізаваных нанаспадарожнікаў — гэта стратэгічны напрамак. Па магчымасцях яны ўжо набліжаюцца да вялікіх апаратаў, а па суадносінах магчымасці/кошт маюць істотныя перавагі.

Праграмаванне для такіх апаратаў — таксама велізарны кавалак работы. Зрабіць якасную лётную праграму, прымусіць усе шэсць сістэм плюс мэтавую нагрузку працаваць разам — задача для прасунутых праграмістаў. І ўсё гэта ро­бяць спецыялісты факультэта радыёфізікі і камп’ютарных тэхналогій.

— У першым спадарожніку мы часткова выкарысталі некаторыя гатовыя модулі, бо стаяла задача асвоіць агульную тэхналогію, зрабіць сістэмную інтэграцыю апарата, — гаворыць Уладзімір Саечнікаў. — А другі апарат — цалкам наша распрацоўка, ён зроблены з поўнай канструктарскай дакументацыяй. Выкананы лётныя ўзоры, інжынерныя мадэлі, апарат пройдзе поўны комплекс выпрабаванняў. Пасля гэтага можна будзе ставіць тэхналогію на паток і вырабляць спадарожнікі ў прамысловых маштабах, у тым ліку для камерцыйнага выкарыстання.

Малыя касмічныя апараты ўсё больш актыўна выкарыстоўваюцца для дыстанцыйнага зандзіравання Зямлі, маніторынгу навакольнага асяроддзя, прагнозу землятрусаў, даследавання іёнасферы. Менавіта на такіх апаратах эканамічна мэтазгодна праводзіць поўнамаштабныя выпрабаванні інавацыйных тэхнічных рашэнняў. Яны незаменныя для хуткага вырашэння шырокага кола навуковых, сацыяльна­-эканамічных, адукацыйных і тэхналагічных задач. З­-за значна больш нізкага кошту касмічнага і наземнага сегментаў, а таксама запуску апараты такога класа з’яўляюцца найбольш прыдатнымі для малых дзяржаў.

Выпрабаваць у космасе, выкарыстоўваць на Зямлі

Калі Уладзімір Саечнікаў расказвае пра спадарожнікі, можна падумаць, што касмічныя распрацоўкі — асноўная дзей­насць кафедры фізікі і аэракасмічных тэхналогій. Аднак прафесар заўважае, што гэта не так.

— Мы перш за ўсё радыёфізікі, — гаворыць ён. — У нашым спадарожніку шэсць службовых сістэм, і кожная з іх можа выкарыстоўвацца на самалётах, ракетах, беспілотніках, караблях, не кажучы ўжо пра ваенную тэхніку. І нават на аўтамабілях і трактарах, якія прызначаны для дакладнага земляробства. Таму нельга казаць, што мы працуем толькі дзеля космасу — усе нашы распрацоўкі шырокага прымянення. Мы стараемся, каб тэхналогіі, якія ўпершыню былі прапанаваны для космасу, сталі даступнымі для іншых сфер.

Спецыяльнасць “Аэракасмічныя радыёэлектронныя і інфармацыйныя сістэмы і тэхналогіі” на факультэце радыёфізікі і камп’ютарных тэхналогій — унікальная на постсавецкай прасторы. Такой няма нават у касмічнай дзяржаве — Расіі.

— Спадарожнік — гэта перш за ўсё складаны радыёэлектронны прыбор. Калі ў яго няма сувязі з Зямлёй — гэта цагліна, касмічнае смецце, — тлумачыць прафесар Саечнікаў. — Таму, адкрываючы такую спецыяльнасць, мы адштурхоўваліся ад радыёэлектронікі, якая пачала развівацца ў нас яшчэ за савецкім часам. Хачу падкрэсліць: мы не збіраемся запускаць ракеты. Наша задача — прыкладныя касмічныя тэхналогіі, мы імкнёмся, каб тое, што распрацоўваецца для космасу, укаранялася і выкарыстоўвалася тут, на Зямлі.

Нядаўна на кафедры фізікі і аэракасмічных тэхналогій распрацавалі лабараторны практыкум “Пакетная перадача даных у сістэмах далёкай касмічнай сувязі”. Гэта стала магчымым дзякуючы наяўнасці вялікай колькасці сучаснага абсталявання (антэнныя комплексы і сістэмы кіравання імі, праграмна­-апаратныя сродкі, якія дазваляюць апрацоўваць сігналы са спадарожнікаў, і інш.). Да таго ж з’явіўся вопыт, як з усім гэтым эфектыўна працаваць. Практыкум, які ўключае шэраг лабараторных работ, дазваляе студэнтам атрымліваць практычныя веды і навыкі.

Таксама на кафедры выдалі ўласную серыю падручнікаў і вучэбных дапаможнікаў “Аэракасмічныя тэхналогіі”, распрацавалі адпаведныя спецкурсы і праводзяць шмат даследаванняў у згаданым напрамку.

BSUSat­-1 стаў асновай для адукацыйных і даследчых аэракасмічных праграм БДУ. Па сутнасці, гэта лятаючая вучэбна­-навуковая лабараторыя, дзе студэнты ў рэальных умовах асвойваюць касмічныя тэхналогіі. Разам з наземным комплексам кіравання, прыёму і апрацоўкі даных яны праводзяць навуковыя даследаванні, вучацца атрымліваць і апрацоўваць тэлеметрычныя і спадарожнікавыя здымкі, тэсціруюць розныя алгарытмы стабілізацыі, разлічваюць арбітальныя элементы, вывучаюць іанізуючае выпраменьванне на нізкай калязямной арбіце і інш.

— Вучыць студэнтаў новым тэхналогіям можна, толькі маючы такія тэхналогіі, — слушна заўважае Уладзімір Саечнікаў.

Такім чынам, распрацоўка і запуск уласных спадарожнікаў адкрываюць перад БДУ новыя перспектывы. З’явілася магчымасць рыхтаваць інжынераў, здольных развіваць беларускую касмічную прамысловасць. Атрыманыя веды і вопыт яны змогуць прымяняць у галіне праектавання, укаранення і эксплуатацыі адпаведных прылад. Створана прынцыпова новая тэхналагічная база, якая дазваляе распрацоўваць і забяспечваць арбітальную эксплуатацыю апаратаў такога класа. У недалёкай будучыні спадарожнікі могуць выкарыстоўвацца для бесперапынных даследаванняў і навучання на карысць су­светнай касмічнай індустрыі.

Галіна СІДАРОВІЧ.
Фота Алега ІГНАТОВІЧА і з сайта bsusat.com.