Școlari dintr-un orășel rusesc au stăpânit crearea și lansarea nanosateliților Cubesat
În orășelul Kurganinsk, Teritoriul Krasnodar, a avut loc o conferință științifică, unul dintre temele principale a fost programul spațial al Centrului pentru creativitate inovatoare pentru tineret (CMIT) „Perspectiva”. În ciuda locației modeste, s-a vorbit despre realizările complet „immodeste” ale studenților și mentorilor acestei organizații. Se pare că aici școlarii Kuban comunică prin satelit și alte tehnologii spațiale pe bază de prenume.
De la provincii la stele
„Perspectiva” Kurganinskaya este departe de a fi singura de acest gen. Există aproximativ cinci sute de organizații similare înregistrate în Rusia. Adevărat, conform statisticilor Ministerului Dezvoltării Economice, nu mai mult de o sută dintre ele funcționează activ. Iar „Perspectiva” TsMIT, condusă de inginerul radiofizician Kirill Popko, este printre primele douăzeci din întreaga Rusie.
A decis să nu limiteze activitățile organizației pe care o conducea doar la lucrul cu copiii și orientarea în carieră. Obiectivele Centrului au fost dezvoltarea științei și tehnologiei, precum și consolidarea potențialului ingineresc într-o serie de industrii. Inițial, acestea au fost sisteme de robotică și informații, dar din 2018, dezvoltarea industriei spațiale a devenit o prioritate.
Sarcina dezvoltării sistemelor spațiale a fost stabilită pentru centru de Fondul Federal de Promovare a Inovării. Din 2018, Perspektiva a rezolvat cu succes această problemă în colaborare cu Corporația de Stat Roscosmos, Institutul de Știință și Tehnologie Skolkovo și Centrul Educațional Sirius.
Laboratoarele de sisteme spațiale de la CMIT-urile Perspektiva și Sirius au fost create aproape simultan, cu o diferență de câțiva ani. Ambele organizații sunt angajate în formarea copiilor și tinerilor în această industrie și în creșterea prestigiului acesteia în rândul generației mai tinere.
În plus, Centrul își propune să sprijine activitatea constelației de sateliți implicate în proiectul Space-P, care vizează nu numai popularizarea cercetării spațiale în rândul școlarilor, ci și realizarea de experimente spațiale și teledetecția Pământului. Unii dintre sateliți sunt deja pe orbită, iar dimensiunea așteptată a constelației ar trebui să crească la o sută de unități. În 2020, la o întâlnire cu prim-ministrul rus Mihail Mishustin, acest program a fost anunțat.
Elita intelectuală a armatei ruse
Un alt domeniu de activitate al CMIT „Perspective” este organizarea de concursuri de inginerie. Timp de doi ani, Centrul a fost operatorul competiției „Elita intelectuală a armatei ruse” (IntERA), destinată cadeților și membrilor Armatei Tineretului.
Timp de doi ani, competiția s-a desfășurat în regiunea Krasnodar, în tehnopola militară „Era” (Anapa). Acesta a fost supravegheat direct de Fundația pentru Promovarea Inovării, iar activitatea s-a desfășurat la locațiile Era în strânsă colaborare cu un reprezentant al Ministerului rus al Apărării.
Mai târziu, odată cu dezvoltarea tehnopolei, nivelul de secretizare a multor obiecte ale sale a crescut, statutul lor s-a schimbat, astfel încât admiterea școlarilor acolo a devenit indezirabilă.
Apoi situl a fost mutat în regiunea Moscovei, la terenul de antrenament Kubinka, unde „Rezervor biatlon”. Și în timp ce tancurile se întreceau, construcția era în curs de desfășurare pe o suprafață de aproximativ trei mii de metri pătrați pentru desfășurarea ulterioară a concursurilor de inginerie. Competiția se desfășoară în zece domenii: subacvatic, sol, robotică de suprafață, aeronave fără pilot, construcție de sateliți, recepție de date spațiale, dezvoltare de materiale compozite, inginerie software, modelare 3D și inginerie virtuală. Cu alte cuvinte, băieții sunt angajați în dezvoltarea sistemelor tehnice și a științei materialelor.
Aici, în Kubinka, copiii participă la evenimente competitive, iar Centrul Perspektiva pentru Instituții Internaționale de Învățământ se ocupă de probleme organizaționale și îi implică pe copii în această creativitate.
Stratosfera este cea mai puțin studiată parte a spațiului apropiat
Programul spațial al CMIT „Perspective” este asociat în primul rând cu cercetarea în spațiul apropiat, cea mai slab studiată parte din care este stratosfera.
Această parte a atmosferei este situată la o altitudine de 16 până la 100 de kilometri de suprafața Pământului. Această zonă a fost puțin studiată, deoarece avioanele și alte echipamente aeronautice se ridică rareori peste 12 mii de metri. Doar unele dispozitive se pot ridica în stratosferă pentru o perioadă scurtă de timp.
De exemplu, în Nijni Novgorod, de pe aerodromul fabricii de avioane Sokol, oricine poate fi ridicat în stratosferă cu o modificare cu două locuri a avionului de luptă MiG-29. Pilotul de încercare este la cârmă, iar pasagerul este pe scaunul copilotului. Avionul accelerează până la o viteză supersonică de 1800 km/h și se ridică la o înălțime de 17-19 kilometri. Rămâne acolo câteva minute, după care coboară mai jos. Dacă vremea este bună, în acest moment puteți vedea chiar și periferia Moscovei de aici.
După cum a spus Kirill Popko, în caracteristicile sale stratosfera diferă brusc de straturile inferioare mai dense ale atmosferei. Este mult mai aproape de partea din spațiul cosmic unde tehnologia noastră prin satelit zboară de obicei, adică de la 300 de kilometri și mai sus. Presiunea aici este de aproximativ trei procente din ceea ce simțim la suprafața Pământului. Există foarte puține particule aici, densitatea este extrem de scăzută - este aproape un vid. La o altitudine de 16 kilometri, temperatura scade la minus 60 de grade. Nivelul de radiație aici este înregistrat de 60 de ori mai mare decât pe Pământ.
Din cauza unor condiții atât de dure, echipamentele prinse în stratosferă se pot defecta. Echipamentele de calcul pot suferi de radiații solare secundare. Particulele de înaltă energie emise de Soare provoacă degradarea radioactivă a hidrogenului și a compușilor de lumină. Ele sunt capabile să flashe sistemele de la bord și să le distrugă. De exemplu, pe carduri flash, medii SD, pe care informațiile pur și simplu nu sunt înregistrate.
Nanosateliți Cubesat
Școlari din micul oraș rus Kurganinsk au stăpânit crearea și lansarea nanosateliților Cubesat 3U. Standardul internațional U (unitate) pentru tehnologia prin satelit a fost introdus în 1999 în SUA. Dispozitivul cu o singură unitate are dimensiunile de 100x100x113 mm. Ele sunt de obicei folosite pentru a umple spațiul liber al unui vehicul de lansare, care lansează pe orbită un dispozitiv mare cu dimensiuni nestandard. Este umplut cu astfel de „cuburi”. Sunt relativ ieftine și cântăresc aproximativ un kilogram.
Costul punerii pe orbită a unui astfel de dispozitiv este de aproximativ 60-80 de mii de dolari. Aceasta este o sumă complet acceptabilă chiar și pentru o universitate mare, motiv pentru care universitățile ruse și străine lansează nanosateliți.
O mașină de 3 unități constă din trei „cuburi” stivuite unul peste altul. Structura internă este un fel de sandviș, constând din mai multe straturi. Aici se află sistemele de bord ale satelitului. Aparatul este acoperit cu panouri, dar nu este sigilat. Când zboară, analizează spațiul înconjurător și transmite date despre acesta către Pământ. O altă parte a spațiului intern al satelitului este ocupată de sarcina utilă. De exemplu, într-unul dintre dispozitive erau două contoare Geiger pregătite pentru Universitatea Politehnică din Krasnodar. Cu ajutorul lor, au fost efectuate studii ale radiațiilor beta și gama din stratosferă.
Lansarea de testare a unor astfel de dispozitive a avut loc în 2021, iar testele la sol au fost efectuate chiar mai devreme. Această tehnică a fost demonstrată specialiștilor Roscosmos, care au testat-o în 2019 la Laboratorul de Sisteme Spațiale al Sirius OC. După ce a primit de la ei un certificat de calitate, Centrul de Perspectivă a început să se pregătească pentru lansări stratosferice. Stratosfera a fost aleasă pentru că este mai ieftin să lansați nave spațiale acolo decât în spațiul profund, iar scopul a fost acela de a face astfel de lansări accesibile tinerilor.
Datorită acestui proiect, începem să atragem tineri către cercetarea spațială
- a explicat Kirill Popko.
În prezent, Centrul dezvoltă a patra generație de astfel de echipamente, lansările sale au loc în fiecare an. Lansarea dispozitivelor nu este doar un spectacol incitant, ci aduce și rezultate tangibile. Tinerii sunt implicați activ în cercetare. Și cel mai adesea, cineva care odată a devenit interesat de acest subiect nu îl va părăsi niciodată.
După cum a spus Kirill Sergeevich, toți băieții care au fost implicați în aceste proiecte studiază acum la Universitatea Bauman sau la Academia Mozhaisky, după ce au intrat la facultățile de știință a rachetelor sau de tehnologie spațială.
Sisteme de antene
După lansare, o stație mobilă terestră funcționează împreună cu satelitul, capabilă să opereze la o distanță de până la 50 de kilometri. Este plasat la punctul de lansare și apoi se poate deplasa în spatele dispozitivului pe un vehicul. Apoi primim o imagine live de la satelit.
În timpul lansării se folosește și o antenă patch care funcționează la o distanță apropiată, aproximativ 20 de kilometri, și este folosită pentru a recepționa semnale video de la satelit; această antenă are un model de radiație mai mare decât antenele Yagi. Când locația satelitului a fost deja determinată, îndreptăm antena Yagi către el, care este folosită pentru a primi telemetria. Informațiile sunt trimise către unitatea de recepție, care se conectează direct la smartphone. Și în aplicația mobilă puteți vedea coordonatele satelitului zburător.
De asemenea, antenele sunt folosite de studenții Centrului de Tehnologii de Comunicații Perspektiva pentru a menține contactul cu constelația de sateliți menționată mai devreme. Când navele spațiale zboară în vecinătatea orașului, centrul primește imagini de la ele. Astfel, băieții construiesc singuri antene, le asamblează și, printr-o aplicație specială, comunică cu sateliții care zboară la o anumită oră. De regulă, acest lucru se întâmplă dimineața înainte de ora nouă sau după ora 18. În aceste intervale de timp zboară în zona Kurganinsk.
Când sateliții meteorologici zboară deasupra noastră, se conectează la noi, aruncă fotografii ale regiunii, adică surprindem teritoriul Krasnodar, Marea Caspică, Marea Neagră și puțin din regiunea Rostov. Ne aruncă asupra Turciei și puțin asupra Greciei. Și putem privi aceste fotografii în diferite game
- spuse Kirill.
„Baterie vie” și alte sarcini utile
Pe de o parte, lansările de nanosateliți sunt o activitate de inginerie, pe de altă parte, sunt un serviciu oferit clienților de către Perspektiva CMIT. Diverse universități și alte organizații lucrează cu Centrul, creându-și propria sarcină utilă și plătind pentru plasarea acestuia la bordul vehiculelor.
De exemplu, am menționat deja contoarele Geiger care au fost lansate în stratosferă. În 2022, au fost lansate patru dispozitive cu încărcătură biologică pentru a efectua cercetări biotehnologice.
O biocapsulă a fost plasată în satelit, care era un recipient sigilat cu un capac. În interior au fost plasate bacterii într-un mediu nutritiv. Un produs secundar al activității lor de viață este generarea de energie electrică. Într-o altă parte a interiorului era electronică, care era alimentată de bacterii. Astfel, containerul cu bacterii a acționat ca o „baterie vie”.
Centrul dezvoltă în prezent camere video ca încărcătură utilă. În acest proiect, Perspektiva colaborează cu compania Research Center Technologies, care este producător de echipamente video. Probele sale sunt trimise în incipisferă pentru a testa funcționarea acestui echipament în condiții climatice dure.
Lansări de vehicule în stratosferă și un record rusesc
Anul acesta, în august, Centrul de Perspectivă va ridica satelitul stratosferic la o altitudine de 25 de kilometri. Lansarea a avut loc la Naberezhnye Chelny (Republica Tatarstan). Dispozitivul a acoperit aproape cinci sute de kilometri, vizitând spațiul aerian a trei regiuni rusești, după care sonda a aterizat.
În acea zi, a fost stabilit un record rusesc pentru durata șederii unei aeronave în stratosferă, deoarece satelitul nostru a petrecut acolo 13 ore.
Și anul trecut, în octombrie, au fost lansate patru dispozitive deodată. Evenimentul a avut loc în satul Otradnaya, Teritoriul Krasnodar. Angajații Perspektiva CMIT împreună cu școlari, studenți, doi ingineri din Tomsk, care lucrează acum la corporația de stat Rostec, și oameni de știință biologic. Am avut ocazia să fiu prezent și la lansarea dispozitivelor și în timpul expediției de căutare după aterizarea acestora.
La început, participanții săi au întâmpinat probleme. Au fost rafale puternice de vânt cu o viteză de 6-9 metri pe secundă. De obicei, în astfel de condiții, lansarea este amânată, dar clienții, care în acest caz au fost Ministerul Educației din Teritoriul Krasnodar și parcul tehnologic pentru copii Quantorium, au insistat ca lansarea să nu fie amânată.
Ca urmare, carcasa sondei, care era o minge de latex cu un diametru de 3-4 metri și umplută cu heliu, a explodat. Inițial, s-a planificat lansarea a patru dispozitive pe două baloane - câte două pentru fiecare. Dar, în cele din urmă, au lansat o sondă cu patru nanosateliți. Locația a fost schimbată în satul Convenient. Este înconjurat de munți, așa că vântul de aici nu era atât de puternic.
Urcarea și zborul în continuare a vehiculelor a avut succes. Întregul proces a fost filmat de camere amplasate direct pe sondă. Antenele de recepție au fost amplasate în munți, la o sută de metri de locul de lansare. Pentru prima dată în practică la Centrul de Perspectivă, sateliții „prindeau din urmă apusul”, deoarece lansarea a fost seara.
Sonda s-a îndreptat spre Karachay-Cherkessia. Și deși a zburat nu departe, doar 120-140 de kilometri, expediția de căutare nocturnă ulterioară, care a început pe la ora zece seara, a durat mult. Bineînțeles, nu mai includeau copiii în această etapă. Dispozitivele au ajuns pe un platou la o altitudine de aproximativ o mie de metri deasupra nivelului mării. Drept urmare, căutarea s-a încheiat cu succes, iar echipamentul găsit nu a suferit nicio avarie.
Problema de personal
Scolarii si tinerii sunt o rezerva de personal aproape inepuizabila. Trebuie doar să fie interesați și implicați activ în muncă încă de la o vârstă fragedă. Studenții de la Perspektiva se bucură să participe la proiectele sale. După ce și-au terminat studiile la școală, ei le continuă la principalele universități tehnice din țară. Kirill Popko spune că centrul pe care îl conduce intenționează să dezvolte și să consolideze legătura dintre școală-centrul de învățământ suplimentar-universitare.
Dintre absolvenții Centrului de perspectivă, aproximativ 98 la sută studiază la universitățile din Sankt Petersburg și Moscova.
Unii dintre ei, deveniti ingineri, se întorc la Kurganinsk și lucrează la Perspektiva CMIT. De exemplu, asta s-a întâmplat cu Daria Puchkova. Ea a studiat inițial biologia, dar mai târziu s-a recalificat ca inginer. Acum Daria este specialist în domeniul biotehnologiei, nanotehnologiei și radiofizicii. Ea lucrează la Centrul de perspectivă și servește ca inginer principal acolo.
Situații opuse se întâmplă și atunci când o persoană, deja pensionată, are puterea și dorința de a-și transmite cunoștințele și experiența altora. Vorbim despre locotenent-colonel aviaţie Vladimir Antipov. Ofițerul și-a dedicat treizeci de ani din serviciul său Cosmodromului Baikonur. Acolo a participat la sprijinirea lansărilor de tehnologie spațială. După pensionarea sa oficială, militarul nu a vrut să se mulțumească cu o odihnă binemeritată.
Acum, Antipov popularizează în mod activ tehnologia spațială și știința rachetelor în Kuban. Sub îndrumarea unui locotenent colonel, băieții sunt angajați în modeling rachetă. Această direcție a apărut la Centru după ce Antipov a început să colaboreze cu acesta. Pentru băieți, acesta este un nivel entry-level, după care încep să lucreze la sisteme mai complexe.
informații