5 миллионов на изготовление и ноль гривен на запуск. Как КПИ создает наноспутники

В конце октября 2023 года Киевский политехнический университет получил 5,2 млн грн от перераспределения бюджета на завершение разработки наноспутника PolyITAN-12U, который будет иметь оптический сканер. Это не первый наноспутник КПИ, а запуск последнего на данный момент завершился вероятной потерей аппарата.

"Украина всегда была космическим государством и должна быть им", – говорит Виталий Пасечник, проректор КПИ по научной работе. Liga.Tech поговорила с ним о финансировании наноспутника КПИ, для чего он нужен, а также о планах университета и успехах и неудачах Украины в космосе.

– В октябре 5,2 млн грн бюджетных средств перераспределили на завершение разработки наноспутника PolyITAN-12U в рамках программы КПИ. На что планируется потратить эти деньги?

– Сумма будет использована для завершения цикла проектирования, изготовления и испытания нашего космического аппарата PolyITAN-12U. Предварительно были выполнены работы по его проектированию, изготовлению узлов инженерной модели. Сейчас мы на финальной стадии – завершаем и собираем космический аппарат. Его должны подвергнуть целому ряду испытаний. В частности это виброиспытание, когда наноспутник ставится на вибростенд и подвергается нагрузкам, которые имитируют действующие при выводе в космос или выше. Цель – убедиться, что аппарат останется невредимым и функциональным. Другое – испытание на электромагнитную совместимость, чтобы излучения различных блоков не мешали друг другу. Еще один вид испытаний – термовакуумный. Они производятся в камере, где имитируются практически все условия космоса за исключением отсутствия притяжения Земли.

Еще одно направление, на которое пойдут средства, – подготовка к модернизации нашей станции наземной связи с космическим аппаратом, которая есть в КПИ. Она не предназначена для приема больших объемов информации, поэтому требует модернизации, чтобы получать информацию из этого спутника в виде фотографий.

– Откуда планируется запуск и когда? Это будет коммерческий заказ для какой-то компании?

– Мы еще не можем сказать, где и как будет запускаться и за какие средства. Все наши предыдущие спутники мы запускали с помощью поддержки партнеров – ни копейки бюджетных средств на три предыдущих космических аппарата не использовали. Хотя тем, кто помогал, это обходилось в определенную сумму, и они брали это все на себя.

И хотя порядок цен на запуск космических аппаратов такого класса мы знаем, поскольку обращались с запросами к компаниям, которые такие услуги предоставляют, думаю, что у нас будет ситуация, когда для Украины запуск будет бесплатным.

– А если с точки зрения именно логистики, запуск будет где-то на другом континенте?

– На сегодня наиболее благоприятные по финансам условия – США, мыс Канаверал. Выбирать можно SpaceX или другую компанию. Выбор будет зависеть от срока пуска и массогабаритных характеристик аппарата. Например, компания SpaceX комплектует ракету-носитель разными космическими аппаратами в соответствии со способностью вывезти совокупную массу в космос. Сначала монтируются большие спутники, далее ставятся кассеты, в которые загружаются наноспутники. В одну такую кассету загружается, как правило, несколько наносопутников. Они цепляются как гирлянда, а потом, когда ракета выходит на орбиту, они выводятся на соответствующие орбиты.

Стоимость вывода в космос сегодня напоминает покупку билетов на самолет или поезд. Если нам нужно быстро, значит платим дороже. Если мы можем подождать, это может быть и дешевле.

– О стоимости доставки килограмма груза еще рано говорить?

– Когда мы обращаемся к партнеру, инвестору или благотворителю за помощью, то мы должны понимать порядок цен. Мы обращались в компанию, которая на коммерческой основе обеспечивает сопровождение запуска космических аппаратов. Это нужно было, чтобы понять порядок цен на такие услуги. Они нам предоставили предварительное коммерческое предложение, что запуск аналогичного по размерам и массе аппарата может обойтись от $465 000 до $545 000.

– Кто еще занимается такими спутниками в Украине? Какое у них предназначение в целом?

– Наноспутники – это современный мировой тренд, когда переход к модульной структуре позволяет определенным образом унифицировать технологические решения. Это позволяет унифицировать и контейнеры для запуска, в которых ставятся эти космические аппараты. В совокупности эта разработка понижает цену разработки и цену запуска.

По этому тренду мы должны вписаться в определенный форм-фактор, который определен как 100 на 100 на 100 миллиметров, это один юнит или кубсат. Из двух, трех и даже 12 кубиков могут образовываться большие по размерам космические аппараты.

Вписавшись в формат кубсат и запустив целую серию, мы можем создать свой Starlink, если это потребуется. В PolyITAN-12U, который уже на завершающей стадии, мы впервые ставим на борт оптический сканер для дистанционного зондирования Земли. Это полностью наша технология, изготовленная по собственной технологии.

Разрешение оптического сканера – от 2 до 4 метров на пиксель, это своеобразный рекорд для космических аппаратов такого класса. Это физический предел для габаритных размеров 200 на 200 на 300 миллиметров. И наш оптический сканер может обеспечить такое разрешение.

Мы планируем запустить спутник со сканером и получить возможность иметь спутниковые снимки там, где мы хотим что-то увидеть.

Полученные со спутника изображения земельных участков могут заинтересовать аграриев в Украине и зарубежных фермеров. То есть информация, полученная от университетского наноспутника в будущем может иметь и коммерческую составляющую.

– В январе из Флориды запустили спутник PolyITAN-HP-30, с которым до сих пор не установили связь. Насколько это типичная проблема?

– До сих пор идет работа по установлению связи с этим космическим аппаратом. Его запустили ракетой-носителем Falcon 9. Вместе с нашим космическим аппаратом одновременно выводили на околоземную орбиту более сотни космических аппаратов. При запуске спутники находятся в спящем режиме. Далее они должны проснуться и с ними должна быть установлена телеметрическая связь. Постепенно все запущенные спутники идентифицируются их обладателями. Из миссии Transporter-9 LOSE не идентифицировано несколько космических аппаратов, и среди них наш.

Космос и космические аппараты – это проекты с высокой степенью риска. Можно вспомнить Илона Маска, который пошел по иному пути, чем NASA. В агентстве планируют работы так, что проект с первого раза успешен, а Илон Маск может позволить безуспешно запустить несколько ракет, пока не добьется успеха. Без этих неудач у него не было бы ракет Falcon.

Но не все плохо с запусками наноспутников КПИ – наш первый украинский кубсат PolyITAN-1, запущенный в 2014 году, до сих пор работает. Системы питания, телеметрический канал подтвердили свою жизнеспособность. Две миссии наноспутников серии PolyITAN были успешными.

– Каковы дальнейшие планы КПИ в направлении разработки спутников?

– Для нас проект создания наноспутников очень важен в плане интеграции взаимодействия наших научных школ. На сегодня на разных этапах создания отдельных частей этого аппарата приобщаются специалисты и студенты восьми факультетов. У нас есть мечта – на основе PolyITAN-12U сделать больший проект для микроспутника. У него будет больший по размеру сканер с большими возможностями.

В целом PolyITAN-12U без оптического сканера является модульной платформой, куда можно поставить другую аппаратуру. Платформа содержит все блоки, обеспечивающие работоспособность космического аппарата.

Кроме того, у нас есть на уровне эскизов интересные проекты на перспективу. Это, например, BioSat – проект биологических исследований в космосе. Капсула в наноспутнике, которая поможет изучать рост растений в космосе. Совместно с Институтом ботаники НАН Украины проработана концепция для обеспечения будущих космических миссий питательными веществами, которые могли бы расти в космосе. Пока этот проект еще не получил ни копейки финансирования, и мы ищем партнеров для его реализации.

Проект GraviSat близок к началу практической реализации – есть партнеры, заинтересованные в его реализации. Этот проект касается исследования конфигураций гравитационного поля Земли. Если запустить на космическую орбиту несколько десятков таких аппаратов, то можно на упреждение прогнозировать землетрясения. За определенное время до землетрясения происходит изменение гравитационного поля Земли, а затем это выливается в смещение тектонических плит. Разработаны специальные малогабаритные датчики, позволяющие точно измерять это гравитационное поле Земли. Постоянный мониторинг состояния магнитного поля Земли может стать основой глобальной системы предупреждения землетрясений.

Каждый из этих космических аппаратов должен иметь систему связи, систему питания, позиционирования, ориентацию. В КПИ уже создан полный цикл проектирования, изготовления, тестирования и подготовки к выводу в космос космических аппаратов такого класса.