Аппарат "Томск-ТПУ-120" должен показать, как поведут себя новые материалы и конструкция в открытом космосе
Российские космонавты 17 августа планируют выйти с МКС в открытый космос, в том числе чтобы запустить на орбиту Земли миниатюрный трехкилограммовый аппарат, единственная функция которого — вращаться вокруг Земли и подавать сигналы с орбиты. Это первый российский наноспутник, корпус которого напечатан на 3D-принтере. Аппарат разработан томскими учеными совместно с РКК "Энергия". Почему его запуск — это настоящий технологический прорыв, какая польза от него на орбите и в чем он схож с первым искусственным спутником Земли, ТАСС рассказали разработчики.
На гребне волны
Наноспутниками сегодня называют компактные аппараты массой от 3 до 30 кг, и томская разработка находится у нижнего предела этого диапазона. Масса спутника составляет всего 3,7 кг, в длину он достигает 30 сантиметров, в ширину и высоту — по 11 сантиметров.
Как рассказал ТАСС директор Института физики прочности и материаловедения (ИФПМ) СО РАН Сергей Псахье, создание такого спутника было предопределено развитием технологий. "Техника становится существенно компактнее. То, что раньше требовало больших объемов, можно сейчас разместить в маленьком корпусе. Поэтому поднялась целая волна развития наноспутников, и мы тоже оказались в этой волне, причем на гребне", — рассказал собеседник агентства.
По его словам, компактные космические аппараты — одна из тенденций развития космонавтики. В будущем при сравнимых с современными спутниками возможностях запуск таких аппаратов будет проще и дешевле. В России в числе лидеров в этой сфере оказалась триада, объединившая ИФПМ как одного из лидеров в академической науке о материалах, Томский политехнический университет (ТПУ) как один из ведущих университетов страны и РКК "Энергия" как одну из ведущих мировых компаний космической отрасли.
От начала реализации проекта до сегодняшнего этапа готовности к запуску на орбиту прошло 1,5 года. Главной сложностью, по словам Псахье, стало решение научно-технической проблемы изготовления корпуса для спутника. В итоге корпус был сертифицирован американским Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA).
"Известно, что при запуске космические аппараты испытывают очень серьезные нагрузки, поэтому нужно было рассчитать и изготовить корпус так, чтобы разъемы, зоны контактов и другое оборудование не были повреждены и смогли бы потом в космосе работать", — пояснил директор ИФПМ.
В итоге корпус спутника изготовили на 3D-принтере, и ни отработка его вывода на орбиту на Земле, ни доставка на МКС не выявили каких-либо препятствий к его полноценной работе.
Как "Спутник-1"
Главная задача запуска на орбиту — изучить, как поведут себя новые материалы и конструкция в открытом космосе. По плану аппарат будет вращаться вокруг Земли в течение 4–6 месяцев, после чего сгорит в плотных слоях атмосферы.
Если за все время пребывания аппарата на орбите на Землю с него будут поступать сигналы, значит все в порядке и конструкция спутника надежна, пояснил ТАСС руководитель стратегической академической единицы "Космическое материаловедение" ТПУ Евгений Колубаев. В этом смысле аппарат схож с первым искусственным спутником Земли — "Спутником-1", запущенным в 1957 году. Задача обоих — показать, что такое устройство способно работать на орбите.
Для ТПУ запуск имеет и еще одно, символическое значение: это первый космический аппарат университета, и на орбиту он выходит в год 120-летия вуза. Отсюда и название спутника — "Томск-ТПУ-120".
Помимо самого спутника, отмечает Сергей Псахье, в ТПУ создан центр управления такими аппаратами, который уже отслеживал запуск спутника на МКС. "Два студента прошли обучение в Центре управления полетами Роскосмоса и могут в этом центре работать. Предполагается, что таких студентов в дальнейшем будет больше, и они смогут координировать работу таких наноспутников, когда и спутников станет больше", — сказал собеседник агентства.
Уникальный корпус
По словам Евгения Колубаева, в дальнейшей перспективе разработчики планируют поставить на поток производство миниатюрных корпусов для космических аппаратов.
"Электроники придумано много, "начинки" для спутников различного назначения сейчас достаточно. На этом рынке сложно конкурировать. А вот корпус, в который помещается электроника, — это наша уникальная разработка, и мы планируем делать такие корпуса на заказ", — рассказал ТАСС Колубаев.
Спрос, уверен он, будет: сегодня разработкой интересуются как российские компании, так и зарубежные, в частности китайские. Наноспутники способны выполнять весьма широкий спектр задач, например объединяться в группы, дополнять и даже ремонтировать друг друга. В ближайшие годы, уверены разработчики, запрос на них будет только увеличиваться. Уже сейчас ощущается необходимость создания на МКС автоматической пусковой установки для таких аппаратов, отмечает Колубаев.
"Вывод на орбиту космонавтом "с руки" — это неэффективно, потому что сопряжено с выходом человека в открытый космос, а это само по себе сложная процедура. Сейчас такие выходы редки, мы возможности запустить наш спутник ждали год. По современным меркам год — это слишком много. Если так пойдет и дальше, это сильно затормозит развитие спутников", — посетовал Колубаев.
Автоматическая установка, по его словам, позволит избежать выходов в открытый космос и снизит воздействие на запуск аппаратов человеческого фактора.
Алексей Стрелец