РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Искусственная звезда: как запускают самый яркий спутник

Хотение в космос бывает разное. На минуточку и навсегда, служебное и мимолетное, втайне или вслух – о космосе мечтают, наверное, все. В XXI веке эта мечта перестала быть несбыточной. На борту МКС уже побывали семеро туристов, которые смогли выложить за путешествие $20–30 млн. Но сегодня даже иметь большое состояние не требуется. Любой человек может отправить в полет свой собственный спутник – и даже зажечь звезду.
Искусственная звезда: как запускают самый яркий спутник

«В конце 2013 года, после одной из научно-популярных лекций у меня спросили, можно ли отправить в космос кирпич. Я ответил, что, конечно, можно, но зачем? Ведь никто этого даже не заметит. Интереснее было бы запустить что-то, что сможет увидеть каждый, — вспоминает Александр Шаенко. — Тут же по-быстрому прикинул, что сделать это не так уж и сложно. А потом подумал, что если собрать команду и вывести на орбиту аппарат, который будет виден невооруженным глазом, то он станет яркой демонстрацией того, что космонавтика стала доступной каждому. Что самые обычные люди могут сделать самый настоящий спутник — с друзьями, вечером после работы — и запустить его в космос, не будучи ни миллионерами, ни сотрудниками космических корпораций».

КА "Маяк" в транспортном и рабочем положении
После отделения от разгонного блока на спутнике включится таймер. Через полминуты откроется крышка контейнера и начнется раскрытие солнечного отражателя. Через две минуты отражатель раскроется, и реактивный двигатель начнет раскручивать спутник.

В самом деле, запуск первого искусственного спутника Земли в 1957 году стал не только потрясающим технологическим достижением, но и эмоциональным потрясением для всего мира. В Америке, в Африке, в Австралии люди выходили на улицу и, глядя в ночное небо, видели пролетающую над головой «звездочку». Спутник «Маяк» должен создать такой же эффект: если не считать Луны, то солнечный отражатель, который он развернет на орбите, почти на месяц станет самым ярким объектом в ночном небе.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Идея

Александр Шаенко, руководитель команды, инженер, участник разработки ракет-носителей «Ангара-А5» и KSLV-1, обсерватории «Миллиметрон», частного спутника DX1.

«Первым меня поддержал верный Квазар, принятый на должность руководителя отдела психологической разгрузки, — рассказывает Александр, — но вскоре присоединились и другие ребята. У нас каждый делает то, что умеет и любит: кто-то просчитывает баллистику, кто-то проводит испытания, кто-то работает над конструкцией...» На самом деле команда собралась вполне серьезная, да и у самого аппарата есть другие, вполне «приземленные» задачи — отработка технологий космической уборки. Ведь если не свести с орбиты закончивший свою службу спутник, он превратится в космический мусор. Сегодня такие аппараты спускают — или уводят на далекую орбиту захоронения — с помощью бортовых двигателей, работающих под контролем сложной системы управления и требующих точного наведения. Это непросто и недешево, так что старые спутники нередко просто бросают, все сильнее захламляя орбиту. Большой и легкий «парус» может стать экономичным и простым решением: развернутое полотно будет аэродинамически тормозить даже в очень разреженном воздухе верхней атмосферы, позволяя быстро и дешево сводить аппарат с орбиты. Протестировать такую технологию позволит солнечный отражатель спутника «Маяк». В 2014 году команда Александра Шаенко провела открытый сбор средств и с помощью краудфандинговой платформы Boomstarter набрала более 400 000 рублей на первые этапы разработки. В начале 2016 года успешно прошла вторая кампания по финансированию, цель которой еще серьезней — 1,5 млн рублей, необходимые для изготовления двух летных экземпляров спутника. «Конечно, в итоге денег требуется еще больше: проведение термовакуумных испытаний, а тем более запуск аппарата на орбиту стоят намного дороже, чем сам спутник, — говорит Александр Шаенко. — Так что в марте мы начали сбор средств уже на международном уровне, на платформе Kickstarter».

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Силовая конструкция

Михаил Лавров, инженер с 7-летним опытом в области ракетно-космических и авиационных проектов. Участвовал в разработке устройств для МКС, обсерватории «Спектр-УФ», космических аппаратов «Ямал» и системы ГЛОНАСС.

«Маяк» — спутник совсем несложный. Он создается на основе масштабируемой платформы CubeSat, в «наноспутниковом» формате, разработанном командой стэнфордского профессора Роберта Твиггса: объем 10 х 10 х 10 см (1 л) и масса, кратная 1330 г. «Маяк» состоит из трех таких стандартных кубов (3U: 10 х 10 х 30 см) общей массой менее 4 кг, которые накрепко соединены алюминиевыми каркасами и будут выводиться и работать единым модулем, вращаясь в полете. Чтобы «солнечный зайчик» отражателя достаточно часто обегал поверхность Земли, аппарат должен делать хотя бы один оборот в секунду. «Встал вопрос: как его раскрутить? — говорит Михаил Лавров. — По спецификации CubeSat на них нельзя использовать ни пиротехнические устройства, ни высокое давление, ничего токсичного... Пришлось разработать собственный простой двигатель, в котором используется термическое разложение карбоната аммония».

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
Стратосферные испытания полноразмерного макета спутника прошли в октябре 2015-го — через полтора года после начала проекта.

Это вещество хорошо знакомо жителям Земли: в пищевой промышленности карбонат аммония известен как добавка Е503, которую применяют для бездрожжевого разрыхления теста. Отсек с карбонатом аммония будет работать на спутнике примерно так же, как и во время хлебопечения. При включении пары нагревателей вещество разложится на воду, углекислый газ и аммиак, которые, вырываясь из сопла, создадут небольшую реактивную тягу. «У нас в реакторе будет два таких модуля с двумя нагревателями в каждом. Они смогут полчаса поддерживать тягу до 5 г, с удельным импульсом около 80 секунд», — поясняет Михаил Лавров.

Баллистика

Антон Недогарок, аспирант кафедры «Динамика и управление полетом ракет и космических аппаратов» МГТУ им. Н.Э. Баумана.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Огромный толчок проекту дали успешные переговоры с компанией «Главкосмос», которая предлагает услуги коммерческих запусков на борту российских ракет-носителей. Разумеется, старта целой ракеты команде «Маяка» не потянуть, но этого и не требуется. В середине лета, когда с Байконура на орбиту отправится новый 600-килограммовый спутник дистанционного зондирования Земли «Канопус-В-ИК», ракета «Союз-2−1А» с разгонным блоком «Фрегат» возьмет на борт более десятка небольших аппаратов. В составе этой попутной нагрузки будет и «Маяк».

Более чем годовая работа инженеров и энтузиастов увенчается лишь месяцем активной жизни спутника на орбите — она будет краткой, но исключительно яркой.

Если все пройдет по плану, спутник будет поднят на солнечно-синхронную орбиту высотой 600 км — почти вдвое выше МКС — с наклонением около 98°. Уже через 30 с после отделения от разгонного блока на «Маяке» сработают пружины, открывая блок, где хитрой гармошкой сложены паруса солнечного отражателя. Через две минуты сверкающая пирамида раскроется, и в дело вступит реактивный двигатель, который закрутит спутник вокруг своей оси.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

«В свободном полете аппарат проведет около 25 суток, "следуя за ночью": орбита его рассчитана таким образом, что в темное время суток он будет видим из любой точки Земли, от полюса и до полюса, — говорит Антон Недогарок. — Энтузиасты, вложившие в финансирование проекта хотя бы минимальные средства, смогут скачать удобное мобильное приложение, которое поможет быстро отыскать рукотворную звезду на ночном небе».

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Световой отражатель

Елена Антонова, студентка Национального исследовательского ядерного университета МИФИ, специалист по автоматике и электронике физических установок.

Распахнувшись во всю ширь, отражатель «Маяка» образует правильную пирамиду со сторонами около 3,5 м. «Он растягивается на трех упругих профилях: четыре паруса крепятся углами к их концам и к основанию на торце спутника, — поясняет Елена Антонова. — Мы долго искали подходящий вариант на роль таких профилей — и в итоге лучшими оказались обычные строительные рулетки — они легкие, прочные, гибкие. Их раскручивает и раскрывает электродвигатель, который питается от литий-полимерных батарей». Общая площадь отражателя превысит 15 м2: по расчетам инженеров, его блеск составит -10, ярче любой звезды на ночном небе. Для сравнения, блеск полной Луны составляет -13, а у летящей заметно ниже МКС в лучшем случае достигает -4.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

«Отражатель сделан из тончайшей ПЭТ-пленки с напыленным на одну сторону алюминием. Этот материал часто применяется в вакуумной теплоизоляции на "взрослых", серьезных спутниках. Его толщина — всего 5 микрон, в 20 раз тоньше человеческого волоса, — говорит Елена. — Это будет такой очень легкий воланчик, весом всего 300 г, который тормозится даже в разреженной атмосфере, на большой высоте. Он будет замедляться и понемногу снижаться, пока не сгорит». Технология раскрытия солнечного отражателя прошла успешные испытания в лаборатории, а отдельные компоненты спутника уже тестируются в условиях, приближенных к космическим, — например, электродвигатель IG-22CGM, выдвигающий ребра отражателя, успешно выдержал перепады температуры от -45 до 80 °C.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

К сожалению, «Популярной механике» удалось пообщаться далеко не со всеми членами команды «Маяка». За кадром остались разработчик системы энергопитания Антон Александров, автор реактивного двигателя Михаил Белоскоков и другие. Немногословен оказался и руководитель отдела психологической разгрузки Квазар — но все они, безусловно, достойны отдельного рассказа.

Впрочем, самое интригующее в этой истории — ее открытый финал. На момент сдачи материала в номер кампания по краудфандингу на Kickstarter лишь стартовала, и мы не знаем, удастся ли энтузиастам набрать для завершения работы нужную сумму. Но ведь о космосе, вслух или втайне, мечтает каждый. Это значит, что все наверняка закончится счастливо, и уже летом на небе вспыхнет самая яркая звезда — а за ней потянутся и другие.

Загрузка статьи...