Так что же нового привнесло понятие «малый спутник»? Ведь еще в 60-х годах ВНИИЭМ [ВНИИЭМ — российское предприятие, которое ранее разработало спутники серии МЕТЕОР и ГОМС для составления прогнозов погоды, РЕСУРС-О и их модификации для наблюдения Земли, льдов мирового океана] разработал и вывел на орбиту для отработки технологии управления угловым движением спутников с помощью электродвигателей-маховиков пару малогабаритных спутников массой около 100 кг («Электро-1» и «Электро-2» — их макет можно и сейчас увидеть в Политехническом музее в Москве); правда, тогда никто не называл их малыми спутниками (ведь и упомянутый выше первый искусственный спутник Земли тоже попадал в этот класс). Да многие исследовательские спутники на заре космической эры по массе вполне попадали в этот диапазон (навигационные спутники Transit, исследовательские GGSE, Magion, спутники серии «Радио» и Oscar и многие-многие другие). Мартин Свитинг (ныне технический директор SSTL [SSTL — предприятие, образованное на базе исследовательской лаборатории Университета графства Суррей на западе от Лондона и занимающееся разработкой, созданием и эксплуатацией микро— и наноспутников], получивший несколько лет назад почетное звание сэра от королевы Великобритании за заслуги в области освоения космоса) в 80-х годах, на заре своей трудовой деятельности, разработал и запустил вместе с коллегами несколько микроспутников, которые назывались «радиолюбительскими», но опять же их никто не называл «малыми».
Оказавшись в середине 90-х годов на Workshop’e, проходившем под эгидой Международной академии астронавтики (IAA) и посвященном малым спутникам, а потом посетив лабораторию Мартина Свитинга, я, будучи знаком с отечественными космическими разработками, с удивлением обнаружил совершенно иной подход к формированию идеологии и организации разработки и создания космических аппаратов. Попробуем сформулировать основные особенности этой идеологии: сочетание классических подходов (законы небесной и теоретической механики, требования по чистоте при интеграции аппарата, предполетные испытания никто не отменял) плюс сокращение традиционных конструкторских и технологических требований к разработке, созданию, запуску и эксплуатации [Таких, как количество экземпляров аппаратов, предоставляемых для испытаний, использование комплектующих в «космическом» исполнении, управление и передача данных через комплекс космической связи и центры управления и т. п.]. Именно отказ от строгого следования второй половине этих требований [Корни которых находятся в понятии «военная приемка» — обиходное название системы контроля качества изделий, поступающих «на вооружение». — Ю.Р.] позволил вовлечь множество университетов и небольших компаний по всему миру в разработку, создание и использование малых спутников.
Можно выделить два основных направления, по которым развиваются малые спутники. Первое направление (условно назовем его университетским) базируется на весьма противоречивой идее «Better, Faster, Cheaper» [Анализ эффективности предложенной парадигмы приведен в статье Jim Watzin (NASA Goddard Space Flight Center), Observations from over a Decade of Experience in Developing Faster, Better, Cheaper Missions for the Nasa Small Explorer Program, Acta Astronautica, 2001, Vol. 48. No. 5-12. pp. 853-858. Интерпретация для детей почему надо делать малые спутники в забавной форме приведена на сайте НАСА] («Лучше, быстрее, дешевле»), провозглашенной в американской программе НАСА X2000 (программа разработки и создания миниатюрных космических аппаратов). Хотя правильней уж сказать «lower cost», так как термин «cheap» носит смысл «дешевка», а не низкая стоимость. Спутники, разработанные по такой идеологии, действительно невелики (обычно 10—100 кг и несколько десятков сантиметров). При их изготовлении используются самые доступные компоненты, как правило, даже не проходящие сертификации для применения в условиях космоса — и это при обычно негерметичном исполнении корпуса спутника! Основная экономия имеет три «составные части»: недорогие комплектующие, дешевые студенческие рабочие руки и — при малой массе спутника — дешевый, а зачастую и бесплатный вывод на орбиту. Такие спутники, конечно, не решают сложные научные или технологические задачи. Полезная нагрузка для них может поставляться даже бесплатно — с целью, например, проверки ее работоспособности в условиях космоса перед использованием в дорогостоящих проектах.
Международный проект «Радиоастрон»
«Запуск российской астрофизической обсерватории „Радиоастрон“, оснащенной мощным научно-информационным комплексом, а также раскрывающейся в космосе 12-метровой параболической антенной, планируется в середине 2007 года. Запуск будет осуществлен на украинской ракете-носителе „Зенит“ с космодрома Байконур», — сообщил на пресс-конференции в Институте космических исследований (ИКИ) ведущий эксперт астрономического центра ФИАН профессор Николай Кардашев.
Для космического радиотелескопа баллистиками была специально найдена необычная высоко апогейная орбита спутника Земли, на параметры которой существенную роль играет гравитационное поле Луны, систематически поворачивающее плоскость орбиты около большой ее оси. Хотя Луна и находится довольно далеко от спутника, на расстоянии более 50 000 км, тем не менее она оказывает постоянное слабое гравитационное воздействие на него. Поворот орбиты обеспечивает высокое разрешение изображения исследуемого небесного объекта по всем направлениям.
Цель проекта состоит в том, чтобы создать совместно с глобальной наземной сетью радиотелескопов единую систему наземно-космического интерферометра для получения изображений, координат и угловых перемещений различных объектов Вселенной с исключительно высоким разрешением. Ширина лепестка интерферометра на самых коротких волнах будет до 7 миллионных долей секунд дуги, что при отношении сигнала к шуму около 10 позволит проводить измерения до микросекунды дуги (примерно в 20 млн. раз лучше, чем разрешение человеческого глаза). Активные ядра галактик, окрестности черных дыр, а также квазары находятся от Земли так далеко, что различить их структуру с помощью использовавшихся до последнего времени инструментов невозможно.
Программа «РадиоАстрон», начатая Астрокосмическим центром (АКЦ) Физического института РАН совместно с другими институтами РАН и организациями Федерального Космического Агентства (ФКА), расширилась в глобальное международное сотрудничество. Ученые двадцати стран создают часть бортовых научных приборов, специальные телеметрические станции и центры обработки, участвуют в составлении научной программы и гарантируют подготовку и участие в проекте «РадиоАстрон» крупнейших наземных радиотелескопов. Станции приема информации и синхронизации разработаны в НАСА и Национальной радиоастрономической обсерватории США. Крупнейшие радиотелескопы мира предполагают участвовать в проекте. При этом Россия взяла на себя обязательство создать спутник, антенну космического радиотелескопа и часть бортовых приборов. Спутник и конструкция космического радиотелескопа будут разработаны в НПО им. Лавочкина.
Дальнейшим развитием этого направления будет подготовка аналогичного проекта для миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов. Проект «Миллиметрон» (криогенный телескоп для исследований в автономном и интерферометрическом режимах в миллиметровом и субмиллиметровом диапазонах) обеспечит еще более высокое угловое разрешение (до наносекунд дуги) и значительно более высокую чувствительность за счет глубокого охлаждения телескопа и расширения полосы приема.
www.asc.rssi.ru/radioastron/rus/index.html
www.laspace.ru/rus/spectrR.php
http://subscribe.ru/archive/science.news.texnologiy/200610/06205521.html
Пожалуй, главным результатом такого подхода является обучение специалистов через непосредственное участие в практической работе, пусть и несложной, но содержащей все основные этапы реальных проектов, чего не удается достигнуть при любом, сколь угодно изощренном аудиторном обучении.
Еще одним достоинством такого способа обучения является возможность для студента принять участие во всех этапах проекта — от замысла до обработки полетных данных в течение всего срока пребывания в университете. Назову некоторые из известных зарубежных университетов, интенсивно вовлекающих студентов в разработку малых спутников:
• Технический университет Берлина (наноспутники TUBSat);
• Центр космических технологий и микрогравитации Бременского университета (BremSat);
• Университет графства Суррей (ныне — организация SSTL; начиналось со спутников UoSat, всего на настоящий момент запущено 26 малых спутников);
• Университет штата Юта (аппарат NuSat);
• Стэнфордский университет: проект OPAL, пикоспутники StenSat массой 0,2 кг (!), QuakeSat, CubSat;
• Университет Санта Клара (спутник Artemis);
• Университет Рима La Sapienza (четыре микроспутника UniSat).
