В 2021 году начал работу крупнейший за всю историю России научно-образовательный космический проект Space-π [1]. Под эгидой Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере создаются и запускаются на низкие околоземные орбиты образовательные спутники стандарта CubeSat [2].
Проект затрагивает три категории участников: компании, производящие спутниковые платформы или отдельное оборудование для них; университеты и другие организации операторов спутников и постановщиков космических экспериментов; наконец школьников и прочих причастных к космическим конкурсам, сменам, стажировкам.
За три года с момента начала проекта и первой публикации о нем в «Троицком варианте — Наука» [3] произошло много интересного. Состоялось два запуска с космодрома «Байконур» и один с «Восточного», в ходе которых попутной нагрузкой (дополнительно к основному спутнику) на ракетах-носителях «Союз-2» с разгонными блоками «Фрегат» на орбиту было выведено 35 спутников проекта и шесть субспутников. 16 новых аппаратов готовы к запуску этим летом, и еще несколько кубсатов находятся в разработке и производстве.
На сайте Space-π размещена информация обо всех малых космических аппаратах, об их полезной нагрузке, об участвующих организациях.
Основная работа по проекту выглядит следующим образом: раз в год Фонд содействия инновациям проводит грантовый конкурс для университетов, школ и малых высокотехнологичных компаний [4]. Эксперты проводят оценку научно-образовательных составляющих поданных заявок, после которой выбираются очередные победители, которые получают возможность создать свой спутник с использованием спутниковой платформы стандарта CubeSat одной из шести-семи российских организаций-производителей [5].
Но так как гранты даются с софинансированием, университеты должны вложить ровно такую же или большую сумму в разработку полезной нагрузки спутника (научное, образовательное, радиолюбительское оборудование) и в образовательную деятельность (стажировки [6], лекции и поездки на космодром для школьных команд).
У представленных в России кубсатов даже при совпадающих форм-факторах (габаритных размерах) различаются функциональные возможности, объем для полезных нагрузок и характеристики бортовых систем, включая полноценный срок службы. Поэтому университетам нужно выбирать спутниковую платформу по своим задачам. Для проекта Space-π используются размерности от 3U (10×10×30 см) до 16U (20×20×40 см).
На создание спутника уходит от 8 до 18 месяцев. В России на сегодняшний день космические запуски осуществляет только госкорпорация «Роскосмос», а небольшими попутными аппаратами занимается ее дочерняя организация «Главкосмос». Именно она и является оператором для выведения на орбиту кубсатов Space-π. В космос они попадают с помощью пусковых контейнеров, сделанных под стандарт CubeSat. Располагаются они на ферменной конструкции между разгонным блоком «Фрегат» и основным спутником.
Традиционно малые аппараты проекта Space-π запускают на солнечно-синхронные (полярные орбиты) с углом наклона к плоскости экватора 97° и высотой 500–570 км. Срок пассивного существования спутников на таких орбитах — от 1,5 до 5 лет. Бо́льшая часть кубсатов из-за мелких размеров не имеет двигательных установок для коррекции орбиты, поэтому постепенно снижается из-за воздействия сильно разряженной атмосферы до схода с орбиты.
Научно-образовательные спутники должны иметь на своем борту радиолюбительские сервисы для связи с международным сообществом радиолюбителей. Это позволяет им получать позывные и использовать для работы бесплатные радиолюбительские диапазоны частот [7].
Двухсторонняя связь со спутниками — важнейшая часть успеха космических миссий Space-π. Управление кубсатами и получение с них телеметрической информации выглядело узким местом в начале проекта. На помощь пришли российские радиолюбители. Например, известный эксперт сообщества Дмитрий Пашков создал в Рузаевке (Республика Мордовия) полноценный Центр управления полетами кубсатов и участвовал в создании российской радиолюбительской сети «Эфир» — это позволило взять на управление несколько университетских спутников [8].
АНО «Развитие космического образования» совместно с компанией «Геоскан» создали сеть открытых наземных станций СОНИКС [9], которая уже позволяет владельцам спутников проекта регулярно принимать данные и отслеживать состояние кубсатов в разных точках над Землей. Вторая важная цель сети — привлечение школьников к работе с данными реальных кубсатов благодаря получению доступа к передаваемой информации: фотографиям из космоса, данным с полезных нагрузок (научная и технологическая аппаратура) и бортовой телеметрии. В рамках проекта Space-π планируется разработать интерактивный образовательный раздел для школьников и методические материалы [10].
Несмотря на ограниченные возможности кубсатов, в проекте Space-π было получено несколько технических достижений. Например, на спутнике «Геоскан-Эдельвейс» впервые в России провели успешные испытания газовой двигательной установки для кубсатов. Двигатель, изготовленный в ОКБ «Факел», успешно прошел все тесты, доказав пригодность для дальнейшего использования в космосе [11].
11 июля 2023 года состоялся выпуск шести пикоспутников формата TinySat из контейнера кубсата «СтратоСат ТК-1» компании «Стратонавтика». Субспутники вышли на связь и часть из них до сих пор передает телеметрию. Впервые в российской истории кубсат стал пусковым контейнером для других спутников [12].
Как уже говорилось, кубсаты запускают на невысокие орбиты для предотвращения долговременной опасности от их «неуправляемого» полета (без возможности совершать быстрые маневры, как могут большие аппараты). Уже несколько кубсатов первых запусков сошли с орбиты, например, «Геоскан-Эдельвейс» — 18 февраля 2024 года [13], а «Монитор-1» — 23 марта 2024 года [14].
Три года спустя после старта проекта можно сказать, что он уже принес свои первые плоды и обеспечил значительный вклад в космическое образование и просвещение за счет натурных результатов. Впереди еще много сложной и продолжительной работы над развитием проекта, но Space-π дает и много полезного с точки зрения формирования интереса к космическим технологиям и инновациям у вчерашних школьников, а сегодня студентов. Возможно, познакомившись с космонавтикой через кубсаты, в ближайшем будущем они будут создавать «серьезные» космические аппараты, спутниковые группировки и сервисы, межпланетные научные станции и марсианские пилотируемые корабли.
Александр Хохлов,
популяризатор космонавтики, член Санкт-Петербургской организации Федерации космонавтики РФ
2. cubesat.org
9. sonik.space