Один у космосі. Що робить на орбіті єдиний діючий супутник України
У 1999-му, за три роки до створення Ілоном Маском компанії SpaceX, вчені Каліфорнійського політеху і Стенфорда, зловивши тренд "доступного космосу", заснували міжнародний рух СubeSat (сubе – куб, sat / satellit – супутник).
"Нова космічна революція" – слоган формату CubeSat, в якому працюють молоді українці, відображає раніше небувале. В 21 столітті сконструювати орбітальний апарат можна не тільки на заводах, у лабораторіях великих корпорацій, але і в умовному або ж цілком натуральному гаражі.
Кубсат – супутник вагою не більше 1,33 кілограма, з габаритами 10х10х10 см. З таких модулів, які називають "юнітами" (unit), збирають і крупніші сателіти. У поняття "наносупутник" вписується апарат вагою до 10 кілограм.
В останні роки роль високотехнологічного "гаража", де виробляють кубсати, взяли на себе університетські лабораторії в різних частинах світу. Серед них – столичний Київський політехнічний інститут (КПІ), alma mater Ігоря Сікорського.
Перший український кубсат з'явився у космосі в 2014 році. Розрахований на рік-два роботи, він рухається навколо Землі на висоті 600 кілометрів вже майже сім років. Посилаючи сигнали, апарат, про існування якого більшість в Україні не здогадується, продовжує дивувати своєю живучістю.
З чого роблять наносупутники? Які завдання вони вирішують? Хто і як їх виводить на орбіту? Чим кубсати можуть допомогти військовим? І як за допомогою скла можна знищувати ворожі безпілотники? Репортаж УП з Київського політеху.
№1
Серед майже 23 тисяч супутників, рух яких у реальному часі можна відстежити в інтернеті, загубився один об'єкт, незаслужено забутий в Україні. PolyITAN-1 – його назва розшифровується як "Polytechnic Institute Technological Automatic Nanosatellite".
На ньому немає тризуба, жовто-блакитного прапора і написа Made in Ukraine. Але той, хто в темі, знає: цей кубсат зроблений в Київському політехнічному інституті імені Ігоря Сікорського.
У той самий момент, коли єдиний на сьогодні діючий супутник України пролітає над Ефіопією зі швидкістю сім з половиною кілометрів на секунду, 32-річний Євген Коваленко показує копію цього кілограмового апарату.
– Він рухається з такою швидкістю, з якою весь Київ, від Теремків до Троєщини, можна перетнути десь за три секунди, – каже Коваленко.
Євген, випускник КПІ, працює директором IT-відділу однієї з великих компаній. Паралельно викладає і бере участь у космічній програмі університету. Грошей це не приносить, тільки задоволення і нові навички інженера-розробника. Ще й віру в те, що в технологічному плані Україна не така погана, як може здатися.
– Сонячні батареї, електроніка, система, яка відповідає за навігацію, орієнтування, блок живлення, радіоприймач і передавач, – показує Коваленко кубсат.
Про університетські досягнення Євген розповідає у величезному ангарі КПІ, де спочивають остови радянських ракет і авіатехніки: літаків Міг-23, Ан-24Т та гелікоптера Мі-2.
На цей хоча і вражаючий, але іржавий антураж, можна дивитися двояко. Песиміст, який ностальгує за минулим, скаже заїжджене: "Какую страну прос*али!". Такі, як Євген, випромінюють обережний оптимізм: "Ми ще не перестали бути космічною державою. Сподіваюсь, що такого взагалі не станеться".
Коли в КПІ почали конструювати перший наносупутник, Євген Коваленко був студентом-ентузіастом, яких чимало в університетській космонавтиці. Учасники стартового проєкту розраховували на те, що PolyITAN-1 протримається на висоті близько 600 кілометрів рік-два.
PolyITAN-1 і ще 21 наносупутник із різних країн запустила українська ракета-носій з території Оренбурзької області РФ в червні 2014 року.
Всі апарати, виведені тоді на орбіту, давно згоріли в атмосфері. Але студентський сателіт з України і далі продовжує рух, роблячи повний оберт навколо землі приблизно за час футбольного матчу.
№2
Перший наносупутник PolyITAN-1 був пробою нового на той момент для України формату CubeSat.
– Основним завданням було довести, що ми можемо зробити платформу, яка працюватиме, – згадує Євген Коваленко. – PolyITAN-1 мав передавати на Землю телеметричні дані: внутрішню температуру, заряд батарей, положення стосовно Землі тощо.
Зовнішні перепади температур від мінус 40 ° C до плюс 80 ° C, внутрішнє нагрівання від плюс 5 ° C до плюс 35 ° C, гамма-випромінювання – агресивне середовище, з яким стикається кубсат у космосі, вимагає тривалих і дорогих випробувань на Землі.
Десять років тому в КПІ розробили обладнання, що перевіряє міцність космічних приладів і окремих елементів.
Те, що дилетант може жартома порівняти з самогонним апаратом, у Михайла Ільченка, керівника космічної програми КПІ, академіка НАН України, викликає непідробну гордість.
– Це унікальне обладнання, якого немає в жодному університеті України, – показує Ільченко. – Ми зробили камеру, яка імітує деякі умови космосу. Температура до мінус 190 °C, тиск – десять в мінус п’ятій ступені...
В цій капсулі багато своїх виробів тестувало КБ "Південне". Також ми працюємо з іншими замовниками.
PolyITAN-1 обійшовся КПІ приблизно в 100 тисяч доларів, а його запуск – у 25 тисяч. Як і тоді, так і зараз, грошима допомагають компанії, зацікавлені в підтримці практичної космонавтики.
Після вдалого виведення на орбіту першого наносупутника, в КПІ зробили PolyITAN-2-SAU, що складається з двох юнітів вагою 1,9 кілограм. Обійшовся він удвічі дорожче.
У 2017-му PolyITAN-2 з іншими кубсатами ракета Atlas V доправила з мису Канаверал (США) на МКС. Звідти наносупутники запускали за допомогою японського робота-маніпулятора.
– Наш другий апарат вже виконував наукові завдання в масштабному дослідженні верхніх шарів атмосфери. Це була міжнародна програма QB50. На супутнику стояли сенсори, які виміряли кількість атомарного кисню та передавали дані на Землю, – розповідає Михайло Ільченко.
– PolyITAN-2 вивели на висоту 300 кілометрів. За два роки він планово спустився до рівня 90 кілометрів та потім перестав існувати. Але встиг зробити заплановані дослідження на необхідній висоті, – продовжує академік.
Всім сьогоднішнім досягненням Михайло Ільченко, який віддав КПІ 60 років, радий без застережень. Він пам'ятає часи, коли співробітники університету брали участь у програмах СРСР з підкорення космосу. Але можливості, які є у нинішніх студентів його надихають не менше.
Космос більше не привілей військових, спецслужб і влади. Космос дійсно став ближче.
– Можна взяти деталі для супутника на радіоринку? – жартує журналіст УП.
– В тому числі, – сміється академік.
№0
За логікою влади, для освоєння Україною космосу в останні роки потрібен вагомий привід. Для Офісу президента ним стало 30-річчя Незалежності.
На початку року Володимир Зеленський доручив запустити в 2021-му апарат дистанційного зондування Землі "Січ 2-1".
Розуміння того, у скільки саме державі обійдеться проєкт, поки немає. У 2015 році ДП КБ "Південне" обіцяло виготовити апарат за 98 мільйонів гривень. Україна веде переговори з компанією Ілона Маска SpaceX про виведення українського супутника на орбіту за один мільйон доларів.
На тлі розмов про запуск "Січ 2-1" і очікувань космічних програм державного масштабу робота в університетських лабораторіях залишається майже непоміченою.
Сергій Пуха, головний інженер ОКБ "Шторм" КПІ розповідає: в alma mater Ігоря Сікорського готові конструювати не лише кубсати.
– Ось макет мікросупутника вагою до 100 кілограм, який ми розробили в 2017 році, – розказує він. – Це апарат з оптичним сканером для зондування Землі, для фотозйомки з висоти 600 кілометрів.
– Зараз ми робимо різні системи, які в майбутньому можна буде інтегрувати в такий мікросупутник, – продовжує Сергій Пуха. – Апарат коштуватиме від півтора до двох мільйонів доларів, це ціна без запуску. Таких грошей КПІ не має.
Якщо буде державне фінансування, ми можемо приступити до реалізації проєкта у будь-який момент.
Один з головних елементів космічних зондів – високоякісні лінзи. В КПІ є цех, де виробляють таку оптику. Тут можуть робити складні об'єктиви, зокрема і для військових.
– У нас є дзеркала, за допомогою яких можна знешкодити безпілотник на відстані до 800 метрів, – розповідає інженер. – За допомогою такого скла можна, просто кажучи, випалити частину об’єкта, перегріти двигун, вивести з ладу механіку чи електроніку.
Це наша розробка 2014 року, але держава, на жаль, не підтримала проєкт. Подібні системи є в США, Китаї, Ізраїлі, коштують вони мільйони, але у нас була дуже бюджетна ідея з точки зору реалізації.
№3
У свої двадцять років студент Олексій Падун – інженер-розробник наносупутників. За його плечима семестр навчання "на відмінно" в США і наукова робота в NASA, у дослідницькому центрі імені Гленна.
– В Америці студенти – справжні фанати, вони зацікавлені в освіті, в космонавтиці, беруть участь у різних університетських проєктах, – згадує він.
Небом Падун загорівся ще в школі, займався авіамоделюванням. У нього вже є льотно-штурманський досвід на легкомоторних літаках українського виробництва "Аеропракт". Але амбіції студента йдуть далі, в космос. Його мрія – пілотована космонавтика.
Сьогодні Олексій бере участь у проєкті КПІ PolyITAN-3. Це новий наносупутник з трьох юнітів, який, якщо вірити обіцянкам уряду, виведуть на орбіту разом із "президентським" "Січ 2-1". Але це не точно.
Про третій кубсат Олексій Падун розповідає в лабораторії теплових труб і наносупутникових технологій, де розробляли і тестували попередні "кубики" КПІ.
Головне завдання апарату – фото і відеозйомка з космосу. За допомогою PolyITAN-3 в КПІ хочуть протестувати платформу, яка зможе розгледіти з космосу будинок, вантажівку або, скажімо, танк.
Глобальна ідея така: сконструювати вісім більш потужних супутників, які в режимі 24/7 покриють автономно, без участі людини, велику територію. Такі спостереження будуть корисні і в мирних, і в оборонних цілях.
Розробка кубсатів виглядає влучною метафорою стану всієї космічної галузі країни: можемо, але в маленьких розмірах.
Коли дивишся на таких, як Олексій Падун, розмови про майбутнє української космонавтики звучать не так вже й мінорно.
Від 20-річного студента, одягненого в чорний "бомбер" з американським прапором і лого NASA, віє самовпевненістю і юнацьким максималізмом. Утім, вони цілком співзвучні зі словами Ігоря Сікорського, які викарбувані на пам'ятнику конструктору гелікоптерів в містечку КПІ: "Знімаю капелюха перед альма-матер, яка підготувала мене до підкорення неба".
– Навіщо я це роблю? – відповідає Падун в кінці бесіди. – Головна мета – прискорити освоєння космосу. Це те, до чого людство повинне прагнути. Космос – безмежний для досліджень.
Полетів би я на Марс? Навіть вагатися не буду. Жодної секунди! Вам я обов’язково подарую патч місії (нашивку – УП).
Євген Руденко, Ельдар Сарахман, Дмитро Ларін, УП
