Благодаря проекту Space-π российские школьники и студенты получили возможность не только разрабатывать и запускать учебные спутники, но и включиться вместе с ними в «настоящие» эксперименты.
От планера к спутнику
Еще в начале 1980-х самым доступным занятием среди увлекающихся техникой школьников было авиамоделирование. В основном дети клеили планеры. Немногим доверяли делать кордовые модели самолетов с керосиновыми моторчиками. Счастливый авиастроитель стоял и крепко держал ручку управления, к которой леской была прикреплена жужжащая модель. Соответственно полет проходил исключительно по круговой траектории. Редкие же модели на радиоуправлении воспринимались как нечто фантастическое.
Однажды в «Пионерской правде» напечатали забавную заметку про третьеклассника, который в кружок авиамоделирования не ходил, но попытался переиграть своих товарищей. Похвастался, будто они с дедушкой летом на даче сконструировали спутник. Самостоятельно запустили и получают от него радиосигналы. В качестве доказательства этот школьник ловил на радиоприемнике какие-то гудки и выдавал их за сигналы своего спутника. Понятно, мальчик был разоблачен. Но корреспондент не смеялся над ним: заметка заканчивалась надеждой — в будущем подобное станет реальностью.
И вот наконец эта реальность наступила. Причем даже уже официально оформлена. В 2021 году стартовал Всероссийский научно-образовательный проект создания созвездия школьных наноспутников Space-π. Его цель — привлечение школьников и студентов к решению технологических задач космонавтики.
Идея школьных спутников родилась на форуме «Армия-2020», когда основатель Фонда содействия инновациям (ФСИ) Иван Бортник встретился с ректором Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ) Андреем Рудским.
«Один-два спутника — это, конечно, интересно, но... Почему бы не развернуть в космосе «Потешную» флотилию? — предложил тогда Андрей Рудской. — У будущего императора Петра I ладьи «Потешной» флотилии плавали по Плещееву озеру площадью 50 квадратных километров, а наши спутники будут летать по орбите на высоте 500 километров, где пространство более 500 миллионов квадратных километров… Давайте сделаем!»
Слово Space (космос) в названии программы — это понятно. А символ π имеет двойное значение.
«Например, это Пифагор как один из основателей космической науки или лейбл СПбПУ. Если в МГУ идет программа «Сократ», то пусть у нас будет “Пифагор”!» — поясняет Иван Бортник.
Школьники создают, космонавты выпускают
Для начала определились с размерами школьных спутников. Вывод на орбиту сверхмалых и тем более просто малых (микро и мини) спутников, масса которых варьируется от 10 кг до 100 кг, обойдется очень дорого — Фонду не потянуть. Фемтоспутники (до 1 кг) заметно дешевле. Но их малые размеры (10х10х10 см) создают значительные ограничения по начинке: читай — возможностей для экспериментов. Остановились на наноспутниках — массой до 10 кг. По словам Ивана Бортника, на них уже можно поставить даже камеры и двигатели. В 2020 году затраты на такой спутник составляли около 5 млн рублей.
К проекту привлекли Российское движение школьников (РДШ), охватывающее около миллиона учащихся. Соответственно реализация началась на базе инфраструктуры РДШ. Школьникам предложили представить свои идеи.
«Ребята сразу набросали штук четыреста экспериментов, которые хотели бы поставить, — рассказывает Иван Бортник. — Например, «Формула-1» в космосе — гонка спутников. Мониторинг бельков в Арктике, пожаров в Сибири, прохода ледоколов по Севморпути, поведения айсбергов и даже углеродных следов. Ребята из Орла предложили поставить на спутник наномикроскоп — с его помощью изучать воздействие космической радиации на образцы кремния, композита и металлических сплавов. Некоторые предложенные эксперименты требовали неподъемных денег, а иные оказались вполне бюджетными».
Собственно, подача школьниками своих идей использования наноспутников, описание проектов и есть первый, отборочный, этап. Заявки проходят экспертизу ученых, технологических предпринимателей, которые для реализации отбирают самые интересные. В итоге формируется несколько сотен школьных команд.
Разработать и построить наноспутники им помогают привлеченные к проекту университеты и технологические компании. В частности, они обеспечивают всю продукцию по всему комплексу требований, необходимых для запуска, доводят аппараты до состояния готовности к старту, предоставляют ребятам возможность проходить стажировки, участвовать в испытаниях, работать с данными, получаемыми с их космических аппаратов. А сам запуск обеспечивает Госкорпорация «Роскосмос».
Важный этап создания ракетно-космической техники — стендовые испытания. Но, увы, тестировать школьные аппараты на базе современных испытательных комплексов дорого и не очень просто с точки зрения организации. Конечно, те аппараты, которые уже летят, проходят испытания. Но для образовательных целей школьников и студентов с учетом современных научных тенденций важно иметь именно виртуальные испытательные стенды.
Ученые Санкт-Петербургского университета Петра Великого, которые разработали систему виртуальных испытаний для автомобиля Aurus, предложили и создали такую систему для проекта. Разработанный софт, предоставляемый школам и кружкам, позволяет школьникам и студентам провести имитацию термовакуумных, вибрационных и ударных испытаний спутников.
Первые спутники по программе Space-π покинули Землю 22 марта 2021 года с космодрома Байконур вместе с южнокорейским спутником дистанционного зондирования Земли CAS500-1 и другими «взрослыми» аппаратами. А 21 июля 2022 года космонавт Роскосмоса Олег Артемьев и астронавт Европейского космического агентства Саманта Кристофоретти во время выхода в открытый космос запустили с борта МКС сразу десять спутников Юго-Западного государственного университета.
Вместе с иранским «Хайямом» 9 августа 2022 года с Байконура ушли еще шестнадцать наноспутников: от Сколтеха, Тюменского государственного и других университетов.
Всего к октябрю 2022 года на орбиту выведены 29 спутников, созданных при участии школьников и студентов по программе Space-π. Все они относятся к категории кубсатов формата 3U, имеют размеры 10х10х30 см и массу порядка 3.5 кг каждый.
Полезная потеха
На самом деле, когда флотилия школьных спутников достигнет сотни аппаратов, она станет уже совсем не потешной. Такая группировка способна выполнять вполне взрослые задачи.
Например, Физтех предложил поставить на каждый аппарат датчик рентгеновского излучения — таким образом получится этакий распределенный рентгеновский телескоп. Научно-исследовательский институт ядерной физики (НИИЯФ) интересует рентгеновское излучение от грозовых разрядов — соответствующие датчики могут стоять и на школьных спутниках. НИИЯФ совместно с дочерней компанией ООО «Лазер Ай» создали и уже запустили импульсный плазменный двигатель.
ОКБ «Факел» вошло в неожиданную для себя зону — создание миниатюрного двигателя, который тоже уже размещен на космическом аппарате на орбите.
«Мы начали обсуждать с Роскосмосом идею, где возможно и технически целесообразно ставить на спутниках «потешной» флотилии студентам и школьникам задачи для комплексных проектов Госкорпорации», — отметил Иван Бортник.
Разумеется, программа Space-π обеспечит практическую подготовку будущих инженеров. Но и это не самое главное.
«Мы призваны вовлекать школьников в науку, в технологии. Через космос дети учатся видеть новое в жизни», — считает Иван Бортник.
Уже сейчас на его столе стопка увесистых папок с идеями школьников. Только в одной из них пять дюжин крупных блоков предложений: «Разработка системы экологического мониторинга качества атмосферного воздуха с использованием группировки наноспутников», «Гибридная система анализа», «Ионно-кластерные двигатели», «Организация связи между луноходом, спутником и Землей», «Мониторинг арктической зоны», «Углеводородный потенциал страны», «Экосистема Арктики» и многое другое.
Авторы: Игорь Афанасьев, Алексей Боярский
|
