Аппараты, созданные студенческими командами, проведут в условиях космоса исследования свойств перспективных солнечных элементов, бортовых систем накопления энергии и серийной электроники для студенческих спутников.
Малые космические аппараты (МКА) разрабатываются в рамках федерального проекта «Кадры для космоса» силами коллектива сотрудников и студентовУчебно-исследовательской лаборатории функциональной безопасности космических аппаратов и систем МИЭМ ВШЭ, имеющей значительный накопленный успешный опыт разработки и сопровождения МКА на орбите.
Участие в проекте «Кадры для космоса» — новый этап студенческого спутникостроения в лаборатории, перед которой стоят принципиально новые задачи, связанные с проектированием, эксплуатацией и функционалом выводимых на орбиту спутников.
Все ранее запущенные университетские кубсаты серии CubeSX-HSE были реализованы на готовых коммерческих платформах. При этом сотрудники и студенты лаборатории разрабатывали полезную нагрузку для каждого аппарата, осуществляли комплекс мероприятий по обслуживанию спутника и управлению его работой в космосе.
По условиям выигранных конкурсов студенческие команды при экспертной поддержке индустриальных партнеров спроектируют и соберут платформы CubeSat 3U и 4U для каждого аппарата на всех стадиях — от этапа формирования команды проекта и технического задания до выпуска конструкторской документации, проведения наземных испытаний, создания и регистрации результатов интеллектуальной деятельности (РИД) с обязательным соавторством студентов. Практическим результатом каждого проекта должен стать реальный летный образец, подготовленный к выводу на орбиту. Команде лаборатории предстоит пройти полный цикл проектирования всех основных подсистем спутника.
«Разработка кубсатов с нуля для нас означает принципиально новый уровень задач и ответственности. По сути, речь идет о том, что мы сейчас совершаем качественный переход из роли обслуживающего оператора в роль разработчика малого космического аппарата, поскольку делаем все сами — от систем жизнеобеспечения до полезной нагрузки, — рассказал Дмитрий Абрамешин, заведующий Учебно-исследовательской лабораторией функциональной безопасности космических аппаратов и систем. — При этом запланированный функционал спутников ставит целый комплекс новых задач при разработке конфигурации полезной нагрузки. Еще несколько лет назад мы не были готовы к таким вызовам, сейчас же у нас есть инфраструктура, проверенные партнеры, накопленный опыт и, главное, сплоченная команда специалистов из числа сотрудников и студентов. В этом смысле запланированные спутники — логическое продолжение последовательного развития деятельности лаборатории. Новый горизонт задач станет важным стимулом для каждого, кто включен в проект, позволит развить практические навыки проектирования подсистем МКА, схемотехнической и программной разработки, сборки, интеграции, проведения испытаний, работы с телеметрией и анализа результатов орбитального экспериментирования».
Первый аппарат, разрабатываемый по конкурсу «УниверСат», предназначен для орбитальных испытаний перспективных солнечных элементов и систем накопления энергии. На внешней панели спутника будут размещены перовскитные фотоэлементы, а в состав полезной нагрузки войдет измерительный комплекс. Он будет снимать вольтамперные характеристики ячеек и циклировать органические аккумуляторы, фиксируя деградацию их параметров под действием радиации, ультрафиолета и перепадов температур. Эти данные нужны для разработки новых систем энергообеспечения космических аппаратов. Научный партнер проекта по перспективным системам генерации и хранения энергии — ФИЦ проблем химической физики и медицинской химии РАН.
Второй аппарат, создаваемый по конкурсу «СтудСпутники», решает прикладную задачу для всего сообщества студенческого и школьного спутникостроения. Сегодня командам, работающим в программе Space-π и университетских конструкторских бюро, приходится размещать в аппаратах дорогую специализированную электронику, изготовленную для работы в космосе. При этом открытые данные о применении массовых серийных коммерческих компонентов на орбите сегодня отсутствуют. Спутник МИЭМ станет орбитальным испытательным стендом: бортовой контроллер будет периодически тестировать серийные микроконтроллеры, модули памяти и компоненты силовой электроники, регистрируя сбои и деградацию с привязкой к накопленной дозе радиации. По итогам миссии команда сформирует открытый набор данных о радиационной стойкости таких компонентов, он впоследствии поможет другим командам выбирать доступные комплектующие и снизит порог входа в практическое спутникостроение.
«Сформирована проектная студенческая команда, которой предстоит слаженно решать несколько параллельных задач, связанных с разработкой платформы и систем спутника, компонентов полезной нагрузки. Для более эффективного экспертно-методического сопровождения рабочего процесса, обучения студентов мы планируем привлечь проверенных сильных специалистов партнерских компаний, которые помогут студентам быстро войти в рабочий процесс, уже на старте проекта получить нужные компетенции и знания», — рассказала Мария Бубнова, руководитель проекта «СтудСпутники», ведущий программист Учебно-исследовательской лаборатории функциональной безопасности космических аппаратов и систем.
Оба проекта решают также кадровые задачи. Не менее половины инженерных позиций в командах занимают студенты и аспиранты, а должность главного конструктора аппарата в каждом проекте закреплена за студентом. Кроме того, будет реализован образовательный блок объемом не менее 144 академических часов с получением дипломов о дополнительном профессиональном образовании (не менее 30 участников). Все обучение будет построено вокруг реальной разработки, где каждый отвечает за конкретный элемент летного образца.
Управление аппаратами на орбите и прием телеметрии обеспечит Центр управления полетами МИЭМ ВШЭ с наземной станцией «Завиток-М». Телеметрия обоих спутников будет передаваться в открытом формате, что позволит принимать и декодировать ее радиолюбителям и школьным командам.
Главный конструктор разрабатываемых аппаратов — студент бакалавриата МИЭМ, стажер-исследователь Иван Носов уверен, что задачи по разработке платформы и полезной нагрузки новых спутников в режиме «с нуля» привлекут в лабораторию новых талантливых студентов. «Нам для создания эффективной команды нужны ребята со знаниями и желанием развиваться в области математики, разработки, безопасности, электроники и даже материаловедения. Мы ждем в лаборатории всех студентов бакалавриата, магистратуры и специалитета, которые готовы погружаться в решение настоящих космических задач», — подчеркнул он.