Большое будущее малых космических аппаратов

12 апреля 1961 года Юрий Алексеевич Гагарин проложил человечеству путь к звёздам, воплотив мечту многих поколений и открыв новую эпоху космических исследований. Важнейший шаг в этом направлении был сделан в октябре 1957 года, когда притяжение нашей планеты успешно преодолел первый искусственный спутник Земли. Запуск «Спутника-1», конструкцию которого разработал молодой инженер, выпускник Московского авиационного института Глеб Максимов, дал огромный толчок к развитию аэрокосмической отрасли в нашей стране. И до сих пор МАИ остаётся одним из главных участников этого процесса как в деле подготовки кадров, так и в области разработки новейших технологических решений.

МАИ готовит высококвалифицированных специалистов по всему жизненному циклу изделий аэрокосмического назначения. В рамках учебных программ вуз сотрудничает не только с ведущими разработчиками и производителями ракетно-космической техники, но и с Центром подготовки космонавтов им. Ю. А. Гагарина. Стоит отметить, что по числу выпускников, ставших лётчиками-космонавтами, МАИ лидирует среди гражданских вузов страны.

В настоящее время на орбиту выведено девять созданных в МАИ малых космических аппаратов (МКА), среди которых — первый в мире студенческий спутник. На очереди — десятый аппарат, второй маёвский спутник-кубсат, работа над которым сейчас завершается в студенческом космическом конструкторском бюро «Искра» института № 6 «Аэрокосмический» МАИ. Всего же на данный момент в разработке специалистов университета — порядка 20 МКА массой до 100 кг и несколько типов перспективных надувных конструкций космического назначения.

Первые спутники МАИ

Московский авиационный институт имеет более чем полувековой опыт в конструировании собственных спутников и разработке систем для них. Начало работ по созданию малых космических аппаратов в МАИ датируется 1967 годом. Тогда в университете было открыто студенческое космическое конструкторское бюро, которое возглавил конструктор космической и ракетной техники, сподвижник Сергея Павловича Королёва Михаил Клавдиевич Тихонравов. Новое объединение получило название «Искра» и стало первым вузовским космическим КБ в стране. В 1968 году, с появлением в университете Аэрокосмического факультета (сейчас — институт № 6 «Аэрокосмический»), СККБ «Искра» стало относиться к нему. Общее научное руководство конструкторским бюро с момента его создания осуществлял Василий Павлович Мишин — академик РАН, основатель кафедры 601 «Космические системы и ракетостроение» МАИ.

— Тихонравов предложил уникальный проект малого космического аппарата с негерметичным корпусом, — рассказывает заведующий кафедрой 601, профессор Олег Михайлович Алифанов. — Тогда все космические аппараты были герметичными, и предложенное решение стало революционным по тем временам, позволило заметно облегчить конструкцию.

По проекту Тихонравова в СККБ «Искра» было создано несколько макетов спутников разных модификаций. Итогом этой масштабной работы стал спутник «Радио-2», который вошёл в историю как первый выведенный на орбиту студенческий космический аппарат. Запуск спутника, оснащённого аппаратурой для радиолюбительской связи, состоялся 26 октября 1978 года. Он проработал на орбите восемь месяцев при расчётных трёх.

В 1982 году впервые в истории был произведён запуск спутников с борта орбитальной станции. Ими стали маёвские «Искра-2» и «Искра-3». Примечательно, что запуск «Искры-2» 17 мая 1982 года совершил советский космонавт и учёный, выпускник МАИ Валентин Витальевич Лебедев.

Эпоха кубсатов

Девятый спутник МАИ, созданный на базе универсальной платформы стандарта CubeSat 3U и получивший название «Искра-МАИ-85», был запущен 14 июля 2017 года — в год 50-летия студенческого конструкторского бюро. Вывод аппарата на орбиту произвела ракета-носитель «Союз-2.1а», запуск происходил с Байконура. Спутник был полностью выполнен из отечественных материалов и имел массу порядка 4 кг.

По оценке начальника СККБ «Искра» Сергея Олеговича Фирсюка, уже этим летом будет завершена работа над вторым кубсатом МАИ. Основной его функцией станет тестирование новейшей системы ориентации космических аппаратов, разработанной коллективом теплового отдела кафедры 601. Запуск спутника планируется произвести с МКС. Параллельно в МАИ решается общая проблема всех кубсатов — ограниченная мощность.

— Очень большой процент кубсатов служит именно для отработки технологий, — говорит Сергей Олегович Фирсюк. — Но так как кубсаты — небольшие аппараты, все они имеют ограниченную мощность — порядка 10 Вт. Один из наших проектов направлен на увеличение мощности таких аппаратов до 40–50 Вт, что позволит существенно расширить функционал полезной нагрузки.

Всего в планах МАИ на ближайшее будущее — запуск более чем 10 кубсатов различного назначения, в том числе орбитальных группировок — «созвездий» из нескольких аппаратов.

Новые решения в космосе

Одним из важных проектов университета является космический эксперимент «Аэрокосмос-МАИ». Его цель — отработка технологии торможения и безопасного спуска с орбиты космических аппаратов с использованием надувных конструкций.

— Чем больше объектов на орбите, тем выше опасность столкновения с ними, — поясняет Олег Михайлович Алифанов. — В будущем засорение космоса может происходить лавинообразно (эффект Кеслера), что существенно затруднит запуск новых космических аппаратов. В МАИ есть ряд разработок для решения этой проблемы. Так, отработавший свой срок аппарат можно спустить на Землю, используя надувные элементы в его составе. Этот способ будет эффективен, например, для увода с низкой околоземной орбиты наноспутников, срок службы которых может составлять около полугода. Отработав положенный срок, они в результате естественного торможения входят в земную атмосферу и сгорают, и этот процесс можно сделать более упорядоченным и регулируемым.

Также технология может быть использована для возвращения грузов на Землю без расхода топлива, а в перспективе — и для безопасного вывода с орбиты Международной космической станции.

Помимо этого, уже готов стендовый образец платформы 100-килограммового класса под аппарат дистанционного зондирования Земли для создания системы навигации на Северном морском пути. Запуск аппарата-демонстратора, аналогов которому сейчас не существует в России, планируется произвести в ближайшие 2–3 года.

— Мы строим амбициозные и серьёзные планы на будущее, как в части производства собственных малых космических аппаратов, так и в области прочностных и тепловых расчётов в рамках коммерческих запусков. В ближайшей перспективе в МАИ планируется открыть Центр проектирования и производства малых космических аппаратов, — отмечает директор института № 6 «Аэрокосмический» Ольга Валериановна Тушавина. — МАИ всегда находился в авангарде развития аэрокосмической отрасли нашей страны, и сегодня мы стремимся к новым высотам, постоянно преумножая знания и компетенции, совершенствуя программы подготовки кадров, развивая и создавая новые прорывные технологии. Именно поэтому День космонавтики — особый праздник для маёвцев, и я поздравляю с ним всех студентов, выпускников, сотрудников МАИ, чьими усилиями Россия продолжает удерживать лидерство в освоении и исследовании космического пространства.