САМАРСКИЕ «АИСТЫ» НА ОРБИТЕ
SAMARA «AIST» IN ORBIT

САМАРСКИЕ «АИСТЫ» НА ОРБИТЕ

Группировка из двух малых космических аппаратов «Аист» разработки и производства центра «ЦСКБ-Прогресс» и студентов СГАУ успешно работает в космосе.
Первым на орбиту был отправлен летный образец МКА «Аист». Он был установлен на борту научно-исследовательского спутника «Бион-М» №1 и запущен с космодрома Байконур 19 апреля 2013 года. 21 апреля произошло отделение МКА «Аист» от КА «Бион-М» №1, и малый космический аппарат начал работать по своей программе.
Тогда специалисты центра «ЦСКБ-Прогресс» впервые применили и отработали схему попутного запуска и отделения малого космического аппарата от основной нагрузки с последующим автономным полетом. И впервые запустили студенческий спутник.
Малый космический аппарат «Аист» №1 уже более 10 месяцев работает на заданной орбите. Её параметры: высота 575 км, наклонение 64,9 градуса. Телеметрическая информация с «Аиста» регулярно поступает на командный пункт Центра приема и обработки информации «ЦСКБ-Прогресс». Специалисты ЦПОИ «Самара», получающие телеметрию со спутника, отмечают, что в космосе «Аист» чувствует себя хорошо: температурные показатели в норме, напряжение бортовой сети и ток солнечных панелей – в допустимых пределах. Тепловой режим аппарата поддерживает система терморегулирования. Теплообмен сформирован таким образом, что аппарат не переохлаждается, внутри него поддерживается постоянная комфортная температура в 40 градусов. Электробаланс спутника обеспечивают солнечные батареи, заряжающие аккумулятор энергией, от которой питается вся аппаратура на борту. МКА «Аист» №1 без ограничений работает во всех заданных режимах и решает возложенные на него задачи.
По состоянию на 02 февраля 2014 года с МКА «Аист» №1 проведено 1756 сеансов связи, осуществлено 61 включение научной аппаратуры и 283 включения навигационной аппаратуры. Объём принятой телеметрической информации о состоянии блоков и устройств МКА составляет 460,852 Мбайт, объем информации от научной аппаратуры – 20,092 Мбайт.
Опытный образец МКА «Аист» был выведен на орбиту новой легкой ракетой-носителем «Союз-2-1в» с блоком выведения «Волга» 28 декабря 2013 года с космодрома Плесецк. МКА «Аист» №2 идентичен первому «Аисту», однако они находятся на разных орбитах. Если «Аист» №1 летает в средних широтах, то второй «Аист» – на высокой заполярной орбите, высота которой составляет 625 км, а наклонение 82,4 градуса.
МКА «Аист» №2, как и первый «Аист», сразу адаптировался к условиям космического пространства, и без всяких замечаний начал работать на орбите в режиме летно-конструкторских испытаний. Сегодня специалисты центра «ЦСКБ-Прогресс» последовательно проверяют основную и научную аппаратуру спутника, убеждаются в её работоспособности и после этого вводят в эксплуатацию.
Так, по состоянию на 02 февраля 2014 года проведен 171 сеанс связи с МКА «Аист» №2. Навигационная аппаратура включалась 28 раз, научная – 7 раза. Объём принятой телеметрической информации о состоянии блоков и устройств МКА составляет 42,875 Мбайт, информации от научной аппаратуры спутника – 2,565 Мбайт. Включение научной аппаратуры проходит с поэтапным наращиванием времени работы.
Проект создания малых космических аппаратов «Аист» был инициирован группой студентов Самарского государственного аэрокосмического университета им. С.П. Королева в 2006 году. Проектные работы проводили студенты, аспиранты и преподаватели СГАУ, однако необходим был практический опыт создания спутников, и разработчики обратились за помощью к специалистам ракетно-космического центра «ЦСКБ-Прогресс». Так над созданием малого космического аппарата «Аист» стали работать вместе студенты СГАУ и молодые специалисты «ЦСКБ-Прогресс».
Малый космический аппарат «Аист» позволяет решать целый ряд образовательных, научно-технических и экспериментальных задач. Прежде всего, это подготовка высококвалифицированных и заинтересованных специалистов для ракетно-космической отрасли, которые ещё в качестве студентов получают уникальный опыт разработки, изготовления и эксплуатации настоящего космического аппарата.
Сам спутник изготавливался непосредственно в ракетно-космическом центре «ЦСКБ-Прогресс», и при его создании специалисты отработали многие не применявшиеся ранее на предприятии технологии. Во-первых, ракетно-космический центр получил опыт создания аппарата весом всего 39 кг, а не 6 тонн, как в среднем весят «большие» аппараты производства «ЦСКБ-Прогресс». Специалисты успешно решили одну из главных поставленных задач – разработали маломассогабаритную платформу, которая имеет связь, навигацию, терморегулирование – словом, все основные системы «большого» спутника. Такая платформа удобна тем, что она, с одной стороны, достаточно легкая и относительно недорогая, а с другой, обладает более широкими возможностями, чем платформы типа «CubeSat». В зависимости от поставленных научных задач на такую готовую унифицированную платформу можно поместить 6-8 кг различной полезной нагрузки и получить аппарат уже с другими исследовательскими возможностями.
Небольшие размеры спутника (длины граней 47х56х48 см) определили и другие его характеристики. Так, специалисты вынуждены были переделать часть кабелей, поскольку они проектировались с учетом запаса петель и просто не поместились бы в аппарат. Была разработана специальная технология сборки аппарата, чтобы буквально послойно укладывать кабели. Для предприятия это был первый опыт такого плотного монтажа.
Кроме того, «Аист» – первый негерметичный космический аппарат производства центра «ЦСКБ-Прогресс». Также в первый раз использована система электропитания, в которой солнечные батареи закреплены непосредственно на силовой конструкции космического аппарата. На сотовых панелях, которые являются основным конструктивным элементом, с одной стороны находятся фотоэлектрические преобразователи из арсенида-галлия (производства ОАО «Сатурн», г. Краснодар), а с другой – приборный состав и часть кабельной сети.
Интересное решение представляет собой командно-управляющая навигационная система (КУНС) аппарата разработки ООО «НИЛАКТ ДОСААФ» (г. Калуга). Она выполняет сразу 12 функций и обеспечивает спутнику связь с Землей, навигацию, работу систем электропитания и терморегулирования, организацию и распределение команд, а также передачу телеметрии.
При создании МКА «Аист» был выполнен полный объем экспериментальной отработки: прочностные, вибрационные, тепловакуумные, электрорадиотехнические испытания, а также конструкторско-доводочные испытания системы отделения аппарата и испытания наземного комплекса управления. Автономно были испытаны: КУНС, солнечные батареи, научная аппаратура, система отделения.
Для отработки системы отделения МКА «Аист» от КА «Бион-М» студенты СГАУ создали специальную систему замера перегрузок во время отстрела и падения аппарата. Аппарат отстреливался с падающей платформы, и таким образом имитировалась невесомость. По результатам этих испытаний была проведена серьезная доработка системы отделения, которая будет учтена и при создании следующих малых космических аппаратов.
Научную аппаратуру для аппарата «Аист» разработали и изготовили студенты, аспиранты и преподаватели СГАУ. В рамках проекта проводятся научные эксперименты: измерение магнитного поля Земли и отработка системы измерения и компенсации микроускорений аппарата (научная аппаратура МАГКОМ); исследование поведения высокоскоростных механических частиц естественного и искусственного происхождения (аппаратура МЕТЕОР) и ряд других.
В дальнейшем предстоит выяснить, как будет работать система компенсации микро ускорений в условиях длительного (до трех лет) полета аппарата с учетом изменчивости магнитного поля Земли.
Формально спутники «Аист» находятся в неориентированном полете, однако в рамках отработки аппаратуры МАГКОМ специалисты института космического приборостроения СГАУ разрабатывают программу, которая позволит с помощью датчиков Солнца использовать МАГКОМ в качестве системы магнитной ориентации аппаратов.
Научная аппаратура МЕТЕОР создана для измерений и анализа потока высокоскоростных микрочастиц естественного и искусственного происхождения, с которыми сталкивается «Аист». Возможность работы сразу двух спутников «Аист» на разных орбитах позволяет ученым получать информацию о состоянии космического пространства в зоне полета многих космических аппаратов. Группировка из МКА «Аист» также измеряет параметры магнитного поля Земли сразу на двух орбитах, причем орбита «Аиста» №2 представляет больший интерес, поскольку проходит почти через Северный Полюс. Ученые рассчитывают уловить с помощью магнитометров студенческих МКА всплески солнечной активности и получить результаты, представляющие практический интерес.
Закладку на борт спутника программы работы научной аппаратуры и управление малым космическим аппаратом осуществляют специалисты ЦПОИ «Самара». Ученые и студенты СГАУ ставят задачу, когда именно и на какое время нужно включить ту или иную научную аппаратуру, а специалисты «ЦСКБ-Прогресс» управляют спутником и решают эту задачу на практике, собирая научные данные для СГАУ.
Управление спутниками «Аист» основывается на знании параметров их движения и положения в пространстве. Малые космические аппараты «Аист» обладают навигационным оборудованием систем ГЛОНАСС и GPS, которое связывается с навигационными спутниками и формирует параметры собственного движения. Эти измерения аппарат сохраняет на борту, а когда находится в зоне радиовидимости пункта управления ЦПОИ «Самара», передает их на Землю, и специалисты, обработав данные, получают информацию о положении спутника на орбите. Зная навигационные характеристики спутника и установив ему единую шкалу московского декретного времени, специалисты центра управления формируют временную диаграмму полета и программу работы аппарата, а во время сеанса связи закладывают её на борт. После выполнения программы работы научной аппаратуры, во время следующего сеанса связи, снимается телеметрия, которая передается в СГАУ для дальнейшей обработки и анализа. Такая программа работы может быть рассчитана на один или несколько витков.
Таким образом, происходит постоянное взаимодействие предприятия и университета, а в распоряжении студентов и преподавателей СГАУ имеется настоящая летающая в космосе опытно-учебная лаборатория. Важно, что заинтересованные студенты могут не только решать теоретические научные задачи, но и приходить в ЦПОИ «Самара» и, находясь непосредственно рядом с операторами, обучаться управлению спутником. Такие курсы обучения для студентов были проведены в рамках проекта «Аист».
Особую важность научно-образовательной миссии малых аппаратов «Аист» отмечает руководство Самарского государственного аэрокосмического университета и центра «ЦСКБ-Прогресс». Большое значение «Аистов» именно в том, что в их создании участвовало много молодежи. И если сначала это были студенческие курсовые проекты и дипломные работы, то потом вчерашние студенты пришли работать в «ЦСКБ-Прогресс» и стали молодыми проектантами, конструкторами и испытателями. Более того, молодые люди участвовали в подготовке МКА к запускам на космодромах Байконур и Плесецк и получили уникальный практический опыт. «Благодаря участию в проекте «Аист» ребята закрепились на предприятии, стали хорошими и перспективными специалистами», – считает заместитель генерального конструктора по науке центра «ЦСКБ-Прогресс» С.И.Ткаченко. По темам проекта «Аист» было защищено 4 кандидатских диссертации, 18 дипломных проектов, подготовлено свыше 50 публикаций.
Совместная работа СГАУ и ГНПРКЦ «ЦСКБ-Прогресс» над созданием студенческих спутников «Аист» вывела на новый уровень сотрудничество университета и предприятия, стала примером эффективного партнёрства науки и производства и снова продемонстрировала научно-производственный и инновационный потенциал авиационно-космического кластера Самарской области.
ГНПРКЦ «ЦСКБ-Прогресс»

МАЛЫЙ КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ «АИСТ»
МАЛЫЙ КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ «АИСТ-2″
ГНПРКЦ «ЦСКБ-ПРОГРЕСС»