НАПРАВЛЕНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МАЛЫХ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ КОСМИЧЕСКИХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ И ОТРАБОТКИ ПЕРСПЕКТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ. WAYS FOR USING SMALL SATELLITES TO PERFORM SPACE EXPERIMENTS AND TESTING PERSPECTIVE TECHNOLOGIES

© Г.Н.Мальцев, Г.В.Кремез, И.В.Захаров
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Симпозиум
2019 г.

Аннотация: В Военно-космической академии им. А.Ф.Можайского проведены эксперименты с учебно-исследовательскими малыми космическими аппаратами. Создание и использование в научной и образовательной деятельности космических аппаратов поддержано рядом ведущих вузов. Полученные результаты показали целесообразность продолжения создания серии малых космических аппаратов и развития идей, связанным с проведением на их базе новых актуальных космических экспериментов.

Ключевые слова: космический эксперимент, элементная база, факторы космического пространства, натурные испытания, устойчивость функционирования.

Abstract: In the Mozhaisky Military Space Academy performed experiments with educational and research small spacecraft. The creation and use of spacecraft in scientific and educational activities was then supported by a number of leading universities. The results showed the feasibility of continuing the creation small spacecraft and the development of ideas related to the perform of new relevant space experiments.

Keywords: space experiment, element base, space factors, natural tests, stability of functioning.

Целесообразность создания и применения учебно-исследовательских спутников давно отмечалась специалистами учебных заведений и организаций ракетно-космической отрасли. Однако осуществление этого неизбежно наталкивалось на финансовые трудности и технические сложности конструирования, запуска и эксплуатации космических аппаратов (КА).

Специалистами Военно-космической академии им. А.Ф.Можайского прорабатывались подходы, обеспечивающие снижение стоимости создания и запуска КА, а также сокращение сроков реализации проекта. Во-первых, была реализована возможность использования снятого с вооружения КА в качестве базового. Это позволяло, изменив «начинку» приборного отсека, приспособить его для проведения необходимых исследований. Во-вторых, использовалась технология попутного запуска в силу небольшой массы КА (до 80 кг). В-третьих, в качестве ракет-носителей предлагалось использовать образцы, снимаемые с вооружения.

В результате была создана орбитальная группировка учебно-исследовательских вузовских космических аппаратов для решения задач в интересах научных исследований и учебного процесса Военно-космической академии имени А.Ф.Можайского. Первый КА группировки «Можаец-3» был выведен на орбиту 28 ноября 2002 года. Запуск второго КА («Можаец-4») был успешно проведен 27 сентября 2003 года. Для обеспечения связи и управления было принято решение использовать аппаратуру дистанционного обслуживания КА (ДОКА-Н) разработки Научно-исследовательской лаборатории аэрокосмической техники (НИЛАКТ, г. Калуга).

С привлечением широкой кооперацией кафедр академии проведен целый ряд уникальных космических экспериментов с использованием бортовой аппаратуры КА.

Эксперимент по отработке элементов космической лазерной линии связи проводился с использованием бортовой аппаратуры «Облик». Она предназначена для приема и измерения интенсивности импульсного излучения наземного источника в оптическом диапазоне. Испытания стали одним из этапов по созданию лазерной межспутниковой линии связи.

Эксперимент по исследованию влияния факторов космического пространства на работоспособность бортовой радиоэлектронной аппаратуры, расположенной за пределами приборного отсека КА, осуществляется с помощью бортовой аппаратуры «Призма». Цель эксперимента – получение информации о радиационной стойкости изделий электронной техники в реальных условиях эксплуатации во внутреннем радиационном поясе Земли, разработка предложений по обеспечению повышения длительности активного функционирования бортовой аппаратуры перспективных КА. Практические результаты эксперимента подтверждают возможность применения негерметизированных космических платформ.

Эксперимент по калибровке и оценке точностных характеристик бортовой навигационной аппаратуры потребителя реализован сотрудниками кафедры космической радиолокации и радионавигации. Он основан на анализе комплекса измерений текущих навигационных параметров КА, полученных с использованием бортовой навигационной аппаратуры и наземных оптико-электронных средств.

В результате работы над проектом в академии сформировалась и продолжает активно работать научная школа «Малые космические аппараты», созданная В.Ф.Фатеевым и поддержанная на конкурсной основе грантами Президента РФ.

Инициатива по созданию и использованию КА в образовательной деятельности, начатая в академии, была поддержана затем рядом ведущих вузов РФ. Так, МГУ им. М.В.Ломоносова создал малый КА «Университетский-Татьяна» (запуск состоялся 20 января 2005 года и был приурочен к 250-летию университета). В Сибирском государственном аэрокосмическом университете (СибГАУ) им. М.Ф.Решетнева (г. Красноярск) создан студенческий центр управления полетами университетскими КА, а в МГТУ им. Н.Э. Баумана разработан КА «Бауманец».

Кроме того, аппаратура «ДОКА», предназначенная для управления и приема информации с КА серии «Можаец», установлена в НИЛАКТ РОСТО (г. Калуга), ЦУП МКА (г. Краснознаменск), ЦУП ВКА им. А.Ф.Можайского (г. Санкт-Петербург), КБ «Полет» (г. Омск), ЦНИИ РТК (г. Санкт-Петербург), ЦУП МГТУ им. Н.Э. Баумана (г. Москва), МГУ им. М.В. Ломоносова (г. Москва), ЦУП СибГАУ им. М.Ф.Решетнева (г. Красноярск), что позволило этим организациям использовать в научных и учебных целях малые исследовательские КА «Можаец-3», «Можаец-4», «Университетский-Татьяна», «Юбилейный», «МиР», «Чибис-М» и ряд других.

Полученные результаты показали целесообразность продолжения создания серии малых КА и развития идей, связанным с проведением на их базе новых актуальных космических экспериментов и с подготовкой специалистов. Реализация этих планов будет способствовать как совершенствованию отечественной космической техники, так и повышению качества учебного процесса в вузах.

Представляют интерес экспериментальные исследования, направленные на дальнейшую разработку предложений по снижению степени деградации параметров бортовой радиоэлектронной аппаратуры КА. Они ориентированы на решение задачи увеличения длительности активного функционирования отечественных КА более 10 лет. При этом рассматривается возможность обеспечения исправного функционирования бортовой электроники в условиях разгерметизации или за пределами приборного отсека КА.

Целесообразна разработка методики проведения экспериментов, комплексирующей испытания элементной базы в космосе, на земле, а также математическое моделирование ее функционирования.

Перспективы космических экспериментов также могут быть связаны с достижением следующих целей:

– получения экспериментальных данных о влиянии факторов космического пространства на характеристики бортовой радиоэлектронной аппаратуры, созданной на основе перспективной элементной компонентной базы;

– разработки рекомендаций по увеличению срока функционирования перспективной бортовой радиоэлектронной аппаратуры в условиях воздействия внешних факторов космического пространства;

– уточнения моделей воздействия факторов космического пространства на элементную базу;

– уточнения методик проведения экспериментальной отработки бортовой радиоэлектронной аппаратуры в условиях воздействия факторов космического пространства;

– формирования научно-технического и методического задела в части организации испытаний радиоэлектронной аппаратуры и ее электронных компонентов на борту малых КА;

– научно-образовательных целей и др.

Литература

1. Экспериментальное исследование работоспособности электронных компонентов бортовой аппаратуры на космических аппаратах серии «Можаец» / И.В. Захаров, Г.В. Кремез, Е.В. Фролков // Изв. вузов. Приборостроение. – 2014. – Т. 57. – № 10. – С.66–70.

2. Захаров И.В. Эксперименты по исследованию функционирования электронной компонентной базы на космических аппаратах «Можаец» // Мир современной науки. – 2014. – Вып. 3(25). – С.24–27.