Украинский спутник PolyITAN-HP-30 весом 3 кг способен на космический прорыв

3 января 2023 года произошло важное событие для отечественной космонавтики – с помощью ракеты Falcon-9 от компании SpaceX был выведен на орбиту наноспутник PolyITAN-HP-30, разработанный учеными, преподавателями и студентами Киевского политехнического института имени Игоря Сикорского. Профинансирован проект Министерством образования и науки Украины.

KP.UA пообщались с проректором КПИ им. Игоря Сикорского по научной работе Виталием Пасечником. Он рассказал, как разрабатывался спутник и какие задачи будет выполнять на орбите.

Спутник стоит дешевле, чем его вывод на орбиту

- Виталий Анатольевич, как долго работали над созданием PolyITAN-HP-30?

– Работа над этим спутником началась в 2020 году. И в 2021-м основное проектирование и изготовление было завершено. Именно поэтому в названии фигурирует цифра 30, потому что к 30-летию Независимости Украины мы его сделали.

А в 2022 году мы проводили испытание уже готового аппарата. Он проходил целый ряд тестов в термовакуумной камере, проводились виброиспытания, что-то дорабатывалось. И осенью уже начали процедуру экспорта в Голландию, в компанию ISI Launch, где его загрузили в контейнер и отправили в США и ракетой Falcon-9 запустили на околоземную орбиту.

– Какая стоимость этого спутника?

– Цифры будут приблизительны. Хочу сказать, что практически все расходы – это финансирование МОН Украины. Этот проект мы выиграли на конкурсе научных исследований и разработок, выиграли его – получили финансирование. Определенная часть его была израсходована на закупку комплектующих, здесь помог наш спонсор – компания «Боинг Украина». Но основная часть – это средства МОН. Приблизительная стоимость аппарата с разработкой и изготовлением – 50 тысяч долларов. Это не очень много как для космической техники. Выведение его на орбиту обошлось дороже, чем он стоит.

– Насколько сложно было договориться с компанией SpaceX о запуске спутника? И сколько стоил его запуск?

– Мы не общались непосредственно с компанией SpaceX на начальном этапе.

Есть специализированные компании, предоставляющие услуги по подготовке такого аппарата для запуска в космос и его транспортировке. С нами сотрудничала компания ISI Launch Технического университета города Делфт. Именно она подбирала, где выгоднее это сделать и запустить. И она выбрала компанию SpaceX и ракету Falcon-9, потому что компания Илона Маска предлагает приемлемые условия, с финансовой точки зрения, по выводу космических аппаратов в космос. Остальные – это дольше ждать и будет дороже.

Уже потом мы общались со SpaceX непосредственно по техническим вопросам. То есть, мы должны были все эти испытания подтвердить, что наш спутник отвечает требованиям по запуску – мы это все предоставляли и подписывали соответствующие документы. За нами была техническая часть. А организационная была за компанией ISI Launch.

Стоимость запуска нашего космического аппарата в космос примерно 100 тысяч долларов. Все эти расходы взяли на себя партнеры из технического университета города Делфт в Нидерландах и компания ISI Launch.

Есть компании, которые заинтересованы в результатах исследований

– Какие ТТХ имеет PolyITAN-HP-30?

- Он имеет размеры 100х100х200 мм. Вес – почти 3 кг. Основное предназначение – исследование эффективности тепловых труб в условиях микрогравитации. Тепловые трубы разрабатываются в КПИ им. Игоря Сикорского.

Также будут исследования, как долго он будет работать, изменение этих характеристик во времени. В космосе есть радиация, вакуум, большие термические напряжения. Как будут вести себя эти конструкции, важно для других аппаратов, чтобы прогнозировать их ресурс.

– Каков будет результат этих исследований?

- Основной результат – характеристика усовершенствованных тепловых труб, которые очень быстро передают тепло. В условиях космоса это очень актуально. Во-первых, отсутствие каких-либо моторов, занимающихся перекачкой. А это надежность, компактность, небольшая масса и очень высокая эффективность. Эти трубы были существенно усовершенствованы, на земле проводился ряд испытаний. Но теперь, чтобы получить их окончательные показатели, нужно провести, по сути, научный эксперимент в космосе.

Есть отечественные и иностранные компании, заинтересованные в этих результатах. Но им требуются подтвержденные показатели этих тепловых труб в условиях реального космоса при разных режимах.

Предыдущие конструкции, разработанные в КПИ им. Игоря Сикорского, тоже себя неплохо зарекомендовали. Они использовались в европейском спутнике Bird. Эти тепловые трубы являлись системой термостабилизации. И в японском зонде Hayabusa-2, летавшем на астероид Рюгу. Там была также наша система термостабилизации на основе тепловых труб.

Сейчас – новая конструкция, и она становится все лучше и эффективнее. И это дает нам новые возможности и конкурентные преимущества при участии в более крупных проектах.

– Идем в ногу со временем?

– Да. Сегодня наблюдается глобальный тренд на такие маленькие спутники, достаточно дешевые. То есть 50 тысяч долларов – невысокая цена для космического аппарата. Они компактны, но могут делать разные функции. Когда-то были большие телефоны с малым количеством функций, сегодня мы пользуемся меньшими смартфонами с огромным количеством функций. Приблизительно то же и с космическими аппаратами. Не нужно выпускать большие аппараты, которые стоят миллионы. Можно запускать множество маленьких в космос. И это одновременно решит проблему космического мусора, ведь большие аппараты засоряют космос, особенно когда выходят из строя и рассыпаются на множество маленьких частиц.

- Этот наноспутник – полностью украинская разработка или есть в нем иностранные комплектующие?

- PolyITAN–HP–30, кроме отдельных комплектующих, таких как солнечные панели, полностью украинский – украинская система питания, украинская система радиосвязи, наша система ориентации. Все системы созданы в нашем университете.

В тему

Что известно о PolyITAN-HP-30?

Это уже третий наноспутник, созданный в стенах КПИ им. Игоря Сикорского научной группой под руководством Бориса Рассамакина. Первый из трех был запущен в 2014 году и до сих пор успешно работает на орбите. Он оказался самым живым среди полусотни космических аппаратов, которые были запущены в космос в другие годы другими государствами.

В 2017 году был запущен второй PolyITAN-2-SAU, он исследовал слои атомарного кислорода в космосе. Теперь уже запущен третий космический аппарат из этой серии.

На эти исследования возлагаются большие надежды, потому что в случае их успеха украинские тепловые трубы станут незаменимым элементом любого современного космического аппарата. Они не будут иметь аналогов в мире и будут самыми легкими и эффективными. А вес в космических аппаратах – вопрос самый приоритетный, потому что идет борьба буквально за каждый лишний грамм.

Мнение эксперта

– Каждый запуск украинского спутника в последние годы – это эпохальное событие. Кстати, известные зарубежные специалисты отметили с большим уважением тот факт, что в таких условиях "Киевская политехника" смогла подготовить такой спутник, - говорит независимый эксперт по космической деятельности Андрей Колесник.

Терморегулирование в любом космическом аппарате является одной из важнейших функций для его способности выполнять основные задачи, поскольку нужно поддерживать рабочий диапазон температур инструментов и приборов космического аппарата для их функционирования.

В условиях космического пространства, кроме жесткой космической радиации, всегда одна сторона космического аппарата, которая ближе к солнцу, перегревается под воздействием солнечных лучей до сотен градусов, в то время как другая, находящаяся в тени, подвергается воздействию космического холода до -170 градусов по Цельсию. Задачей системы терморегулирования является отвод лишнего тепла с солнечной стороны и подогрев того, что находится в теневой части. От эффективности системы терморегулирования зависит и жизнеспособность любого спутника на орбите.

Быть в этой компоненте на передовых позициях в мире, прежде всего в нише сверхмалых космических аппаратов, – цель специалистов "Киевской политехники", которая постепенно начинает достигаться.

Несколько лет назад, во время исследования астероида Рюгу японским космическим зондом Хаябуса-2, подобные наработки "Киевской политехники" уже сыграли ключевую роль. В ходе этой миссии на поверхность космического тела спускался маленький астероидоход "Маскот" франко-германской разработки, параметры терморегулирования для которого были очень жесткими.

На Земле были испытаны многие образцы от известных западных фирм для обеспечения надлежащего диапазона температур для "Маскота" во время его будущего пребывания на поверхности астероида. И только разработка специалистов КПИ оказалась способна выполнить непростые требования.

Благодаря этому "Маскот" выполнил свою миссию на поверхности Рюгу – и КПИ получил заслуженную награду в качестве международного признания.

Именно для дальнейшего развития технологий терморегулирования космических аппаратов был разработан и запущен на орбиту PolyiTAN-HP-30.