Гра в кубики: як українські науковці створюють наносупутники і досліджують космос

Учені з Київського політеху — єдині в Україні, хто створює космічні супутники для дослідження атмосфери. Вони замахнулися на унікальний біологічний експеримент у космосі. hromadske розповідає, що й до чого.

На столі перед молодим чоловіком три прилади. Перший зовні схожий на куб заввишки 10 сантиметрів. Другий подібний до нього, але за розмірами — наче два таких кубики, поставлені один на інший. Третій — ще вищий, ніби додали ще один кубик. Це всі українські космічні супутники, які останніми роками полетіли в космос чи скоро полетять. Точніше, не самі вони, а їхні так звані льотні «дублери», або ж прототипи. 

Молодого чоловіка звати Євген Коваленко. Ще студентом у 2009-му він приєднався до групи науковців із КПІ ім. Ігоря Сікорського, які розробляли супутник PolyITAN-1. 

«Спочатку я не вірив, що з цього може вийти щось, але мені було цікаво спробувати», — розповідає Євген Коваленко, який відтоді став кандидатом технічних наук і викладачем Київського політеху. 

Супутник-ветеран 

Він помилявся. Створений ним та його колегами наносупутник PolyITAN-1 запустили з російського космодрому Ясний у червні 2014-го року. Він вийшов на орбіту й сьогодні надсилає радіосигнали, які можна почути на Землі. Серед усіх супутників такого типу він якщо й не рекордсмен за терміном праці, то точно один із ветеранів. Ніякої конкретної корисної роботи PolyITAN-1 не виконує, цього навіть не передбачалося. Він створений заради демонстрації та тестування технологій. Себто науковці показали, що вони здатні створити супутник, який успішно вийде на навколоземну орбіту. 

Що таке CubeSat

Ніхто й ніколи до цього в Україні не запускав супутники стандарту CubeSat. Це особливі космічні апарати, які мають вигляд куба з ребром 10 сантиметрів. Робиться це для того, щоб їх можна було легко запускати партіями по кількадесят штук зі спеціальних стандартних контейнерів. 

У такому мініатюрному апараті не можна розмістити багато складної апаратури, зате його створення та запуск коштують незрівнянно дешевше, ніж у випадку з великим супутником — приблизно 180-200 тисяч євро. 

Такі супутники часто створюють з навчальною метою в університетах, але вони можуть виконувати й серйозні наукові та комерційні завдання. Позаминулого року два апарати такого класу — ВОЛЛ·І та Єва, як їх неформально називають — супроводжували американський апарат InSight до Марсу. Цим вони довели, що такі супутники здатні добре працювати за межами навколоземного космічного простору, а не лише на навколоземній орбіті, де їх до того використовували й продовжують це робити.

У розрідженому повітрі

Другий апарат, створений у Київському політесі, узяв участь у міжнародному науковому проєкті дослідження атмосфери Землі на висоті від 90 до 380 кілометрів QB50. Окрім PolyITAN-2-SAU (так його назвали) участь у проєкті брали ще кількадесят подібних апаратів із різних країн. Український супутник упродовж приблизно двох років обертався навколо Землі, досліджуючи молекулярний та атомарний кисень. Його орбіта знижувалася, і приблизно на висоті 180 кілометрів зв’язок із ним обірвався. Після цього, як показують розрахунки, супутник згорів у атмосфері. 

«Мабуть, немає жодного космічного апарата, який працював би бездоганно й без жодних проблем, — розповідає Євген Коваленко. — Наш апарат не став винятком, але можна впевнено сказати, що свою наукову місію він виконав».

На відміну від попередника, другий супутник складався з двох юнітів, або «кубиків». Також апарати можуть бути з трьох стандартних «кубиків», шести чи дванадцяти. Це дозволяє розмістити на їхньому борту додаткове устаткування чи наукові прилади. 

Погляд з орбіти 

Сьогодні Євген Коваленко як член наукової групи з дев’яти людей працює над створенням третього наносупутника. Серед усіх, що стоять на столі — він саме той, найбільший, що складається з трьох «кубиків». Його завдання — дистанційне зондування Землі (ДЗЗ), або ж простими словами — зйомка поверхні Землі з космосу. На таких знімках можна побачити стан сільськогосподарських угідь, вирубку лісів, скупчення військової техніки та багато іншого. Потенційне коло споживачів такої інформації досить велике, але про якісь конкретні замовлення поки не йдеться. 

Євген Коваленко каже, що за дуже приблизними оцінками вартість третього наносупутника разом із запуском може становити приблизно пів мільйона євро — сума просто мізерна для космічних проєктів. Утім, дуже велика для українських науковців. Проєкт фінансується коштом кількох джерел, зокрема приватних внесків, компанії Boeing і Міністерства освіти та науки. 

Сьогодні космічні знімки території України ми отримуємо з іноземних супутників на умовах їхніх власників. Але п’ятнадцять українських кубсатів достатньо для того, щоб у режимі реального часу споглядати значну частину території України. 

PolyITAN-3 зараз готовий приблизно на 60%. «Ще навесні я готовий був сказати, що запуск станеться за рік чи півтора, — пояснює Євген Коваленко. — Але у зв’язку з пандемією все затримується на невизначений термін». Імовірно, що запускатимуть третій супутник так само, як і другий — з борту Міжнародної космічної станції (МКС). 

Біологічний експеримент 

Окрім того, група науковців із КПІ ім. Ігоря Сікорського розробляє ще два супутники формату CubeSat, але обидва існують поки що як проєкти. Один має стати платформою для біологічних експериментів у космосі. Такі дослідження проводили на тій самій МКС або на спускному місячному модулі в межах китайської місії Чан’е-4, але ніколи — на базі мініатюрних кубсатів. Такі експерименти важливі як із погляду фундаментальної науки, так і для розуміння, як у майбутньому люди зможуть вирощувати їжу та генерувати кисень на космічних кораблях під час тривалих польотів. За допомогою кубсатів їх можна проводити значно дешевше, ніж у великих космічних апаратах. Керівник наукової групи Борис Рассамакін каже, що фінансування цього проєкту може забезпечити один із китайських університетів, з яким зараз ведуть переговори.

Другий супутник створюють для дослідження гравітації Землі. Річ у тім, що гравітаційне поле навколо планети може змінюватися в часі, а дуже чутливі пристрої здатні зафіксувати такі зміни. За їхньою допомогою можна прогнозувати такі явища, як землетруси чи виверження вулканів. 

Учені з КПІ ім. Ігоря Сікорського залишаються єдиними в Україні, кому вдалося створити наносупутники, які успішно працюють у космосі.

Підписуйтесь на нас в Telegram: тут найцікавіші аерокосмічні новини!