Українська оранжерея для поселень на Марсі та Місяці: над чим працюють науковці з КПІ, чий супутник вивела на орбіту ракета Ілона Маска

Певно, багато хто знає про унікальний політ японської міжпланетної станції «Хубаяса-2», яка доставила на Землю капсули з ґрунтом і газом з астероїда Рюгу (він має діаметр 920 метрів, літає між нашою планетою та Марсом). Нагадаємо: наприкінці вересня 2018 року, відділившись від «Хубаяса-2», на поверхню цього астероїда сіли спочатку два роботи з науковими приладами та камерами (це була перша в історії подібна висадка). А через декілька днів приземлився ще й модуль MASCOT (його створили в Німецькому космічному агентстві), також оснащений науковою і знімальною апаратурою. Так от, частину роботи зі створення MASCOT виконали вчені та студенти Київського політехнічного інституту імені Ігоря Сікорського. А нові модифікації пристроїв, які вони розробили для цього унікального модуля, випробовуватимуться на новому наносупутнику КПІ. Третього січня його разом з іще 113 подібними апаратами вивела на орбіту ракета-носій Falcon-9 компанії SpaceX Ілона Маска.

Кореспондент «ФАКТІВ» Ігор Осипчук зустрівся з командою з КПІ, яка розробила цей супутник (він називається PolyITAN-HP-30).

«Наш супутник обертається навколо Землі на висоті близько 500 кілометрів»

— Що саме будете випробовувати на новому супутнику КПІ?

— Щоб відповісти на це запитання, слід сказати, що різноманітні прилади та агрегати, які встановлюють на будь-яких космічних апаратах, під час роботи виділяють тепло, — відповідає провідний інженер кафедри мікроелектроніки факультету електроніки Михайло Душейко. — Тепло треба відводити, щоб прилади не перегрівалися (це надзвичайно важливо). Так от, на нашому супутнику пройдуть випробування створені нами пристрої, призначення яких — відводити надлишок тепла. Ці пристрої називаються «теплові труби».

— Щоб відповісти на це запитання, слід сказати, що різноманітні прилади та агрегати, які встановлюють на будь-яких космічних апаратах, під час роботи виділяють тепло, — відповідає провідний інженер кафедри мікроелектроніки факультету електроніки Михайло Душейко. — Тепло треба відводити, щоб прилади не перегрівалися (це надзвичайно важливо). Так от, на нашому супутнику пройдуть випробування створені нами пристрої, призначення яких — відводити надлишок тепла. Ці пристрої називаються «теплові труби».

— Ви вже встановили зв’язок з вашим супутником?

— Ні, почнемо працювати з ним десь через місяць. Тут треба пояснити, що ракетоносій Falcon-9 висипав в космос зі спеціального контейнера на льоту велику кількість малогабаритних супутників (загалом 114). Це все одно, що ви їхали б на автомобілі і викинули у вікно жменю сірників. Їх розкидало б узбіччям дороги. Те саме й з супутниками на орбіті: їх розсіяло приблизно так, як ті сірники. Зарубіжна компанія, яка бере участь у проєкті, зараз розбирається з сигналами від цих супутників і визначає їхні орбіти. Коли вона повідомить нам параметри орбіти нашого, закладемо їх в комп’ютер і встановимо зв’язок із супутником. Тоді ми зорієнтуємо його на Сонце потрібним нам чином.

— Він буде довго працювати в космосі?

— Ми на це сподіваємося, бо він знаходиться на досить високій орбіті — десь 500 кілометрів від поверхні Землі. Це добре — силі земного тяжіння важче затягнути його в щільні шари атмосфери. Якщо в нього не влучить космічне сміття, то має працювати довго. До речі, наш перший супутник, запущений ще 2014 року, досі працює.

«Антена для зв’язку з нашими космічними апаратами встановлена на одному з корпусів КПІ»

— Ваш супутник маленький — майже як дитячий. Чому його габарити такі малі?

— Університетські супутники, як правило, всі такі — у вишів не надто багато грошей, щоб оплачувати великі, — відповідає Михайло Душейко.

— Через малі габарити можливості таких апаратів обмежені?

— Не вгадали. Річ у тім, що завдяки досягненням мікроелектроніки на них можна встановлювати серйозну, з чималими можливостями наукову апаратуру. Тобто за можливостями вони не поступаються багатьом великим.

Слід сказати, що студентські супутники створюються за стандартом CubeSat. Його було розроблено декілька десятків років тому в одному з університетів США. Там тоді виникла ідея стандартизувати студентські супутники — щоб вони мали однакові габарити. Сенс в тому, що це дозволило значно зменшити вартість виведення їх на орбіту. Супутники, зроблені за цим стандартом, називають кубсати. Наш також кубсат.

— Всі кубсати мають однакові форму та габарити?

— Ні. Всі вони невеликі, важать не багато, проте розміри й форму можуть мати різні. Тут за основу взято конструктивний елемент (свого роду «цеглинку») — кубик габаритами 10×10×10 сантиметрів і вагою до 1 кілограма. Кожна з таких «цеглинок» називається юніті. Так от, супутники стандарту CubeSat можуть бути габаритами від 1 до 12 юніті («цеглинок»). Під ці розміри було створено стандартні адаптери, за допомогою яких кубсати розміщуються в космічному кораблі або ракеті.

— Як відбувається зв’язок з вашими супутниками?

— На даху корпусу КПІ, в якому ми зараз з вами розмовляємо, встановлено спеціальну антену. Вона й приймає радіосигнали з наших кубсатів. Отримана таким чином інформація надходить до центра обробки супутникових даних, облаштованого в цьому ж корпусі інституту.

— Зв’язок з кубстами цілодобовий?

— Ні, сеанси зв’язку проводяться тільки тоді, коли наші супутники пролітають над Україною — декілька разів (5 або 6) на добу. Кожний сеанс зв’язку триває приблизно 4−10 хвилин. Цього нам цілком достатньо.

«В людських поселеннях на інших планетах рослини утилізуватимуть продукти життєдіяльності астронавтів, і стануть джерелом кисню та харчів»

— Скільки взагалі ваших кубсатів відправлено в космос? — запитую Михайла Душейка.

— Вже три. Один з них працював разом з декількома десятками подібних апаратів за програмою QB50 — моніторинг верхніх шарів атмосфери, які складно досліджувати. Адже для цього супутники мають літати по низькій (десь 250 кілометрів над Землею) орбіті. Довго там протриматись вони не можуть: сила тяжіння нашої планети затягує їх, і вони падають, згоряючи в атмосфері. Тому запускати на низькі орбіти великі супутники надто дорого. Виходом стало використання кубсатів.

Для виконання проєкту QB50 їх відправили на американській ракеті на Міжнародну космічну станцію. А звідти за допомогою робота-маніпулятора викинули угруповання кубсатів на потрібну орбіту. Наш супутник, задіяний в цій програмі, пропрацював 21 місяць.

— Розроблюєте ще якісь супутники?

— Так, зараз працюємо над створенням ще двох. Один з них — проєкт «Біосат» (вирощування рослин в умовах невагомості), — відповідає керівник колективу розробників наносупутників КПІ Борис Рассамакін.

— Це щось на кшталт експерименту, який провів на Міжнародній космічній станцій український космонавт Леонід Каденюк?

— Не зовсім так. Біологічних експериментів, подібних тому, який провів Каденюк, на МКС виконано багато. Всі вони короткотривалі — зазвичай не більше 30 діб: посіяли рослини, відстежили їхній розвиток в умовах невагомості. Астронавти мусили за ними доглядати. У нас інший проєкт. Він має спільні риси з роботою одного західного науковця, який понад 100 років тому створив так званий «Мікрокосм» — замкнену систему (свого роду теплицю), в якій досі рослини ростуть самостійно, без втручання людини!

— Тобто вже понад 100 років?!

— Саме так. Це унікальний науковий експеримент, який, на жаль, маловідомий широкому загалу. Ми зараз створюємо мікрокосм, який має існувати в умовах невагомості на борту нашого супутника.

— Це має практичний сенс?

— Ясна річ, що має. Якщо американські, європейські, японські центри космонавтики планують пілотовані (за участі астронавтів) польоти на Марс, створення там, а також на Місяці наукових баз, то вирощування в космосі рослин є дуже актуальним.

Ми встановимо нашу космічну оранжерею на супутник, і його буде відправлено на орбіту. Дані, які ми отримаємо під час цього експерименту, допоможуть в проєктуванні міжпланетних кораблів і баз на інших планетах. Там буде створено екосистеми з замкненим циклом: рослини утилізуватимуть продукти життєдіяльності астронавтів і стануть джерелом кисню та харчів.

— В герметичній капсулі для вирощування рослин, яку ми встановимо на кубсат, будуть працювати датчики тепла, вологості, освітлення, — приєднується до розмови студент магістратури Костянтин Половинкін. — За допомогою приладів будемо контролювати, скільки рослини продукують кисню та зв’язують CO₂. Там буде й відеокамера — для спостереження за розвитком рослин. Передбачена імітація зміни дня і ночі — за допомогою світлодіодів. Знадобиться також імітувати вплив вітру на рослини. Задля цього встановимо кулер, який періодично змушуватиме повітря рухатись.

— Що собою являє ще один проєкт, над яким зараз працює ваш колектив? — знову звертаюсь до керівника команди розробників супутників КПІ Бориса Рассамакіна.

— Це наносупутник, який буде оснащено оптичним сканером для спостережень за об’єктами на Землі. На жаль, зірочки на погонах він роздивитися не зможе, адже його роздільна здатність 25−30 метрів. Але розливи річок, пожежі, місця вирубки лісу та інші явища він побачить. Інформація, яку він буде збирати, знадобиться багатьом державним і господарським органам.

— За понад 16 років, протягом яких ви займаєтесь супутниками, через вашу команду пройшли декілька поколінь студентів та аспірантів. Як склалася їхня кар’єра?

— Успішно. Скажімо, Андрій Гетьман, з яким ми починали створювати сонячні елементи для наших кубсатів, створив велику компанію з побудови сонячних електростанцій. Вона виконує замовлення як в Україні, так і за кордоном. Михайло Фадєєв працює в одній з найбільших в Україні компаній мобільного зв’язку. Василь Точковий — зараз один з провідних розробників систем забезпечення авіаційних польотів… Наш нинішній студент Олексій Падун, який ще на першому курсі приєднався до нашої команди, зараз проходить стажування у США — в Кентському університеті.

Підписуйтесь на нас в Telegram: тут найцікавіші аерокосмічні новини!