Малые спутники стали главной темой дня, после того как 3 сентября компания Arianespace успешно провела запуск ракеты-носителя Vega, которая доставила на орбиту 53 малых спутника. Мы попросили директора по развитию технологий Центра предпринимательства и инноваций Сколтеха (CEI), доцента Сколтеха Алессандро Голкара рассказать о том, как происходит непростой процесс запуска малого спутника.

– Предположим, мне нужно запустить небольшой спутник. Какие у меня есть варианты?

– Если вас интересует низкая околоземная орбита (а именно там располагается подавляющее большинство малых космических аппаратов), у вас есть несколько вариантов. Если речь идет о более высоких орбитах или полетах на Луну, то это уже совсем другая история.

Один из возможных вариантов – запустить ваш малый спутник в качестве «попутчика» другого, более крупного спутника. Такая возможность предусмотрена у многих ракет-носителей, включая Союз, ракеты SpaceX и др.

Можно заказать запуск индивидуально для вашего спутника – такой сервис предоставляет американская частная космическая компания Rocket Lab. Кроме того, ваш спутник можно разместить и внутри более крупного космического аппарата. Разработчики уже предлагают такие системы развертывания для спутников CubeSat. Как правило, это более крупные спутники, позволяющие размещать внутри них и выводить на орбиту спутники меньшего размера. Для доставки малого спутника на конечную орбиту могут также использоваться космические буксиры.

Еще один вариант – вывод спутника на орбиту с Международной космической станции. Спутник сначала доставляется на МКС вместе с другим грузом, а оттуда уже запускается на орбиту. Такие услуги предоставляет американская компания NanoRacks.

Сегодня существуют ракеты-носители легкого класса, например, Vega, принимающие на борт до 40-50 небольших аппаратов. 

 

– В чем преимущества и недостатки этих вариантов?

– Для начала вам нужно ответить себе на три вопроса: хватит ли у вас терпения дожидаться своей очереди на запуск, достаточно ли у вас финансовых средств и насколько для вас важно, чтобы спутник оказался именно на той орбите, которую вы задали?

Срок запуска – это вопрос удачи. Если вам повезет, вам могут предложить запуск в короткие сроки и по относительно невысокой цене, но в этом случае вам нужно очень быстро подготовить и предоставить спутник для запуска. Срок исполнения заявки на коммерческий запуск, как правило, составляет от 6 месяцев до 1 года. Сейчас провайдеры стараются значительно сократить сроки запуска, поэтому я считаю, что полгода – это совсем неплохо.

Что касается стоимости, по сути, речь идет об оплате целого «космического рейса». Конкретную стоимость назвать очень сложно, так как она зависит от множества факторов. Стоимость запуска больших спутников чаще всего рассчитывается в долларах США на килограмм полезной нагрузки, однако, для малых спутников использовать этот показатель не вполне корректно. В любом случае индивидуальный запуск обойдется дороже, чем запуск в составе групповой полезной нагрузки, хотя для некоторых задач целесообразно заказывать как раз индивидуальный запуск, так как он позволяет устанавливать спутник именно на той орбите, которая вам нужна, а для некоторых типов аппаратуры точный выбор орбиты имеет принципиальное значение.

Именно поэтому новые компании, в том числе Rocket Lab и Astra, создают совсем небольшие ракеты-носители специально для вывода малой полезной нагрузки на строго определенную орбиту. Это кардинально меняет ситуацию на рынке коммерческих запусков, а сегодняшняя ситуация со спутниками CubeSats такова, что «орбиту не выбирают». Владельцам спутников приходится довольствоваться тем, что им предлагают провайдеры. Чем совершеннее будет становиться запускаемая в космос аппаратура, тем выше будет потребность в получении строго заданной орбиты. Сколько за это придется платить, остается только догадываться. Пока же стоимость является главным фактором, ограничивающим доступ в космос, особенно для университетов и исследовательских организаций, имеющих скромные финансовые возможности. 

– В четверг состоялся успешный запуск ракеты-носителя легкого класса Vega с 53 малыми спутниками на борту, в числе которых были и спутники FSSCAT. Вы являетесь Главным исследователем в одном из научных экспериментов с использованием спутников FSSCAT. Что это за спутники, и для чего они предназначены?

– FSSCAT – это проект сотрудничества, участвовать в котором меня пригласил профессор Адриано Кампс из Политехнического университета Каталонии (UPC). В 2017 году Европейское космическое агентство (ЕКА) объявило конкурс на проект создания спутников в течение 12 месяцев в рамках бюджета в 1 млн. евро – задача действительно крайне сложная. При этом не уточнялось, какого класса должны быть спутники, но вполне понятно, что при финансировании в объеме 1 млн. евро речь могла идти только о малых спутниках. А учитывая все проектные затраты, 1 млн. евро – сумма довольно скромная.

У меня в прошлом был опыт работы с Адриано: мы занимались разработкой новых концепций дистанционного зондирования Земли. Тогда Адриано в качестве идеи предложил заняться исследованием содержания влаги в почве и состояния морских льдов, а у меня родилась идея создания федеративных спутниковых систем (FSS). Суть этой идеи состоит в том, чтобы использовать временно незадействованные космические ресурсы. 

 

– Не могли бы вы рассказать об этой идее поподробнее?

– Ближайшим «земным» аналогом FSS является система Uber. Обширный автопарк компании Uber не используется постоянно в полном объеме. Ресурс, который временно простаивает, можно «вернуть» в систему и использовать для получения дополнительной прибыли. Как выясняется, в космосе таких неиспользуемых ресурсов тоже немало. Почему бы не подумать о том, как их грамотно использовать?

Мы провели предварительные исследования и установили, что для этой цели лучше всего подходят современные высокоэффективные технологии оптической связи, позволяющие создавать сети непосредственно в космосе. Однако, у оптической связи есть существенный недостаток – она слишком дорога, поэтому мы стали думать о том, как сделать ее дешевле, но при этом сохранить эффективность на приемлемом уровне. Главная задача проекта FSSCAT состоит в том, чтобы проверить, как работает оптическая связь на примере отдельных элементов. У нас нет полной уверенности в успехе эксперимента, но мы, по крайней мере, рассчитываем получить большой объем информации, которая поможет нам понять, как организовывать оптическую связь в космосе.

В 2017 году мы представили в ЕКА предложение по проекту FSSCAT и получили приглашение на первый отборочный тур. Особо не надеясь на успех, я подумал: попытка не пытка, вдруг что-то из этого получится. И представьте себе, мы выиграли конкурс! А впереди нас ждала большая, серьезная работа.

С тех пор прошло три года, и сегодня мы успешно запустили спутники FSSCAT. Из-за пандемии и неудачного запуска ракеты Vega в 2019 году мы не уложились в 12 месяцев, но проект все-таки выполнили!

– Почему в проекте FSSCAT вы решили использовать не один большой спутник, как делают многие, в два маленьких спутника CubeSat? Чем это лучше?

– Нам нужна именно пара спутников CubeSat, чтобы продемонстрировать, как работает связь между ними. Каждый спутник оборудован терминалом, с помощью которого он связывается со вторым спутником по оптическому каналу. До нас никто этого в космосе не делал, поэтому мы хотим проверить, будет ли это работать. Во-первых, для эксперимента мы использовали стандартные коммерческие компоненты, так как это было дешевле, а, во-вторых, мы хотим проверить, как будут работать в условиях космоса лазерный диод и другая электроника.

– Предположим, я захочу разработать и выполнить такой же проект, как ваш. Что мне для этого нужно и есть ли в Сколтехе все необходимое для такого проекта?

– Думаю, что в Сколтехе для этого есть все – и квалифицированные кадры, и технические возможности. В Сколтехе есть специальный Космический центр, который, насколько мне известно, работает над проектом создания спутников. У нас есть и компетенции, и опыт работы, поэтому проекты малых спутников нам вполне по плечу. Этим вопросам посвящены и учебные курсы, которые мы преподаем нашим студентам. А еще Сколтеху очень повезло, что он находится в России, где существуют свои ракеты-носители и регулярно проводятся космические запуски. Поэтому я считаю, что, если правильно организовать взаимодействие с соответствующими ведомствами, можно решить вопрос доступа к космическим запускам и получить возможности для проведения работ в космосе.

В Сколтехе есть все необходимые ресурсы для реализации космических проектов – программа специализированных учебных курсов, квалифицированные специалисты, стартапы – участники проекта «Сколково», с которыми, кстати, было бы полезно посотрудничать, и, наконец, целая экосистема, ключевым элементом которой является Сколтех.

Контакты:
Skoltech Communications
+7 (495) 280 14 81