Научная школа по созданию наноспутников

В настоящее время многие зарубежные инновационные компании, и передовые университеты активно занимаются разработкой и созданием научно-образовательных и коммерческих наноспутников. Такие спутники приобрели популярность благодаря тому, что их создание не требует значительных финансовых затрат по сравнению с традиционными спутниками. Кроме того, возникла возможность обучения студентов через их участие в практической работе, содержащей все основные этапы.

Одним из видов подобных проектов является проектирование наноспутников. Наноспутник (НС) – это космический аппарат, имеющий массу не более 10 кг. Сейчас наиболее популярны НС стандарта CubeSat. Термином «CubeSat» обозначаются наноспутники, спроектированные согласно стандарту, созданному под руководством профессора Боба Твиггса (факультет аэронавтики и астронавтики Стэнфордского университета). НС в формате CubeSat могут быть изготовлены и запущены на околоземную орбиту в кратчайшие сроки и самое примечательное к таким проектам широко привлекаются студенты и молодые ученые. Низкая стоимость позволяет разрабатывать подобные НС университетам и коммерческим стартап компаниям.

НС стандарта CubeSat имеет размеры 10×10×10 см, то есть имеет форму куба. Стан­дарт допускает объединение 2 или 3 стандартных кубов в составе одного спутника (обозначаются 2U и 3U и имеют размеры 10×10×20 или 10×10×30 см соответственно – это самые распрос­транённые варианты). Сегодня наноспутники не только перешли в самостоятельную категорию космических аппаратов, но и уже решают на орбите определенный круг полезных задач, например, мониторинг геофизических полей, сбор и передача на Землю данных о транспортных перевозках по воде и суше, получение снимков Земли из космоса.

История запуска первых наноспутников КазНУ серии Al-Farabi берет начало с 2009 года. В этом году в классификатор высшего и послевузовского образования была внесена новая специальность «Космическая техника и технологии». Казахский Национальный Университет имени Аль-Фараби первым в стране открыл специальность «Космическая техника и технологии», которая базируется на кафедре механики механико-математического факультета. Для развития нового направления заведующий кафедрой механики профессор Зауре Ракишева пригласила к сотрудничествуодного из лучших специалистов в мире в области разработки малых космических аппаратов профессора Шиничи Накасука из Университета Токио.

В 2012 году с Университетом Токио был подписан меморандум о совместной подготовке кадров в области создания малых космических аппаратов. Идея создания наноспутников на базе КазНУ имени Аль-Фараби принадлежала тогданшему ректору – Галымкаиру Мутанову, который предложил разрабатывать их совместно с Университетом Токио. В 2013 году под руководством ректора был выигран проект МОН РК, в рамках которого пять докторантов и магистрантов проходили научную стажировку на базе Токийского университета, работая в международном проекте UNIFORM. Пять магистрантов КазНУ получили все необходимые знания и навыки по созданию малых космических аппаратов.

В период 2015-2017 гг. выполнялся проект Программно-целевого финансирования «Создание национальной научной школы по разработке космической техники и технологий. Проектирование, сборка и запуск первого казахстанского наноспутника». Основная цель проекта заключалась в подготовке высококвалифицированных специалистов в области космических технологий, создание и запуск отечественных наноспутников и реализация соответствующей наземной инфраструктуры

Как результат выполненных работ, 15 февраля 2017 года университетом был запущен первый наноспутник страны. Космический аппарат «Al-Farabi -1» назван в честь выдающегося учёного тюркского мира, имя которого достойно носит университет. Запуск первого наноспутника страны состоялся в Индии с космодрома в штате Андхра-Прадеш. Данный запуск стал рекордным по количеству выведенных в космоскосмических аппаратов: на околоземную орбиту был выведен 101 наноспутник, 2 микроспутника и основной спутник в 712 кг.

Спустя чуть больше года, 4 декабря 2018 года на солнечно-синхронную орбиту был выведенвторой наноспутник КазНУ «Al-Farabi-2». Запуском спутника занималась знаменитая компания Илона Маска SpaceX.

Космические аппараты, помимо основной – образовательной миссии, имеют научную, технологическую и реальную прикладную миссии. Технологическая миссия наноспутника Al-Farabi-2 заключается в отработке в условиях космоса, разработанного авторами работы бортового компьютера, а также проверке собственной наземной станции и ряда программного обеспечения. Научная миссия заключается в исследовании влияния радиации на ячейки памяти микроконтроллеров. Кроме этого, Al-Farabi-2 имеет функцию приветствия наземных станций на более чем 10 языках мира. Пролетая над разными континентами Земного шара космический аппарат в автоматическом режиме определяет радиус вещания для разных стран и на их языке передает сигнал приветствия.

На сегодняшний день у КазНУ есть собственная спутниковая платформа AlfaSat, продолжается этап коммерциализации результатов работы. После успешных запусков университетских наноспутников ученые приступили к созданию собственной спутниковой платформы «AlfaSat» для образовательных учреждений. Данные конструкторы представляют собой макет наноспутника стандарта CubeSat-1U, имеющий все основные служебные подсистемы космического аппарата. Школьникам и студентам остается разработать свою полезную нагрузку и интегрировать с космической системой AlfaSat для запуска в верхние слои атмосферы.

На сегодняшний день университет активно сотрудничает с научными организациями со всего мира. В 2017 году на базе университета совместно с институтом RADI (ныне AIR) Академии наук КНР открыт центр дистанционного зондирования Земли. В Центре установлена виртуальная наземная станция SatSee, которая позволяет получать спутниковые снимки ДЗЗ с 6 китайских спутников с пространственным разрешением от 2 до 30 м. Данный центр является важным элементом созданного Космического кластера университета и решает широкий круг задач, связанных с мониторингом и оценкой потенциальных угроз паводков, наводнений, пожаров и нефтяных разливов с использованием космических снимков, цифровых моделей рельефа, гидрометеорологической информации. Специалистами центра созданы технологии космического мониторинга сельскохозяйственных угодий, природных биоопасностей, полигонов твердых бытовых отходов.

Каиржан ТУРЕЖАНОВ