🐜 🤛🏻 🎅 La estrella hecha por el hombre llamará al espacio 😝 🖕🏻 👨🏾‍💼

Durante más de un año, un equipo de entusiastas ha estado haciendo un microsatélite, que tendrá solo uno, pero un objetivo inusual: popularizar la exploración espacial y un llamado a toda la humanidad para levantar la cabeza y mirar al cielo. El satélite puede ir al espacio este verano y convertirse en la estrella más brillante durante varias semanas. Entrevisté al fundador del proyecto, al jefe del programa educativo "Cosmonáutica moderna" de la Universidad de Ingeniería Mecánica y al divulgador de la astronáutica Alexander Shaenko.

Personas e ideas

Alexander Shaenko ha trabajado en la industria espacial durante más de 10 años. Participó en la creación de los vehículos de lanzamiento Angara y KSLV-1, el satélite DX1 de la compañía privada rusa Dauria Aerospace, y participó en la creación del mini rover Selenohod. En los últimos años, en el verano ha llevado a cabo un programa de conferencias de ciencia popular en toda Rusia sobre astronáutica (el proyecto "Space from Sea to Sea"), ha creado un curso "Fundamentos de la cosmonáutica" para aquellos que han completado especialidades no espaciales en universidades, organizó una escuela espacial de verano, creó y dirige una licenciatura El programa "Cosmonáutica moderna" en la Universidad de Ingeniería Mecánica.

Alexander, el trabajo en el satélite ya ha avanzado mucho, pero todavía me pregunto de dónde surgió esta idea. ¿Por qué exactamente una estrella?
La idea del faro surgió de dos lados. En primer lugar, mi experiencia en nuestra industria espacial y de cohetes me ha llevado a pensar que los logros espaciales se han mantenido en el pasado no porque tengamos poco dinero, no porque las personas sean estúpidas y no porque nuestro equipo sea débil . El hecho es que incluso los propios trabajadores de la industria en su mayor parte no saben por qué se necesita la astronáutica. ¿Por qué ellos mismos necesitan vuelos tripulados, por qué están construyendo nuevos vehículos de lanzamiento, para lo cual estaciones interplanetarias? Y debido a esto, nuestros planes espaciales cambian constantemente o se posponen, y los proyectos duran décadas. Pensando en ello, comencé a pensar qué es exactamente lo que personalmente puedo hacer para cambiar esto. Pensé que si le mostrabas a la gente lo que la astronáutica puede darles personalmente, y sería valioso para ellos,entonces esto cambiará tanto la actitud de la sociedad hacia la exploración espacial como la actitud de la industria espacial y de los cohetes hacia su trabajo.
Para esto, comencé a dar conferencias científicas populares en las que comencé a hablar sobre el hecho de que la astronáutica es interesante, inusual, hermosa y fascinante. Y después de una de las conferencias, ocurrió la segunda razón.
En segundo lugar, a fines de diciembre de 2013, después de una conferencia, Alexei Statsenko se me acercó (también conocido como MagisterLudi).) y preguntó cómo lanzar un satélite al espacio. Le expliqué cómo se puede hacer esto y le di la dirección del sitio web de Kosmotras. Luego preguntó si era posible lanzar un ladrillo al espacio. Le respondí que era posible, pero nadie vería esto. Es mucho más interesante lanzar al espacio lo que se verá. En mi mente, pensé que esto sería relativamente simple. Y luego me di cuenta de que si logro reunir a los entusiastas, hacer un satélite que se pueda ver desde la órbita a simple vista, entonces esto puede convertirse en un buen ejemplo para las personas de que la exploración espacial ha estado disponible. Que para lanzar satélites reales al espacio, no es necesario trabajar en una corporación gigante o ser multimillonario. Y como dicen, concluya ...
En forma simbólica, estas razones se muestran en nuestra caricatura:

Ya tienes un equipo completo de entusiastas de ideas afines. ¿Qué puedes decir sobre ellos?
Además de mí y el "jefe del departamento de descarga psicológica" del mestizo, Quasar, hay diez personas más en el equipo. Hay personas que trabajan en la industria espacial, especialistas en TI, especialistas en relaciones públicas, estudiantes, todos hacen lo que saben y aman. Con más detalle, lo que ellos mismos querían contar sobre sí mismos se puede ver aquí .

Construcción

Según tengo entendido, un satélite debería ser bastante simple constructivamente. ¿Cómo será él?
El faro está hecho en el popular formato Cubesat. Estos son satélites con dimensiones limitadas y discretamente definidas. Un satélite "discreto", una unidad, tiene unas dimensiones de 100 mm por 100 mm por 100 mm y un peso de hasta 1,33 kg. El formato fue inventado para que pequeños satélites se unificaran por el método de lanzamiento. Se inventaron muchos contenedores de lanzamiento para los cubsats, en los que se ponen en órbita en diferentes cohetes, y desde donde salen al espacio. Relativamente hablando, cualquier cubsat puede ejecutarse en cualquier contenedor. Esto redujo enormemente el costo y aceleró los lanzamientos.
"Lighthouse" es un cubsat para tres unidades con dimensiones de 100 mm por 100 mm por 340,5 mm. La masa del dispositivo es de 4 kg.

Estructuralmente, consta de los siguientes sistemas:

Reflector solar expandible,
Sistema de gestión
Sistema de potencia
Motor a reacción
Cuerpo.

No hay transmisor de radio a bordo, esto simplifica enormemente y abarata el proceso de coordinación de lanzamiento.

Modelo 3D del satélite sin ensamblar

Si no hay transmisor y receptor, entonces, ¿funcionará el satélite de acuerdo con el programa establecido en él? ¿Podrías contarnos sobre el ciclograma del satélite?
El diagrama del ciclo del aparato desde el momento de la separación del vehículo de lanzamiento (CO, contacto del compartimento) hasta que el sistema de control se apaga es el siguiente:

CO + 0 segundos Encienda el sistema de control.
KO + 30 segundos. El comienzo de la divulgación del reflector solar.
KO + 150 segundos. Fin de la apertura del reflector solar.
KO + 151 segundos. Arranque de un motor de giro.
KO + 1951 segundo. Apagado del motor. Sistema de control de apagado.

Durante este proceso, Lighthouse abrirá el tetraedro a partir de una película de polímero estirada en el marco y se retorcerá a lo largo de todos los ejes con una velocidad angular total de al menos 1 r / s.

Dos minutos para abrir el reflector ... ¿Es tan grande?
Sí, nuestro reflector es un tetraedro regular con un lado de 3 metros. El área de un lado, como puede calcular fácilmente, será de 3,8 m ² y el área total será de más de quince metros cuadrados. Según nuestros cálculos, el Mayak tendrá una magnitud de -10, que es más brillante que cualquier estrella. Al disminuir, el satélite brillará aún más, y antes de entrar a la atmósfera brillará con una magnitud de -13, ¡como una luna llena!

¿Y cómo lograste poner a ~~esta gorda ama de casa aquí?~~Este gran tetraedro en una caja tan pequeña? Será necesario agregar claramente más de cuatro veces ... La
película metalizada de la cual está hecho el reflector tiene solo 5 micrómetros de espesor, 20 veces más delgada que un cabello humano. Y lo abrimos de acuerdo con el principio de la ruleta: tres perfiles elásticamente deformables (conteo, cuchillas de ruleta) se enrollan en los tambores y se desenrollan mediante un motorreductor. De hecho, utilizamos la ruleta en las pruebas:

Prueba del sistema de despliegue, octubre de 2015. Dos cintas se mueven a lo largo del piso como si en gravedad cero (la gravedad es perpendicular), la tercera cinta no se puede descargar en estas condiciones y no hace nada

. ¿Por qué girará el satélite?
El satélite gira en todos los ejes para que un punto de luz reflejada corra con la mayor frecuencia posible alrededor de toda la parte visible del planeta desde la nave espacial, lo que permitirá que el Faro sea visto por la mayor cantidad de personas posible. El dispositivo se retorcerá a lo largo de todos los ejes con una velocidad angular total de al menos 1 revolución por segundo.

Si observa el ciclograma, el satélite girará durante media hora. ¿Usas algún motor especial?
El hecho es que no puede usar pirotecnia, productos químicos tóxicos, alta presión en cubsats. Por lo tanto, para la hilatura, desarrollamos un motor que funciona en la descomposición térmica del carbonato de amonio. Esta sustancia se usa en la industria alimentaria para aflojar la masa y es inofensiva. El motor es un compartimento herméticamente sellado con una boquilla. Dentro del compartimento se encuentran los llamados módulos de reactor reemplazables: estos son conjuntos de dos calentadores eléctricos, entre los cuales se coloca una bolsa de carbonato de amonio prensado. El conjunto se coloca en una trenza térmica, que se comprime durante el funcionamiento de los calentadores y mantiene los calentadores en contacto con el reactivo. Hay dos de estos módulos en nuestro reactor. Esto permite hasta 30 minutos para tener un empuje de hasta 5 gramos con un impulso específico de 80 segundos.

Esquema de trabajo

Calentadores Fabricados

Cohete

Me sorprendió cuando escuché que conseguiste un lugar en el cohete. ¿Fue muy difícil? ¿Tuve que contactar a través de institutos y otras grandes organizaciones?
No, todo es más simple. Se las arregla para subirse al cohete con la ayuda del dinero, como en otros lugares. Pero hasta que el Mayak como parte del vehículo de lanzamiento se rompa de la plataforma de lanzamiento, supondré que todavía no pudimos encontrar un lugar.
En la primavera de 2015, comenzamos negociaciones con Sputniks, que comenzaron a ofrecer sus servicios para el lanzamiento de cubsat. Más tarde, los gerentes de la compañía Glavkosmos vinieron a nosotros, esta es una especie de interfaz comercial de Roscosmos para clientes extranjeros. Dado que ha habido pocos precedentes para el lanzamiento de naves espaciales rusas desde la industria, de hecho, los mismos Sputniks en el vehículo de lanzamiento Dnepr y Dauria Aerospace en el vehículo de lanzamiento Soyuz-2, probablemente comenzaron a participar en proyectos estudiantiles. Glavkosmos ofreció un mejor precio, así que fuimos a ellos. Todavía hay proveedores de lanzamiento extranjeros, por ejemplo, ISIS y Commercial Space Technologies , pero son más caros.

¿Y sobre qué lanzamiento tiene un acuerdo?
Nos estamos preparando para lanzar el Soyuz-2 LV con el Frigate RB. En junio de 2016, esta nave espacial será lanzada por la nave espacial Kanopus-V-IK, estamos volando en el paso de carga. La altitud inicial de la órbita es de 600 km, la órbita es solar sincrónica, la inclinación es de aproximadamente 98 grados. En esta órbita, el Mayak durará unos 25 días.

Prueba

Si imagina la cantidad de trabajo requerida, junio parece una fecha terriblemente cercana. ¿Ya has logrado realizar muchas pruebas?
Esquemáticamente, el plan de prueba se puede representar de la siguiente manera:

las pruebas que han pasado han demostrado que los sistemas funcionan bien.
En el prototipo, se ha resuelto el mecanismo para abrir las costillas, ahora se está ensamblando el ensamblaje del mecanismo prototipo del reflector solar. Después de estas pruebas, será posible proceder a la fabricación de una versión de vuelo del reflector solar.

Recuerdo que en las redes sociales vi una historia instructiva sobre cómo su modelo de satélite no se activó en sus pruebas estratosféricas debido a algún tipo de error ofensivo. ¿Qué estás haciendo para garantizar la fiabilidad?

Fotos de pruebas estratosféricas

Sí, en ese momento nuestro equipo de telemetría y control colgó y comenzó a reiniciarse durante el vuelo, por lo tanto, no emitió un comando para activar el satélite. Aterrizó sin siquiera comenzar a trabajar. Y para la confiabilidad de nuestro satélite, planeamos hacer lo siguiente: Los
componentes de energía, como los más cargados en el sistema de control, están duplicados. Las líneas de señal y los controles mecánicos (contactos del compartimento, tecla de inicio) también están duplicados. El esquema lógico, en nuestra opinión, es mucho más confiable y no requiere duplicación u otras medidas especiales para aumentar la confiabilidad.
La confiabilidad de los elementos no duplicados de los sistemas satelitales está garantizada por su programa de pruebas: primero pruebas de todo el sistema, luego electricidad compleja "sobre la mesa", luego electricidad compleja en vacío y luego vibrodinámica, con pruebas funcionales antes y después de la aplicación de cargas mecánicas.

Después de la historia con Phobos-Grunt, involuntariamente comienzas a temer a las partículas pesadas cargadas. ¿Qué pasa si golpea su sistema de gestión no duplicado?
Hemos proporcionado protección de software contra TZCh. Cuando se trabaja en flash, se registra el tiempo actual, al reiniciar, se produce la transición al último paso registrado. Por lo tanto, puede introducirse un error en la ejecución del ciclograma de menos de 0.1 s, lo cual no es esencial para nuestros propósitos. No tenemos motores ni sistemas de orientación, como en Phobos-Grunt.

Dinero

En 2014, recaudó con éxito 407,000 rublos a través del crowdfunding. ¿Para qué fueron?
En resumen, más de cien mil entraron en pruebas estratosféricas. Cincuenta mil para producir calentadores. El resto son regalos para patrocinadores y la compra de herramientas y materiales necesarios. El informe completo está disponible aquí .

Y ahora, se rumorea que estás recolectando un millón y medio. ¿A qué irá este dinero?
Las tarifas actuales son la recaudación de dinero para la fabricación de instancias de vuelo por satélite, queremos hacer dos de ellas, para pagar las pruebas y, de hecho, para el lanzamiento orbital. Cada pequeña cosa como premios también está en el presupuesto.
A gran escala, se planifican los siguientes gastos:

Producción de dos copias de vuelo de la nave espacial Mayak 1.5 millones de rublos,
Realización de pruebas vibrodinámicas, 1,5 millones de rublos,
Pruebas de vacío térmico, 2.5 millones de rublos,
Lanzamiento orbital de 2.8 millones de rublos,
Gastos no técnicos (premios a patrocinadores, etc.) 0,7 millones de rublos.

Si puede ahorrar, gastaremos dinero en la extracción adicional de hierro.

Conclusión

Personalmente, estoy confundido por el hecho de que la EEI ha estado volando durante más de 15 años, se puede observar regularmente y, según mi propia experiencia, sus observaciones son impresionantes. ¿Cómo será mejor el Mayak?

En primer lugar, el faro será más brillante.
En segundo lugar, el "Faro" será visible en toda la Tierra, desde el Polo Norte hasta el Polo Sur.
En tercer lugar, el "Mayak" será realizado por entusiastas, gente común que quiere explorar el espacio. Este es el resultado más importante para mí y para el equipo del proyecto. Entonces podemos cambiar la actitud de la sociedad hacia la exploración espacial. Podemos demostrar que la astronáutica es interesante, hermosa, emocionante. Para hacerlo, no es necesario tener miles de millones ni trabajar en una gran corporación. Queridos, reunidos amigos, lanzaron el satélite a la órbita. El primer satélite soviético hizo aproximadamente lo mismo para la humanidad. Sin embargo, al no estar equipado con equipo científico, pudo inspirar a muchos a estudiar el espacio y obligó a muchos países a dedicarse a la exploración espacial. Esperamos un efecto similar en relación no con los países, sino con los entusiastas.

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Estas son tareas científicas muy reales. Además, en mi opinión, el sistema de frenado aerodinámico también puede tener potencial comercial, ya que ahora es necesario tener un sistema de control y un sistema de propulsión a bordo para llevar un satélite desde la órbita, lo cual es costoso y complicado. Usando un diseño similar al reflector solar Mayak, los satélites pueden salir de órbita mucho más fácil y más barato. Además, ya me han llegado ofertas similares. Una forma simple y económica de reducir los satélites desde la órbita, especialmente los pequeños, reducirá significativamente el riesgo de la formación de nuevos desechos espaciales.
Para los científicos que estudian la atmósfera superior, el Mayak es útil por su reacción sensible a la densidad del aire. En aquellos lugares donde la densidad es mayor, el satélite se ralentizará más rápido, y su órbita disminuirá más fuertemente, y viceversa. Mirando su vuelo, puedes explorar la atmósfera superior. Y finalmente, el "Faro" puede servir como un objeto de referencia para modelos para calcular la magnitud aparente.

Bueno, en conclusión, soñemos. Digamos que el Mayak se lanzó y funcionó con éxito. ¿Qué esperas del proyecto?

Me alegraría entender que, gracias al proyecto Mayak, aparecieron equipos de personas en Rusia y en el mundo que comenzaron a involucrarse en la astronáutica en sentido amplio: fueron a estudiar astronáutica, incluyéndome a mí, para crear nuevas empresas espaciales y de cohetes, para disparar sobre espacie buenas películas y escriba libros sobre él y similares. Para que el mundo tenga una solicitud de exploración espacial. Si esto sucede gracias a mis esfuerzos, estaré inmensamente feliz.

Equipo Mayak en Geektimes:
Alexander Shaenko - 4110

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