तीन साल पहले, मैंने चंद्रमा को लॉन्च करने के लिए एक अंतरिक्ष यान विकसित करने का प्रस्ताव रखा और आधी सदी पहले छोड़े गए निशानों को अलग करने के लिए पर्याप्त गुणवत्ता के साथ अपोलो और लूनोखोद के लैंडिंग स्थलों की तस्वीर खींची। उत्साही इंजीनियरों के एक समूह ने परियोजना में भाग लेने के लिए स्वेच्छा से भाग लिया और इस कार्य को किया। विकास का पहला चरण - उपग्रह (अग्रिम परियोजना) का
तकनीकी विवरण - तीन साल लग गए और अभी तक पूरा नहीं हुआ है।
पहले चरण को पूरा करने के लिए, मैंने साइट
बूमस्टार्टर .
ru पर एक
फंडराइज़र की घोषणा की। हमें डेढ़ हजार लोगों का समर्थन प्राप्त था, और कुल एकत्रित राशि 1 लाख 750 हजार रूबल थी। परियोजना का सारा काम स्वयंसेवक आधार पर है, जो धन जुटाया गया है वह रेडियो संचार प्रणाली और लेजर संचार के प्रोटोटाइप के विकास के लिए उपकरण और घटकों की खरीद के लिए गया था। हम रोस्कोस्मोस संस्थान में तैयार परियोजना की राज्य परीक्षा के लिए भुगतान करने के लिए राशि का एक बड़ा हिस्सा निर्धारित करते हैं। यदि परीक्षा के बाद धनराशि बची रहती है, तो हम उन्हें विकास प्रतिभागियों के बीच साझा करेंगे, जो कि सामान्य कारण के योगदान के अनुपात में है, जो कि अंतिम दस्तावेज के पाठ के लिए है।
यहां प्रोजेक्ट
के बारे में कुछ
सामान्य सवालों के जवाब
दिए गए हैं।
टीम के लिए काम न केवल परियोजना का तकनीकी विवरण तैयार करना था, बल्कि यह रूसी अंतरिक्ष उद्योग के प्रलेखन के लिए आवश्यकताओं के अनुसार बनाना था। एक छोटे से अंतरिक्ष यान के लिए इस तरह की अग्रिम परियोजना की तैयारी में लगभग एक लाख रूबल की लागत आएगी, और संबंधित संगठनों ने हमें कुछ महीनों में किया होगा, लेकिन हम न केवल कुछ डिज़ाइन ब्यूरो को पैसा देना चाहते हैं, वांछित दस्तावेज़ प्राप्त करें और इसे शेल्फ पर रख दें। लक्ष्य एक अग्रिम परियोजना बनाने, एक उपग्रह को इकट्ठा करने और संपूर्ण उड़ान कार्यक्रम को लागू करने में सक्षम विशेषज्ञों के एक समूह का गठन करना था।
दरअसल, यह आंशिक रूप से देरी का कारण है। सभी उत्साही एक टीम में काम करने के लिए तैयार नहीं थे, सभी अपने काम के परिणामों को एक गंभीर इंजीनियरिंग दस्तावेज़ में नहीं डाल पाए थे, और सभी परिवार / स्कूल / काम के साथ स्वेच्छा से गठबंधन करने में सक्षम नहीं थे। मैं खुद पर देरी के लिए मुख्य दोष देखता हूं - मैंने आवश्यक सटीकता और दृढ़ता नहीं दिखाई, मैं व्यक्तिगत उदाहरण से थोड़ा प्रेरित था।
आज, टीम निर्माण कार्य जारी है, और दस्तावेज़ धीरे-धीरे लेकिन निश्चित रूप से तैयार किया जा रहा है। मैं यह नोट करना चाहूंगा कि अंतरिक्ष उद्योग में समय सीमा को पूरा करने में विफलता एक सामान्य घटना है।
आप हमारे स्वयं के उदाहरण का उपयोग करके इस बारे में अधिक विस्तार से बात कर सकते हैं।
अंतरिक्ष यान बनाने में क्या कठिनाइयाँ हैं? आप सिर्फ एक निर्माणकर्ता को "खरीद और इकट्ठा क्यों नहीं कर सकते"? नई तकनीक के विकास से संबंधित लगभग सभी अंतरिक्ष परियोजनाएं निर्धारित समय सीमा को पूरा क्यों नहीं करती हैं? आखिरकार, सभी अंतरिक्ष यान में ऑन-बोर्ड सिस्टम का एक सेट होता है, और अंतरिक्ष हर जगह एक ही प्रतीत होता है - वैक्यूम, विकिरण, सूर्य का प्रकाश ... यह अजीब लगता है कि अंतरिक्ष यात्रियों में, व्यक्तिगत कंप्यूटर की तरह सब कुछ एकीकृत नहीं है, ताकि आप घर या स्वतंत्र रूप से स्वतंत्र हो सकें। अपने स्वयं के उपग्रह को इकट्ठा करने के लिए गैराज। लेकिन वास्तव में, लगभग हर अंतरिक्ष यान मैनुअल काम, ट्विस्ट पर तार और स्कॉच टेप, एक रचनात्मक दृष्टिकोण और अक्सर स्व-लिखित सॉफ़्टवेयर है।
केवल कुछ बहुउद्देशीय परियोजनाएं पूर्व-उत्पादन स्तर तक पहुंच गई हैं: जीपीएस, ग्लोनास, भूस्थैतिक दूरसंचार उपग्रह और कुछ अन्य परियोजनाएं।
क्यूबसैट प्रारूप नैनोसैटलाइट कम लागत, मानक आयामों और संस्थानों और निजी कंपनियों के बीच लोकप्रियता के कारण कमोबेश एकीकृत हैं।
हर जगह उपग्रह अलग क्यों हैं?व्यक्तिगत कंप्यूटरों की तुलना में अंतरिक्ष यात्री से
पहला अंतर श्रृंखला के आकार का है। निकट-पृथ्वी कक्षाओं में सभी ऑपरेटिंग अंतरिक्ष यान लगभग डेढ़ हजार हैं। एक शहरी पड़ोस में बहुत सारे कंप्यूटर हैं।
दूसरा अंतर विभिन्न कक्षाओं में भौतिक स्थितियों में अंतर है। कम पृथ्वी की कक्षा में, लगभग 40-45% समय, उपग्रह पृथ्वी की छाया में होते हैं। इसका मतलब यह है कि वे सूरज से जमा होने वाली अतिरिक्त गर्मी और ऑन-बोर्ड सिस्टम को गर्म करने से आसानी से छुटकारा पा सकते हैं। जियोस्टेशनरी ऑर्बिट या इंटरप्लेनेटरी फ्लाइट में डिवाइस लगभग 100% समय में जलाया जाता है, और गर्मी का नुकसान एक बड़ी समस्या है - यह थर्मल परिस्थितियों को प्रदान करने के लिए सिस्टम को जटिल बनाता है, रेडिएटर और द्रव्यमान के आकार को बढ़ाता है। इसलिए, आप केवल निकट-पृथ्वी उपग्रह का डिज़ाइन नहीं ले सकते हैं और इसे चंद्रमा पर लॉन्च कर सकते हैं।
चंद्र उपग्रह के साथ, थर्मल कठिनाइयाँ दोगुनी हो जाती हैं: पहले आपको लगातार सूरज की रोशनी में उड़ना पड़ता है, और फिर चाँद के चारों ओर घूमता है, धीरे-धीरे कम हो रहा है। छाया क्षेत्र जितना कम होगा। और हम अभी तक थर्मल गणना तक नहीं पहुंचे हैं, जबकि हम केवल उपकरणों के मूल डिजाइन और संरचना का वर्णन पूरा कर रहे हैं।कम पृथ्वी की कक्षा में, उपग्रह अपने आप को उन्मुख करने के लिए एक चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग कर सकते हैं - द्रव्यमान के केंद्र के सापेक्ष अंतरिक्ष में स्थिति में परिवर्तन (दूसरे शब्दों में, एक उपग्रह जहां "नज़र" कर सकता है या सौर पैनलों के साथ चारों ओर घूम सकता है, उसी बल का उपयोग करके घूमता है - कम्पास सुई को दर्शाता है)। अर्थात्, कम कक्षा में निकट-पृथ्वी के उपग्रहों को ईंधन और रॉकेट इंजनों की आवश्यकता नहीं है - कुशलतापूर्वक काम करने और लाभकारी होने के लिए पर्याप्त सौर पैनल से लेकर पावर फ्लाईवेल इंजन और चुंबकीय कॉइल तक। जहां चुंबकीय क्षेत्र पूरी तरह से कमजोर हो जाता है या पूरी तरह से अनुपस्थित होता है, उपकरण को घुमाव बनाने के लिए रॉकेट इंजन की आवश्यकता होती है। यदि आप बस कुछ निकट-पृथ्वी उपग्रह ले जाते हैं और चंद्रमा के लिए लॉन्च करते हैं, तो यह एक बेकार चीख़ में बदल जाएगा और केवल सभी दिशाओं में भेज सकता है अंतहीन "बीप-बीप-बीप", जो जल्दी से अंतरिक्ष के रेडियो शोर में खो जाएगा। सबसे अच्छी स्थिति में, इसे एक धुरी के साथ घुमाया जा सकता है और इसे कक्षा में जाने के बिना उड़ान मिशन के लिए उपयोग किया जाता है।
ब्रह्मांडीय विकिरण कारक भी महत्वपूर्ण है - निम्न कक्षा में, उपग्रह पृथ्वी के गोलार्ध, चुंबकीय क्षेत्र और ऊपरी वायुमंडल द्वारा ब्रह्मांडीय कणों के प्रभाव से काफी सुरक्षित हैं। हालांकि, जैसा कि अभ्यास से पता चलता है, औद्योगिक उद्देश्यों के लिए आधुनिक स्थलीय इलेक्ट्रॉनिक्स इंटरप्लेनेटरी स्पेस में एक वर्ष तक काम
कर सकते हैं।
उपकरणों के बीच
तीसरा अंतर कक्षा को बदलने की आवश्यकता है। एक नियम के रूप में, छोटे-पास पृथ्वी के उपग्रहों को उस कक्षा से बदलने की आवश्यकता नहीं है जिसे वे लॉन्च किए गए थे। चरम मामलों में, आप वायुगतिकीय तकनीकों का उपयोग कर सकते हैं, जैसा कि
मूल रूप से ग्रह द्वारा तय किया गया है। उच्च कक्षाओं में उपग्रहों के लिए, उड़ान की अवधि के कारण पहले से ही कक्षा सुधार की आवश्यकता होती है, और परेशान करने वाले कारक जो समय के साथ जमा होने लगते हैं: सूर्य के प्रकाश का दबाव, सूर्य, चंद्रमा, बृहस्पति और शुक्र का गुरुत्वाकर्षण। कक्षा की गति उड़ान की गति को बढ़ाकर या घटाकर कक्षा में एक छोटा परिवर्तन है।
जैसा कि आप डिवाइस लॉन्च करते हैं, इसलिए यह उड़ जाएगाइंटरप्लेनेटरी वाहन का डिजाइन लॉन्च में लॉन्च क्षमताओं पर अत्यधिक निर्भर है। यदि एक पर्याप्त रूप से सटीक त्वरण इकाई है जो इंटरप्लेनेटरी जांच के लिए वांछित प्रक्षेपवक्र और दूसरे स्थान के वेग को तुरंत स्थापित करने में सक्षम है, तो यह डिवाइस पर ईंधन द्रव्यमान को महत्वपूर्ण रूप से बचाता है। यदि कोई उपयुक्त बूस्टर ब्लॉक नहीं है या इसके लिए पर्याप्त रॉकेट ले जाने की क्षमता नहीं है, तो आपको उपकरण में और अधिक डालना होगा। लेकिन भले ही एक्सीलरेटर में मदद मिली हो, फिर से टारगेट को इंटरप्लेनेटरी स्पीड से बाहर करना होगा। चंद्रमा की उड़ान के मामले में, कक्षा में प्रवेश करने के लिए लगभग 850 मीटर / सेकंड की आवश्यकता होती है। एक रॉकेट की कल्पना करें जो सबसे तेज़ जेट विमान की गति में 100 किलोग्राम कार्गो को तेज करने में सक्षम है - फिल्मों में जैसे आग बुझाने की मशीन नहीं है।
चंद्र माइक्रोसेटेलाइट डिजाइन करते समय, हमने दो लॉन्च विकल्पों पर विचार किया: भूस्थैतिक कक्षा में संबद्ध प्रक्षेपण और चंद्र संक्रमण कक्षा में लॉन्च।
जियोस्टेशनरी वाणिज्यिक उद्देश्यों के लिए लोकप्रिय एक कक्षा है, जहां हर साल 15-20 मिसाइलें उड़ती हैं। यही है, एक बड़ा चयन और पासिंग फ्लाइट के लिए कई अवसर। लेकिन यह केवल 36 हजार किमी है, और आपको चंद्रमा से दस गुना अधिक उड़ान भरने की आवश्यकता है।
चंद्र संक्रमण कक्षा लगभग दूसरी ब्रह्मांडीय गति से चंद्रमा की ओर एक प्रक्षेपण है। इस तरह के प्रक्षेपण साल में एक बार होते हैं। चीन, भारत, जापान, रूस, दक्षिण कोरिया लॉन्च करते हैं या चंद्रमा पर चंद्रमा को लॉन्च करने वाले हैं, और किसी की पूंछ पर कूदने की संभावना है। हालांकि, जटिल वैज्ञानिक लॉन्च लगातार स्थगित कर दिए जाते हैं, इसलिए आप एक संयुक्त उड़ान पर सहमत हो सकते हैं, एक उपग्रह बना सकते हैं और मुख्य भार की तत्परता के लिए कई साल इंतजार कर सकते हैं। आदर्श विकल्प हमारे डिवाइस को चंद्र कक्षा में तुरंत पहुंचाना है - हम उपयुक्त "सवारी" खोजने की कम संभावना के कारण, विचार नहीं करते हैं।
दो लॉन्च विकल्पों के लिए अलग-अलग ईंधन भंडार के साथ दो अलग-अलग प्रणोदन प्रणालियों की आवश्यकता होती है। उपकरणों के दो संस्करणों का शुरुआती द्रव्यमान दो बार अलग था, और "जियोस्टेशनरी" संस्करण लगभग 200 किलोग्राम निकला - यह अब एक माइक्रोसेटेलाइट नहीं है। इंजन को अंतरिक्ष में उपयोग के लिए रासायनिक के रूप में सबसे प्रभावी के रूप में दो-घटक हाइड्रेंजीन (हाइड्रेंजिन / नाइट्रोजन टेट्राऑक्साइड) माना जाता था। उच्च लागत, सौर कोशिकाओं के बड़े आयाम और नियंत्रण और नेविगेशन के साथ कठिनाइयों के कारण आयन, प्लाज्मा इंजनों पर विचार नहीं किया गया था।
परिणाम एक जटिल तंत्र था, जो राज्य उद्यमों के डिजाइन ब्यूरो में पैदा हो सकता था।
कक्षाओं में अंतर एक और अंतर को जन्म देता है - सूचना प्रसारित करने के साधनों में। अंतरिक्ष में लेजर संचार के साथ दोहराया प्रयोगों के बावजूद, रेडियो संचार अंतरिक्ष में सूचना प्रसारित करने का मुख्य तरीका बना हुआ है। डिवाइस पृथ्वी के जितना करीब है, उसका रेडियो कॉम्प्लेक्स, उसकी बिजली की खपत और एंटीना का आकार उतना ही छोटा है। इसलिए, छोटे निकट-पृथ्वी क्यूबसैट सुरक्षित रूप से टेलीमेट्री और यहां तक कि पृथ्वी पर रेडियो शौकीनों के लिए चित्रों को प्रसारित कर सकता है, जिसमें सौर पैनलों का एक बहुत छोटा क्षेत्र और योजक की रूलेट से एक सर्वदिशात्मक एंटीना है।
यदि हम चंद्रमा के पास काम करना चाहते हैं और बड़ी मात्रा में डेटा संचारित करना चाहते हैं, तो हमें कम से कम आधा मीटर के व्यास और लगभग एक मीटर के क्षेत्र के साथ सौर पैनलों के साथ एक इंगित एंटीना प्लेट की देखभाल करनी होगी। पृथ्वी पर रिसेप्शन अब खिड़की के पत्ते से तार को प्रदान नहीं किया जा सकता है - कई मीटर के व्यास के साथ एंटेना के साथ गंभीर स्टेशनों की आवश्यकता होगी, और अधिमानतः कई दस मीटर तक। रूस में कुछ ही ऐसे स्टेशन हैं, जो दुनिया में दर्जनों हैं और ये सभी अपने काम में व्यस्त हैं। यह बहुत कम संभावना है कि हमें 64-मीटर या 32-मीटर एंटेना आवंटित किया जाएगा।
कम से कम आप इस पर भरोसा नहीं कर सकते। आप डिवाइस पर एंटीना के व्यास को बढ़ाकर जमीन के साधनों को बचा सकते हैं। लेकिन एंटीना के व्यास के हर 10 सेमी या उपग्रह की सौर बैटरियों की भयावहता इसके द्रव्यमान-जड़त्वीय विशेषताओं को काफी प्रभावित करती है, अभिविन्यास प्रणालियों के लिए अधिक ईंधन, और ऊर्जा की खपत की आवश्यकता होती है। ऊर्जा को सौर पैनलों में वृद्धि, बैटरी के द्रव्यमान की आवश्यकता होती है, जो ईंधन टैंकों के द्रव्यमान और वृद्धि में वृद्धि की ओर जाता है - और इसी तरह एड इन्फिनिटम पर ... इसलिए, अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी का विकास एक शाश्वत समझौता है।
वजन बचाने के लिए, हमने एंटीना के व्यास को 40 सेंटीमीटर तक सीमित कर दिया, इस उम्मीद में कि पृथ्वी पर लॉन्च के समय तक हमें 12-मीटर या उससे भी बड़ा प्राप्त एंटीना मिलेगा। और बेहतर तीन, विभिन्न महाद्वीपों पर। यदि हम इसे नहीं पाते हैं, तो हमें बहुत कम गति पर डेटा संचारित करना होगा: प्रति सेकंड दस किलो किलोबाइट, लेकिन रिसेप्शन हैम रेडियो के लिए उपलब्ध होगा।सही अभिविन्यासअंतरिक्ष में ओरिएंटेशन अगली समस्या है। पृथ्वी एक चुंबकीय क्षेत्र, वायुगतिकी, या अन्य तकनीकों का उपयोग कर सकती है। रॉकेट इंजन इंटरप्लेनेटरी स्पेस में बने रहते हैं, लेकिन एक अन्य उपकरण है जो उच्च-परिशुद्धता ओरिएंटेशन प्रदान करता है और आपको इसके बड़े पैमाने पर फ्लाईव्हील इंजन के केंद्र के सापेक्ष डिवाइस की स्थिति को प्रभावी ढंग से नियंत्रित करने की अनुमति देता है। ये बड़े पैमाने पर पहियों के साथ इलेक्ट्रिक मोटर्स हैं, जो घुमाते समय डिवाइस को विपरीत दिशा में मोड़ने में योगदान करते हैं। तीन कुल्हाड़ियों पर उन्मुखीकरण के लिए, तीन चक्का इंजन की आवश्यकता होती है, लेकिन आमतौर पर वे रिजर्व के लिए चार - एक डालते हैं।
फ्लाईव्हील इंजनों को केवल संचालन के लिए बिजली की आवश्यकता होती है, लेकिन वे केवल तभी कार्य करते हैं जब वे गति प्राप्त करते हैं या जब वे बुझ जाते हैं। कुछ बिंदु पर, फ्लाईव्हील अधिकतम गति प्राप्त करता है और बेकार हो जाता है, फिर इसे "अनलोड" होना चाहिए, ब्रेक किया गया ताकि डिवाइस अंतरिक्ष में अपना अभिविन्यास न खोए। फिर, उतारने के लिए, रॉकेट इंजन का भी उपयोग किया जाता है, और ये बहुत कम जोर वाले इंजन होने चाहिए ताकि डिवाइस के मजबूत रोटेशन का कारण न हो। कभी-कभी अभिविन्यास प्रणाली के रॉकेट इंजनों का उपयोग गैस - साधारण संपीड़ित गैस पर किया जाता है, जैसे फिल्म से एक ही अग्निशामक, अन्य डिजाइन हैं: थर्मोकैटलिटिक या इलेक्ट्रिक रॉकेट (प्लाज्मा, आयन)।
चंद्र माइक्रोसेटेलाइट पीटर कुड्रीयाशोव के हमारे स्थायी डिजाइनर ने डिवाइस के द्रव्यमान को कम करने के लिए सेट किया। इस उद्देश्य के लिए, परियोजना के अंतिम पुनरावृत्ति पर, उन्होंने केवल चंद्र जंक्शन पर ध्यान केंद्रित करते हुए, भूस्थिर कक्षा से उड़ान को छोड़ने का फैसला किया। एक अन्य समाधान इंजनों का प्रतिस्थापन था। दो-घटक मार्चिंग प्रणोदन प्रणाली में उच्च शक्ति होती है, और फ्लाईव्हील उतारने के लिए उपयुक्त नहीं है, इसलिए उपग्रह को अभिविन्यास के लिए एक दूसरे प्रणोदन प्रणाली की आवश्यकता थी। इसने परियोजना को जटिल और उत्तेजित कर दिया। पीटर ने एक वैकल्पिक समाधान पाया - मध्यम जोर के मोनोकोम्पोनेंट थर्मोकैटलिटिक इंजन लगाने के लिए। चार इंजन ऑर्बिटल गति को बदलने के लिए उपयुक्त थ्रस्ट प्रदान करते हैं, और उन्हें पक्षों पर फैलाने से आपको डिवाइस को पिच और यॉ से ओरिएंट करने की अनुमति मिलती है, और रोल रोटेशन को दो अतिरिक्त कम थ्रस्ट इंजन द्वारा नियंत्रित किया जाता है। यह निर्णय एक समझौता प्रतीत होता है, लेकिन इसके नुकसान भी हैं जिन्हें अभी भी दरकिनार किया जाना है।रॉकेट इंजन और फ्लाईव्हील इंजन को समेटने की कोशिश के दौरान कठिनाइयाँ पैदा हुईं। चयनित फ़्लाइव्हील, जो हमारे पैमाने के निकट-पृथ्वी वाहनों पर अच्छा प्रदर्शन करते हैं, हमारे सर्किट में रॉकेट इंजनों द्वारा निर्धारित घूर्णी गति की भरपाई करने के लिए बहुत कमजोर थे।
पिच और यॉव में एक रॉकेट इंजन की घूर्णी गति को इंजन को केंद्र के करीब ले जाकर कम किया जा सकता है, लेकिन तब एक और समस्या की पुष्टि होती है। उत्तोलन में कमी, अर्थात इंजन की धुरी और उपकरण के केंद्रीय अक्ष के बीच का अंतर, इस तथ्य को जन्म देगा कि फ्लाईव्हील इंजन के प्रत्येक अनलोडिंग ऑपरेशन से उपग्रह की कक्षा में कुछ परिवर्तन होगा, और परिवर्तन बदल जाएगा, क्योंकि रॉकेट इंजन का जोर अस्थिर है और बूस्ट टैंक में दबाव पर निर्भर करता है।अंतरिक्ष यान के डिजाइन, इसके आयाम, इंजन शक्ति और सौर पैनलों के आकार को प्रभावित करने वाला मुख्य कारक पेलोड है। यानी उन सूचनाओं के लिए उपकरण जिनसे संपूर्ण प्रक्षेपण किया जाता है। हमारे मामले में, यह एक दूरबीन और चंद्रमा की सतह की शूटिंग के लिए एक फोटो सिस्टम है। इसके साथ, भी, ऐसे परिवर्तन हुए हैं जिन्होंने डिवाइस के डिजाइन को प्रभावित किया है, लेकिन यह एक और चर्चा का विषय है। सामान्य तौर पर, परिवर्तन सकारात्मक होते हैं - दूरबीन को कम किया गया था, लेकिन परिवर्तन से डिजाइन का एक महत्वपूर्ण संशोधन हुआ, जिसमें फिर से समय लगा।
चंद्रमा की शूटिंग की विशेषताओं के बारे में, यह अभी भी अलग से बात करने लायक है।
मुझे उम्मीद है कि जल्द ही चंद्र माइक्रोसेटेलाइट का प्रारंभिक डिजाइन पूरा हो जाएगा, और हम तीन साल + के सामान्यीकृत परिणामों को साझा करने में सक्षम होंगे।