🌟 👩🏼‍🎤 👨🏻‍🏭 Estrela artificial chama ao espaço 🥘 🥅 🖐🏼

Por mais de um ano, uma equipe de entusiastas produz um microssatélites, que terá apenas um, mas um objetivo incomum - popularizar a exploração espacial e um apelo a toda a humanidade para levantar a cabeça e olhar para o céu. O satélite pode entrar no espaço neste verão e se tornar a estrela mais brilhante por várias semanas. Entrevistei o fundador do projeto, o chefe do programa educacional "Cosmonáutica Moderna" da Universidade de Engenharia Mecânica e o popularizador da astronáutica Alexander Shaenko.

Pessoas e idéias

Alexander Shaenko trabalha na indústria espacial há mais de 10 anos. Ele participou da criação dos veículos de lançamento Angara e KSLV-1, o satélite DX1 da empresa russa privada Dauria Aerospace, e participou da criação do mini-rover Selenohod. Nos últimos anos, no verão, ele conduz um programa de palestras de ciência popular sobre astronáutica (o projeto "Espaço do Mar para o Mar"), criou um curso "Fundamentos da Cosmonáutica" para aqueles que concluíram especialidades não-espaciais em universidades, organizaram uma Escola Espacial de Verão e criaram e conduzem um bacharelado. o programa "Cosmonáutica Moderna" da Universidade de Engenharia Mecânica.

Alexander, o trabalho no satélite já avançou muito, mas ainda me pergunto de onde veio essa idéia. Por que exatamente uma estrela?
A idéia do farol surgiu de dois lados. Em primeiro lugar, minha experiência em nossa indústria de foguetes e espaço me levou a pensar que as conquistas espaciais permaneceram no passado, não porque temos pouco dinheiro, não porque as pessoas são estúpidas e não porque nosso equipamento é fraco . O fato é que mesmo os próprios trabalhadores da indústria não sabem por que a astronáutica é necessária. Por que eles próprios precisam de vôos tripulados, por que estão construindo novos veículos de lançamento, para quais estações interplanetárias. E por isso, nossos planos espaciais estão constantemente mudando ou adiados, e os projetos duram décadas. Pensando nisso, comecei a pensar no que exatamente eu pessoalmente posso fazer para mudar isso. Eu pensei que, se você mostrar às pessoas o que a astronáutica pode lhes dar pessoalmente, e isso será valioso para elas,então isso mudará a atitude da sociedade em relação à exploração espacial e a atitude do foguete e da indústria espacial em relação ao seu trabalho.
Para fazer isso, comecei a ministrar palestras populares sobre ciências nas quais comecei a falar sobre o fato de que a exploração espacial é interessante, incomum, bonita e fascinante. E depois de uma das palestras, o segundo motivo aconteceu.
Em segundo lugar, no final de dezembro de 2013, depois de uma palestra, Alexei Statsenko veio até mim (também conhecido como MagisterLudi) e perguntou como lançar um satélite no espaço. Expliquei a ele como isso pode ser feito e dei o endereço do site do Kosmotras. Então ele perguntou se era possível lançar um tijolo no espaço. Eu respondi que era possível, mas ninguém veria isso. É muito mais interessante lançar no espaço o que será visto. Na minha opinião, achei que isso seria relativamente simples. E então percebi que, se eu conseguir reunir entusiastas, criar um satélite que possa ser visto a partir de uma órbita a olho nu, isso pode se tornar um bom exemplo para as pessoas que a exploração espacial se tornou disponível. Que, para lançar satélites reais no espaço, não é necessário trabalhar em uma corporação gigante ou ser bilionário. E como se costuma dizer, encerre ...
De forma simbólica, essas razões são mostradas em nosso desenho animado:

Você já tem uma equipe inteira de entusiastas da mesma opinião. O que você pode dizer sobre eles?
Além de mim e do “chefe do departamento de descarga psicológica” do vira-lata, Quasar, há mais dez pessoas na equipe. Existem pessoas trabalhando na indústria espacial, especialistas em TI, especialistas em relações públicas, estudantes, todo mundo faz o que sabe e ama. Mais detalhadamente, o que eles mesmos queriam dizer sobre si mesmos pode ser visto aqui .

Construção civil

Pelo que entendi, um satélite deve ser bastante construtivo. Como ele será?
O farol é feito no popular formato Cubesat. Estes são satélites com dimensões limitadas e discretamente definidas. Um satélite "discreto", uma unidade, possui dimensões de 100 mm por 100 mm por 100 mm e peso de até 1,33 kg. O formato foi inventado para que pequenos satélites fossem unificados pelo método de lançamento. Muitos contêineres de lançamento foram inventados para os cubsats, nos quais eles são colocados em órbita em diferentes foguetes e a partir dos quais eles saem para o espaço. Relativamente falando, qualquer cubsat pode ser executado em qualquer contêiner. Isso reduziu bastante o custo e acelerou os lançamentos.
"Farol" é um cubsat para três unidades com dimensões de 100 mm por 100 mm por 340,5 mm. A massa do dispositivo é de 4 kg.

Estruturalmente, consiste nos seguintes sistemas:

Refletor solar expansível,
Sistema de gestão
Sistema de energia
Motor a jato
Corpo.

Não há transmissor de rádio a bordo, isso simplifica e barateia o processo de coordenação do lançamento.

Modelo 3D desmontado do satélite

Se não houver transmissor e receptor, o satélite funcionará de acordo com o programa nele estabelecido? Você poderia nos falar sobre o ciclograma do satélite?
O diagrama do ciclo do aparelho desde o momento da separação do veículo lançador (CO, contato do compartimento) até o desligamento do sistema de controle é o seguinte:

CO + 0 segundos Ligue o sistema de controle.
KO + 30 segundos. O início da divulgação do refletor solar.
KO + 150 segundos. Fim da abertura do refletor solar.
KO + 151 segundos. Iniciando um mecanismo de rotação a jato
KO + 1951 segundo. Desligamento do motor. Sistema de controle de desligamento.

Durante esse processo, o Lighthouse abrirá o tetraedro a partir de um filme de polímero esticado na estrutura e será torcido ao longo de todos os eixos com uma velocidade angular total de pelo menos 1 r / s.

Dois minutos para abrir o refletor ... É tão grande?
Sim, nosso refletor é um tetraedro regular com um lado de 3 metros. A área de um lado, como você pode calcular facilmente, será de 3,8 m ² e a área total será superior a quinze metros quadrados. De acordo com nossos cálculos, o Mayak terá uma magnitude de -10, que é mais brilhante que qualquer estrela. Diminuindo, o satélite brilha ainda mais e, antes de entrar na atmosfera, brilha com uma magnitude de -13, como uma lua cheia!

E como você conseguiu colocar ~~essa dona de casa gorda aqui~~esse grande tetraedro em uma caixa tão pequena? Será necessário adicionar claramente mais de quatro vezes ... O
filme metalizado do qual o refletor é feito tem apenas 5 micrômetros de espessura, 20 vezes mais fino que um cabelo humano. E abrimos de acordo com o princípio da roleta - três perfis elasticamente deformáveis (contagem, lâminas da roleta) são enrolados nos tambores e desenrolados por um motor de engrenagem. De fato, usamos roleta nos testes:

Testando o sistema de implantação, outubro de 2015. Duas fitas se movem pelo chão como se estivessem em gravidade zero (a gravidade é perpendicular), a terceira fita não pode ser descarregada nessas condições e não faz

nada.Por que você giraria o satélite?
O satélite gira em todos os eixos, de modo que um ponto de luz refletida o mais rápido possível percorre toda a parte visível do planeta a partir da espaçonave, o que permitirá que o farol seja visto por tantas pessoas quanto possível. O dispositivo será torcido ao longo de todos os eixos com uma velocidade angular total de pelo menos 1 revolução por segundo.

Se você olhar para o ciclograma, o satélite irá girar por meia hora. Você usa algum mecanismo especial?
O fato é que você não pode usar pirotecnia, produtos químicos tóxicos, alta pressão em cubsats. Portanto, para a fiação, desenvolvemos um motor que trabalha na decomposição térmica do carbonato de amônio. Esta substância é usada na indústria de alimentos para afrouxar a massa e é inofensiva. O motor é um compartimento hermeticamente fechado com um bico. Dentro do compartimento estão os chamados módulos de reatores substituíveis - são conjuntos de dois aquecedores elétricos, entre os quais um saco de carbonato de amônio pressionado é colocado. O conjunto é colocado em uma trança térmica, que é comprimida durante a operação dos aquecedores e mantém os aquecedores em contato com o reagente. Existem dois desses módulos em nosso reator. Isso permite que até 30 minutos tenham um impulso de até 5 gramas com um impulso específico de 80 segundos.

Esquema de trabalho

Aquecedores fabricados

Foguete

Fiquei surpreso quando soube que você conseguiu um lugar no foguete. Foi muito difícil? Teve que entrar em contato com institutos e outras grandes organizações?
Não, tudo é mais simples. Consegue subir no foguete com a ajuda do dinheiro, como em outros lugares. Mas até que o Mayak, como parte do veículo de lançamento, quebre a plataforma de lançamento, presumo que ainda não conseguimos um lugar.
Na primavera de 2015, iniciamos negociações com o Sputniks, que começaram a oferecer seus serviços para o lançamento do cubsat. Mais tarde, os gerentes da empresa Glavkosmos vieram até nós, esse é um tipo de interface comercial do Roscosmos para clientes estrangeiros. Como houve poucos precedentes para lançamentos de naves espaciais russas da indústria, de fato, os próprios Sputniks no veículo de lançamento Dnepr e Dauria Aerospace no veículo de lançamento Soyuz-2, provavelmente começaram a se envolver em projetos de estudantes. O Glavkosmos ofereceu um preço melhor, então fomos até eles. Ainda existem fornecedores de lançamentos estrangeiros, por exemplo, ISIS e Commercial Space Technologies , mas eles são mais caros.

E em qual lançamento você tem um acordo?
Estamos nos preparando para lançar no Soyuz-2 LV com a Fragata RB. Em junho de 2016, esta transportadora será lançada pela sonda Kanopus-V-IK, estamos voando em carga de passagem. A altitude inicial da órbita é de 600 km, a órbita é solar-síncrona, a inclinação é de aproximadamente 98 graus. Nesta órbita, o Mayak durará cerca de 25 dias.

Teste

Se você imagina a quantidade de trabalho necessária, junho parece uma data assustadoramente próxima. Você já conseguiu realizar muitos testes?
Esquematicamente, o plano de teste pode ser representado da seguinte maneira:

Os testes aprovados mostraram que os sistemas funcionam bem.
No protótipo, o mecanismo de abertura das nervuras é elaborado, agora a montagem do mecanismo de protótipo do conjunto do refletor solar está em andamento. Após estes testes, será possível proceder à fabricação de uma versão de voo do refletor solar.

Nas redes sociais, lembro-me, vi uma história instrutiva sobre como seu modelo de satélite não foi ativado nos testes estratosféricos devido a algum tipo de bug ofensivo. O que você está fazendo para garantir a confiabilidade?

Fotos dos testes estratosféricos

Sim, na época, nosso equipamento de telemetria e controle desligou e começou a reiniciar durante o voo; portanto, não foi emitido um comando para ativar o satélite. Ele pousou sem sequer começar a trabalhar. E para a confiabilidade do nosso satélite, planejamos fazer o seguinte:
Os componentes de energia, como os mais carregados no sistema de controle, são duplicados. Linhas de sinal e controles mecânicos (contatos do compartimento, tecla Iniciar) também são duplicados. O esquema lógico, em nossa opinião, é muito mais confiável e não requer duplicação ou outras medidas especiais para aumentar a confiabilidade.
A confiabilidade dos elementos não duplicados dos sistemas de satélite é garantida por seu programa de testes - primeiro testes em todo o sistema, depois complexos elétricos "na mesa", depois complexos elétricos no vácuo e depois vibrodinâmicos, com testes funcionais antes e depois da aplicação das cargas mecânicas.

Após a história com Phobos-Grunt, você involuntariamente começa a ter medo de partículas carregadas pesadas. E se atingir o seu sistema de gerenciamento não duplicado?
Fornecemos proteção de software contra o TZCh. Ao trabalhar com flash, a hora atual é gravada e, ao reiniciar, ocorre a transição para a última etapa gravada. Assim, um erro na execução do ciclograma de menos de 0,1 s pode ser introduzido, o que não é essencial para nossos propósitos. Não temos motores e sistemas de orientação, como no Phobos-Grunt.

Dinheiro

Em 2014, você conseguiu angariar 407.000 rublos através do financiamento coletivo. Para que eles foram?
Em suma, mais de cem mil foram submetidos a testes estratosféricos. Cinqüenta mil para produzir aquecedores. O resto são presentes para patrocinadores e a compra de ferramentas e materiais necessários. O relatório completo está disponível aqui .

E agora, há rumores de que você está coletando um milhão e meio. Para onde vai esse dinheiro?
As taxas atuais são a arrecadação de dinheiro para a fabricação de espécimes de voo por satélite, queremos fazer dois deles, para pagar pelos testes e, de fato, pelo lançamento orbital. Tudo como prêmios também está no orçamento.
Em larga escala, estão planejadas as seguintes despesas:

Produção de duas cópias de vôo da sonda Mayak 1,5 milhão de rublos,
Realização de testes vibrodinâmicos, 1,5 milhão de rublos,
Testes de vácuo térmico, 2,5 milhões de rublos,
Lançamento orbital de 2,8 milhões de rublos,
Despesas não técnicas (prêmios para patrocinadores, etc.) 0,7 milhão de rublos.

Se você puder economizar, gastaremos dinheiro em mineração adicional de ferro.

Conclusão

Pessoalmente, estou confuso pelo fato de a ISS estar voando há mais de 15 anos, pode ser observada regularmente e, pela minha própria experiência, suas observações são impressionantes. Como o Mayak será melhor?

Em primeiro lugar, o farol será mais brilhante.
Em segundo lugar, o “farol” será visível em toda a Terra, do Polo Norte ao Polo Sul.
Em terceiro lugar, o "Mayak" será feito pelas mãos de entusiastas, pessoas comuns que querem fazer exploração espacial. Este é o resultado mais importante para mim e para a equipe do projeto. Para que possamos mudar a atitude da sociedade em relação à exploração espacial. Podemos mostrar que a astronáutica é interessante, bonita, emocionante. Para fazer isso, você não precisa ter bilhões ou trabalhar em uma grande corporação. Amigos procurados, reunidos, lançaram o satélite em órbita. O primeiro satélite soviético fez aproximadamente a mesma coisa pela humanidade. Não equipado com equipamentos científicos, no entanto, ele foi capaz de inspirar muitos a estudar o espaço e forçou muitos países a iniciar a exploração do espaço. Esperamos um efeito semelhante em relação não aos países, mas aos entusiastas.

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Essas são tarefas científicas muito reais. Além disso, na minha opinião, o sistema de frenagem aerodinâmica também pode ter potencial comercial, já que agora é necessário ter um sistema de controle e sistema de propulsão a bordo para trazer um satélite da órbita, que é caro e complicado. Usando um design semelhante ao refletor solar Mayak, os satélites podem ser retirados da órbita muito mais fácil e mais barato. Além disso, ofertas semelhantes já chegaram a mim. Uma maneira simples e barata de reduzir os satélites da órbita, principalmente os pequenos, reduzirá significativamente o risco de formação de novos detritos espaciais.
Para os cientistas que estudam a atmosfera superior, o Mayak é útil por sua reação sensível à densidade do ar. Nos locais em que a densidade é maior, o satélite desacelera mais rapidamente e sua órbita diminui mais fortemente, e vice-versa. Assistindo seu vôo, você pode explorar a atmosfera superior. E, finalmente, o "Farol" pode servir como um objeto de referência para modelos para calcular a magnitude aparente.

Bem, em conclusão, vamos sonhar. Digamos que o Mayak foi lançado e funcionou com sucesso. O que você espera do projeto?

Eu ficaria feliz em entender que, graças ao projeto Mayak, equipes de pessoas apareceram na Rússia e no mundo que começaram a se envolver em astronáutica em sentido amplo: estudaram astronáutica, inclusive eu, para criar startups de espaço e foguetes, para filmar sobre espace bons filmes e escreva livros sobre ele e coisas do gênero. Para que o mundo tenha um pedido de exploração espacial. Se isso acontecer graças aos meus esforços, ficarei imensamente feliz.

Equipe Mayak no Geektimes:
Alexander Shaenko - 4110

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