ТУСУР научит космические спутники общаться между собой

Изучение космоса требует нетривиальных решений. Одно из них – эксперимент по созданию роя малоразмерных космических аппаратов (МКА). Первый его запуск может состояться уже в 2022 году. В качестве одного из соисполнителей Сколковского института науки и технологий, которому под патронажем РКК «Энергия» доверен этот амбициозный исследовательский проект, выступит Томский университет систем управления и радиоэлектроники. ТУСУРу предстоит разработать системы радиосвязи как МКА – Земля, так и МКА – МКА. И если связь с землёй так или иначе была обеспечена (хотя и односторонняя) даже на первом искусственном спутнике, запущенном в 1957 году, то задача по разработке связи между малыми космическими аппаратами решается впервые.

Планируется, что на первом этапе рой малоразмерных космических аппаратов будет состоять из четырёх небольших спутников, которые будут находиться на расстоянии около 1 тысячи километров друг от друга, при этом работая в команде. Далее планируется увеличить как количество аппаратов, так и расстояние между ними.

«На сегодняшний день мы подписали и согласовали техническое задание на разработку системы связи для роя МКА, составили график выполнения проекта, активная работа по которому начнётся к концу лета», – сообщил ректор ТУСУРа Виктор Рулевский.

Уже на первом этапе разработчикам предстоит решить непростую задачу. В миниатюрные размеры аппарата должны поместиться источник питания, достаточный для работы остальных систем, рентгеновские датчики для приёма излучения, навигационный блок (устройство для определения координат МКА в пространстве). ТУСУРу предстоит создать для роя МКА миниатюрную систему радиосвязи. В связи с тем, что небольшой размер аппарата не позволяет разместить систему поддержания температуры, которая должна отводить тепло, все элементы должны работать в широком температурном диапазоне: от – 60 до + 105 градусов Цельсия.

Самые высокие требования предъявляются к источнику питания и системам связи: если не будет связи между создаваемыми аппаратами, эксперимент можно считать несостоявшимся. При этом работа системы радиосвязи с наземным комплексом управления не должна зависеть от ориентации спутника.

«Система радиосвязи – это автономная многофункциональная система для возможности передачи управления и телеметрии в МКА. По надёжности она должна быть второй после источника питания. Если выйдут из строя основные системы, должна оставаться возможность передать аварийную информацию для того, чтобы понять причины выхода из строя», – отмечает директор НИИ РТС ТУСУРа Виталий Лебедев.

В случае с роем речь идёт о координированной системе из нескольких аппаратов, которая решает распределённые в пространстве задачи. Для этого нужна не только связь «земля – спутник», но и надёжная межспутниковая связь. Можно ли связать с землёй каждый МКА по отдельности? Да, но в случае, если один из аппаратов окажется над территорией другого государства, где нет наземных средств, связь может быть потеряна, а задачи надо решать. Поэтому МКА должны связываться между собой, ретранслировать информацию друг друга.

«Главная сложность напрямую связана с небольшими размерами аппаратов. Масса бортовой радиоаппаратуры не должна превышать 100 граммов, а энергопотребление – 5 ватт. Заданием предусмотрено, что антенны должны работать в УКВ-диапазоне длиной волны около 70 см. В случае с МКА размер антенны почти равен размеру аппарата. Однако миниатюрный размер спутника не позволяет предусмотреть полноценный механизм развёртывания. Это всё надо учитывать при разработке», – рассказывает Виталий Лебедев.

По словам Виктора Рулевского, в дальнейшем в рамках выполнения проекта ТУСУР планирует также подключиться к разработке систем электроснабжения МКА, созданию систем для предстартовой диагностики, пультов управления и слежения за космическими аппаратами.

Перспективы космического «роя» огромны. МКА, которые способны обмениваться данными между собой, могут выполнять функции распределённых систем мониторинга Земли и космоса, быть инструментом для исследования космоса, служить для расширения возможности технологий коммуникации и решения множества других задач, где требуется синхронная работа нескольких аппаратов, разнесённых на несколько тысяч километров.