Главные звезды: как студенты помогают развивать космическую отрасль

Талантливые специалисты меняют жизнь не только на нашей планете, но и за ее пределами! А чтобы космические инженеры добивались все большего, улучшается их подготовка. Например, федеральный проект «Кадры для космоса» поддерживает студенческие и даже школьные инициативы, связанные с проектированием, сборкой и тестированием космической техники. Молодые конструкторы проходят все этапы разработки: от предложения идеи до запуска готового устройства на орбиту. За один только 2026 год по федпроекту так планируют создать 40 малых космических аппаратов (МКА) для самых разных целей.

Рассказываем, какие спутники изобретают студенты в Рязани, Самаре и Томске и других регионах страны.

В 2026 году по федпроекту намерены запустить в общей сложности 40 программ дополнительного образования. Как ожидается, они охватят более 20 тыс. студентов, преподавателей и научных сотрудников.

«Важность работы с инженерными кадрами прослеживается во всех аспектах государственной политики, — отмечает Мария Прасолова, первый замруководителя центра реализации федпроекта, учрежденного в Минобрнауки. — Федеральный проект дал студентам со всей страны возможность не просто изучать космос, а своими руками разрабатывать и запускать реальные аппараты, получая опыт, аналогичный нескольким годам работы на предприятиях отрасли. В этом году разработка малых космических аппаратов ведется на базе 19 университетов и научных организаций».

Стандарт МКА — так называемые кубсаты (от английской аббревиатуры CubeSat, то есть буквально «спутник-куб‎»). ‎Базовые модели совсем небольшие, со стороной всего 10 см. Это позволяет без труда брать их на борт больших ракет, добавляя к другим грузам, которые в любом случае планируют доставить на орбиту.

Малые аппараты, создание которых доверяют молодым будущим инженерам, — не просто учебные модели. После запуска они приносят реальную пользу: обеспечивают устойчивую связь в районах без сотовых вышек и безопасность морских перевозок, помогают точнее прогнозировать погоду, предсказывать опасные природные явления, отслеживать состояние окружающей среды в океане.

Кроме того, малые аппараты подходят для физических экспериментов, связанных с работой радиоэлектроники, и тестирования новых технических решений. Впоследствии наработанный опыт используют, например, чтобы сделать систему навигации на смартфонах более точной.

В Рязанском государственном радиотехническом университете еще в 2014 году установили станцию, с помощью которой можно обмениваться информацией с кубсатами. Оборудование позволяет управлять ими, отслеживать их траекторию и состояние бортовых систем, ‎принимать данные с орбиты.

В этом году группа из 19 студентов с факультетов вычислительной техники, радиотехники и электроники университета начала разработку нового, третьего аппарата из серии «Циолковский-Рязань». Это часть всероссийского Научно-образовательного проекта Space-π, который развивается с 2020 года по инициативе Фонда содействия инновациям. Идея в том, чтобы объединить талантливых школьников, студентов и профессиональных специалистов и совместно сформировать флотилию из 100 кубсатов. С этого года Space-π стал частью федпроекта «Кадры для космоса‎»‎.

К началу 2026 года по проекту на орбиту полетели уже 66 устройств, с их помощью реализуют самые разнообразные эксперименты. Например, в одном из спутников в космос отправили четыре ростка сирени, чтобы изучить, как они перенесут невесомость. А другой аппарат использовали для управления отечественными «‎умными»‎ устройствами в труднодоступных районах, где слабо развита наземная инфраструктура связи.

Первые два спутника «‎Циолковский-Рязань», разработанные в Рязанском государственном радиотехническом университете, запустили с МКС в 2022 году. Их применяли для калибровки ‎чувствительности радиотелескопов Пущинской радиоастрономической обсерватории. Выполнив свою миссию, МКА сошли с орбиты.

Третий аппарат тоже рассчитан на работу в паре с пущинскими телескопами. Этот спутник будет больше и сложнее своих предшественников. Планируется, что он поможет оперативно отслеживать солнечную активность и лучше прогнозировать геомагнитные бури. Это важно для защиты наземных систем связи и устройств. А еще данные используют для проектирования в Пущине новой обсерватории и радиотелескопа.

Как ожидается, в космос «‎Циолковский-Рязань-3» выведут во второй половине 2027 года.

В Самарском университете имени Королева студенты и их наставники разрабатывают сразу несколько космических аппаратов. 

Первый проект — наноспутник «‎‎СамСат-Королевец»‎ на базе собственной универсальной платформы, созданной в вузе ранее. Все бортовые системы будут не только придуманы, но и изготовлены в университетском Центре наноспутниковых технологий. Тестировать аппарат перед запуском станут в Центре испытаний и опытной отработки наноспутников. Он тоже действует на базе межвузовской кафедры космических исследований.

Первый наноспутник типа «‎СамСат» — ‎‎SamSat-ION — был запущен с космодрома Восточный по программе «УниверСат-2023» Госкорпорации «Роскосмос» в июне 2023 года. Аппарат создан для исследования верхних слоев атмосферы, магнитного поля Земли, а также отработки ряда технологических задач, например, тестирования в полете датчика параметров плазмы.

Будущий «‎‎СамСат-Королевец» задумывают иным. Его тоже оснастят приемником для зондирования ионосферы, но сбор данных об атмосфере — не основная задача. Новый спутник ‎послужит для развития технологий в сфере радионавигации и связи, дистанционного зондирования Земли. В частности, этот МКА намерены использовать для мониторинга Северного морского пути и Арктической зоны.

Планируется, что система зондирования будет включать элементы искусственного интеллекта. «‎Умные» алгоритмы ‎помогут сразу отбраковывать снимки Земли и предварительно анализировать лучшие сразу на борту МКА.

Второй текущий проект университета — разработка группы из восьми сверхмалых аппаратов. Размеры каждого МКА составят 49×49×96 мм. Все бортовые системы: аккумуляторы, датчики, приемники, передатчики, вычислительные модули придется компоновать максимально плотно. Для этого печатную плату, на которой их уместят, сделают восьмислойной.

Все восемь мини-аппаратов запустят одновременно, чтобы отрабатывать движение относительно друг друга, межспутниковое взаимодействие, протестировать системы ориентации и стабилизации. Примечательно, что у этих МКА не предусмотрено двигателей. Управлять их скоростью будут, изменяя внешнюю форму. Став менее обтекаемым, устройство начнет тормозить за счет сопротивления воздуха в верхних слоях атмосферы.

Дополнительной миссией во время полета будет высокоточная синхронизация бортовых часов. Для этого используют сигналы глобальных навигационных систем (GNSS). А еще с помощью спутников сделают обзорную фотосъемку Земли.

Запустить все МКА, которые сейчас разрабатывают в Самарском университете по федпроекту, планируют в 2027 году. Группу из восьми мини-спутников выведут на орбиту с помощью отдельного малого аппарата-носителя.

В Томском государственном университете систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР) идет работа над кубсатом с интеллектуальной системой электропитания нового поколения. Проект реализуют на базе НИИ Космических технологий ТУСУРа.

Аппарат создает междисциплинарная команда из студентов, аспирантов и молодых ученых университета. Руководят разработкой опытные наставники, в том числе для консультаций привлекают экспертов из компаний-партнеров ТУСУРа. Среди них представители компании «Геоскан», научно-производственного центра «Полюс», предприятия «Информационные спутниковые системы имени академика М. Ф. Решетнева». «Геоскан» — ведущий производитель беспилотников, «‎Полюс» специализируется на ‎наукоемком бортовом и наземном электротехническом оборудовании, а АО «‎Решетнев» — на ‎аппаратах для связи, телевещания, ретрансляции, навигации и геодезии.

«‎Широкая кооперация гарантирует практическую значимость результатов, их соответствие актуальным производственным задачам и востребованность в реальном секторе экономики», — подчеркивает директор НИИ Космических технологий ТУСУРа Максим Сухоруков.‎

Параллельно с работой над спутником участники команды проходят дополнительную образовательную программу «Системная инженерия наноспутников». После окончания курса им выдадут удостоверения о повышении квалификации.

Отметим, что в ноябре 2024-го на орбиту уже выводили МКА, созданный в ТУСУРе. За полтора года с его помощью провели немало тестов. Например, был протестирован режим слежения за определенной точкой на поверхности Земли. В течение сеанса связи устройство удерживало камеру, направленной на указанное место.

Сегодня МКА способны выполнять задачи, которые раньше были доступны только тяжелым спутникам. Все благодаря развитию электроники. Современное миниатюрное оборудование открывает перед инженерами и исследователями новые возможности.

К 2030 году по национальному проекту «‎Космос», в который входит федпроект «‎Кадры для космоса», планируется вывести на орбиту в общей сложности 1,2 ‎‎тыс. аппаратов. Как ожидается, ежегодно в стране будут производить до 250 спутников.

Программы, позволяющие привлечь к подобным проектам школьников и студентов, сыграют немалую роль в достижении этих целей. Для молодых людей это станет дополнительной возможностью реализовать свой творческий и научный потенциал. А для страны — сохранить одну из лидирующих позиций в международной гонке космических технологий.

Всего при участии молодых людей к 2036 году планируется разработать более 400 спутников. Из них 176 проектов будут школьными, а остальные 184 — студенческими.