20 июля 2017

 $59.07€67.83

18+

4785445

Сколково сориентирует по звездам

Сколковский резидент разработает чувствительные звездные датчики

Фотография: «Газета.Ru»

Что мешает запускать миниатюрные спутники, и как можно было спасти утонувший аппарат «Фобос-Грунт», рассказывают участники сколковского проекта из Государственного астрономического института МГУ имени Ломоносова.


О проекте создания миниатюрных звездных датчиков, которые призваны ориентировать в космосе новое поколение миниатюрных спутников, рассказывают руководители компании-резидента Сколкова «Азмерит», сотрудники Государственного астрономического института имени Штернберга МГУ, к.ф.м.н. Марат Абубекеров и д.ф.м.н. Михаил Прохоров.

--Как родилась идея вашего проекта?

М.А.: Идея родилась в ходе работы над проектом космического эксперимента «Лира-Б». В рамках этого проекта планируется с борта МКС с помощью небольшого полуметрового телескопа (а больший инструмент на МКС не пронести) провести обзор 400 млн. звезд до 16 звездной величины на всем небе в 10 фотометрических полосах. Основная особенность этого обзора – очень высокая точность измерений. Такого звездного каталога в распоряжении человечества никогда не было. Так что миниатюрный звездный датчик можно назвать потомком мозгового штурма проекта «Лира-Б» – требовалось придумать миниатюрное устройство с широким полем зрения для грубого наведения телескопа. Позже выяснилось, что на рынке нано- и микроспутников существует острая необходимость в подобных устройствах. Прибор стали разрабатывать и довели до эскизного проекта. Поскольку университет не является производственным центром, то для создания звездного датчика «в железе» сотрудники Лаборатории космических проектов Государственного астрономического института имени Штернберга МГУ подали этот проект в фонд «Сколково». Мы успешно прошли их экспертизу – достаточно жесткую. Так появилась инновационная был компания Азмерит – резидент космического кластера «Сколково».

— Кто может быть заказчиком и потребителем такого устройства? -

М.А.: В 1999 году Калифорнийским политехническим и Стэнфордским университетами, чтобы упростить создание малых спутников была разработана спецификация CubeSat, которая стандартизовала технологию производства малых космических аппаратов. Данная спецификация собирает любой космический аппарат из кубиков. Размер кубика 10см x10см x10 см, вес – примерно 1 кг. Эта технология напоминает конструктор «Лего» – университет может собрать свой CubeSat – выбрать корпус из 1, 2, 3 или более «кубиков» и наполнить его стандартными компонентами – солнечными батареями, передатчиками, камерами и т.д., а затем запустить его. Преимущество малого спутника – дешевизна. Малые космические аппараты или образованные из них «созвездия» (спутниковые группировки) могут успешно заменять работу больших КА и справляться с поставленными задачами. Но возникает проблема пространственной ориентации подобных микро– нано– и пико-спутников. Стандартный звездный датчик (неотъемлемая часть любого космического аппарата со времен Гагарина) имеет размер с трехлитровую банку, то есть он больше одного, а то и двух элементов CubeSat. Для миниатюрных спутников требуются и миниатюрные звездные датчики. Компания Азмерит разрабатывает именно такое устройство, отвечающее современным реалиям и тенденциям космической отрасли – постепенной заменой дорогостоящих КА больших размеров, на аналогичные по функционалу нано- и микроспутники или их «созвездия».

— Есть ли конкурирующие решения на рынке миниатюрных ЗД?

М.А.: В России на данный момент нет. Компания Азмерит – первая российская компания, разработавшая миниатюрный ЗД. В мире есть (нам известны) четыре компании, которые предлагают действительно миниатюрные звездные датчики, т.е. с размерами не больше 5-6 см и весом меньше 100 г. Стоимость западных аналогов колеблется от 2 до 3 млн. руб. Стоимость миниатюрного звездного датчика компании Азмерит будет около 1 млн. руб. Причем вопрос надежности западных решений остается открытым. Так, например, при испытаниях на вибростенде такого миниатюрного звездного датчика для спутника одного из российских университетов у него разъюстировалась оптика. Следует подчеркнуть, что ни один из западных миниатюрных ЗД еще не был в космосе, т.е. не прошел летных испытаний. Так что компания Азмерит надеется продолжить традицию лесковского Левши и «утереть нос» западным аналогам.

Особенностью ЗД фирмы Азмерит является более высокая точность определения ориентации, чем у аналогов. Мы ожидаем, что точность его измерений будет не хуже 10 угловых секунд. Если удастся повысить ее еще в 2-3 раза, то он по точности догонит своих «больших братьев» и тогда можно будет ставить вопрос об установке такого микродатчика не все спутники.

— Как устроен звездный датчик?

М.А.: Звездный датчик – это цифровой фотоаппарат специального назначения. Он фотографирует участки неба со звездами, а затем сам производит обработку получившегося кадра – выделяет звезды и сравнивает сфотографированное «созвездие» с каталогом звезд, хранящемся в его памяти. Если в кадр попадают 4-5 звезд, то их конфигурация уникальна, процессор ЗД перебирает бортовой каталог звезд, чтобы найти такую же конфигурацию. А когда такая конфигурация звезд найдена, можно определить направление оптической оси звездного датчика и ориентацию кадра. Эти данные передаются в блок управления КА.

Бортовой звездный каталог нашего датчика содержит примерно 2500 звезд до 5 звездной величины. Определение ориентации направления оптической оси выполняется с частотой 10 Гц, что позволяет устанавливать миниатюрный ЗД на быстро маневрирующие аппараты. При этом звездный датчик полностью автономен – от КА он получает только электричество.

— На какой элементной базе основан прибор?

М.А.: Помимо всего прочего, уникальность нашего миниатюрного звездного датчика заключается в том, что он реализуется полностью на российских комплектующих. В датчике АЗДК-1 нет ни одного элемента, который бы выпускался за рубежом, даже электроники.

Однако создание следующей модификации звездного датчика может потребовать зарубежного участия. Мы планируем создать единый кристалл, в котором будут слиты воедино ПЗУ, ОЗУ, светочувствительная матрица и первичная обработка изображения. Это позволит уменьшить габариты звездного датчика, упростить его производство и создать линейку принципиально новых продуктов в области космического приборостроения.

— Кто-нибудь уже заинтересовался вашими датчиками?

М.А.: Компания Азмерит анонсировала свою разработку на авиакосмическом салоне МАКС-2013. Разработка вызвала колоссальный интерес. АЗДК-1 интересен университетам, готовящим к запуску спутники, российским и западным компаниям, занимающимся разработкой нано- и микроспутников. Особый интерес проявили компании Юго-Восточной Азии: Китая, Индии, Малайзии. Ряд компаний готов был закупить АЗДК-1, но к сожалению АЗДК-1 на данный момент существует лишь в виде модели. Например, сейчас активно ведутся переговоры с малазийской компанией ATSB, которая хочет выступить эксклюзивным дилером АЗДК-1 в Юго-Восточном регионе.

— Когда АЗДК-1 можно ожидать на рынке?

М.А.: Компания Азмерит — резидент фонда Сколково и, пользуясь правом резидента, подает на грант Фонда Сколково. При положительном решении вопроса, экспериментальные образцы датчика появятся через 9–12 месяцев. Далее последуют наземные испытания и, наконец, летные. Через год–полтора можно ждать выхода АЗДК-1 на рынок.

— Утверждают, что авария с «Фобос-Грунтом» вызвана тем, что аппарат неправильно закрутился. Ваш датчик смог бы помочь в этой ситуации?

М.П.: Нет полной уверенности, что с «Фобос-Грунтом» произошло именно это. Поскольку наш миниатюрный датчик АЗДК-1 обладает достаточно широким полем зрения и делает 10 кадров в секунду, то он достаточно устойчив к вращению. Он бы смог нормально функционировать при скорости вращения в 10, а возможно и в 20 градусов в секунду. Если «Фобос-Грунт» крутился бы быстрее, АЗДК-1 не помог бы. Но мы знаем как модифицировать этот датчик и алгоритмы, чтобы он смог работать при скоростях вращения до 100 градусов в секунду. При такой высокой скорости точность определения ориентации существенно понизится, но датчик будет работать. Важно, что при медленном вращении модифицированный датчик будет работать с такой же точностью, что и АЗДК-1.

Но датчик только сообщает, что космический аппарат закрутился. Решение о принятии каких-либо мер для остановки вращения принимает аппарат, но для этого в него надо заложить некий интеллект. А этого в соответствии с традициями нашей космонавтики очень не любят. Чем больше интеллекта вы закладываете в прибор, тем неожиданней он может себя повести. Но, если бы система управления «имела право» что-то самостоятельно предпринимать в явно аварийной ситуации, а на борту стоял бы наш маленький датчик, то возможно «Фобос-Грунт» выжил бы.

  • Livejournal

Уважаемые читатели! В связи с последними изменениями в российском законодательстве на сайте «Газеты.Ru» временно вводится премодерация комментариев.

Новости СМИ2
Новости СМИ2
Новости net.finam.ru