На смену большим спутникам приходят их малые формы. В студенческом конструкторском бюро «ОмГТУ-Полёт, малое КБ» создают двигательные установки для малых космических аппаратов.
От «Татьяны» до микродвигателей
Это студенческое конструкторское бюро (СКБ) появилось в 2004 году на базе ПО «Полёт». Идея создателей, а ими выступили генеральный директор завода и ректор ОмГТУ, была проста – приблизить процесс обучения на кафедре «Авиа- и ракетостроения» к реальным производственным условиям. Конечно, в СКБ занимались не все студенты, а только те, у кого, как говорится, глаза горели.
Сначала СКБ участвовало в создании научно-образовательных малых космических аппаратов – к примеру, аппаратов серии «Можаец», университетских микроспутников «Университетский-Татьяна», «Угатусат». С 2006 года в СКБ начали создавать специальные двигательные установки с электротермическими микродвигателями.
Почему это оказалось важным и нужным и в итоге вылилось в отдельное направление научно-практической деятельности СКБ?
— Сегодня для малых космических аппаратов практически нет корректирующих двигательных установок, которые отвечали бы полностью техническим требованиям самого аппарата, в первую очередь по энергопотреблению, и обеспечивали его эффективность, – рассказывает один из создателей микродвигателей преподаватель ОмГТУ Виктор Блинов. — Они должны потреблять не сотни ватт или киловатт, как это происходит на «больших» спутниках, а иметь энергопотребление на уровне стандартной лампочки накаливания. Например, созданный с участием СКБ аммиачный микродвигатель потребляет до 60 ватт. При этом спутники малой массы с таким микродвигателем успешно работают в космическом пространстве и решают задачи по орбитальному маневрированию. Так что для малых космических аппаратов настоящее и будущее за низковаттными микродвигателями.
Двигательная установка для малых космических аппаратов,
созданная в СКБ «ОмГТУ-Полёт, малое КБ».
Что такое двигательная установка?
Микродвигатель, который внешне представляет из себя небольшой цилиндрический стержень, является частью двигательной установки, в состав которой входят топливный бак для хранения и выдачи жидкого аммиака и автоматика, обеспечивающая предварительную газификацию аммиака и подачу его в микродвигатель под заданным давлением. В микродвигателе газообразный аммиак разогревается до высоких температур и, истекая через газовод с реактивным соплом, создаёт удельный импульс тяги, величина которого и определяет эффективность микродвигателя.
Электротермический микродвигатель с испарителем.
От 400 граммов до 4 килограммов и более – таков запас топлива на омских малых космических аппаратах. В СКБ используют в качестве топлива аммиак. Разработчики признаются, что токсичность – существенный недостаток аммиака, но зато по энергетическим характеристикам он самый эффективный.
— Когда говоришь своим собеседникам, далёким от нашей сферы деятельности, про «двигатель в спутниках», то все представляют себе нечто большое, видимо, сопоставляя его с двигателем автомобиля, – объясняет сложные вещи Виктор Блинов. — Но это не совсем так – он маленький, а его тяга (сила, которая вырабатывается двигателем) не превышает трёх граммов. Можно и больше, например, по имеющейся информации, в Украине создают пятиграммовый микродвигатель. Мы же, наоборот, для наноспутников (массой до 10 кг) пошли на уменьшение этого параметра – в настоящее время создаём микродвигатель, тяга которого составит всего один грамм.
По словам разработчиков, столь малые цифры объяснить очень легко – спутники весят относительно немного, возможности системы ориентации и стабилизации их ограничены, поэтому и микродвигатели им требуются с малой тягой.
Чёткой классификации малых космических аппаратов в мире не существует: к этому классу относят аппараты весом от 500 граммов до тонны, но есть мнение, что к малым спутникам стоит относить спутники немного другой массы – от одного до 500 килограммов. Между прочим, первый космический спутник также относился к классу малых космических аппаратов. Все малые космические аппараты условно можно разделить на следующие виды:
• пикоспутники – массой до одного килограмма;
• наноспутники – массой от 1 до 10 кг;
• микроспутники – массой от 10 до 100 кг;
• мини-спутники – массой от 100 до 500 кг.
Студенческие разработки
Несмотря на то что омичи нашли свою нишу в производстве микродвигателей для малых спутников, пробиваться на рынок пока очень сложно. Во-первых, не одни они занимаются подобными разработками – есть другие соответствующие научно-производственные проекты в России. Во-вторых, не сдают свои позиции и те, кто занимается разработками для больших спутников.
Известно, что во всём мире на данный момент создано более 800 малых космических аппаратов. Многие из них принадлежат «перу» именно студентов – сейчас за рубежом идёт волна студенческих разработок спутников массой от 1 до 10 килограммов. Их изготовление заказывают университетам разные ведомства.
О поддержке студенческих разработок малых космических аппаратов заявил и наш Роскосмос – он готов поддерживать любые космические разработки и обеспечивать запуск космических аппаратов, которые будут создаваться в стенах вуза. В России сегодня малые космические аппараты производятся, но в недостаточном для решения научных и образовательных задач количествах.
Сфера использования малых космических аппаратов довольно широка. Например, их могут применять и для зондирования поверхности земли, и для изучения космического пространства.
Виктор Блинов:
— Промышленность и вуз – я не отрываю эти два понятия друг от друга, когда речь идёт о подготовке специалистов и решении научных и технических проблем. Должно осуществляться взаимовыгодное сотрудничество между промышленными предприятиями и вузами. Так было в недавнее время, когда институты работали в тесном контакте с промышленными предприятиями при решении актуальных научно-технических задач. В настоящее время в РФ есть примеры положительного сотрудничества предприятий, занимающихся космической тематикой, с вузами, и этот опыт нужно использовать.
Лаборатория
После нескольких лет успешной работы СКБ на территории «Полёта» в ОмГТУ приняли решение создать ещё и лабораторию в стенах уже самого университета. Лаборатория «Двигательные установки микротяги малых космических аппаратов» начала работать с весны этого года, но пока, к сожалению, не укомплектована оборудованием.
— К концу этого года нам наконец-то поставят оборудование, и мы сможем развить реальную деятельность, – рассказывает руководитель лаборатории Игорь Вавилов.
Игорь Сергеевич Вавилов,
руководитель научно-исследовательской лаборатории
«Двигательные установки микротяги малых космических аппаратов».
Игорь Вавилов – один из тех студентов бывшего аэрокосмического факультета ОмГТУ, у которых глаза горят и которые с детства грезили о космосе. И хотя он не работал в СКБ, согласился поднимать лабораторию с нуля.
Научным руководителем станет уже упоминавшийся Виктор Николаевич Блинов. В лаборатории продолжат заниматься усовершенствованием микродвигателей для малых космических аппаратов. Уровень специалистов в лаборатории будет такой же высокий, как и в СКБ – сюда будут привлекать не только студентов магистратуры, но и аспирантов.
Самым главным оборудованием лаборатории станет вакуумная камера, которая обеспечит условия проведения экспериментов микродвигателей, близкие к реальным.
— Спутники же работают в космосе, где нет воздуха. На начальном этапе мы, конечно, можем отработать всё и на столе, но потом нужно подтвердить жизнеспособность разработки в условиях, близких к космическим, – объясняет Игорь Вавилов.
——— • ———
Татьяна Белоусова
2013, Омск
Фото:
Ирина Губарева
Памятник конструкторам первого искусственного спутника Земли
(Скульптор: С. Я. Ковнер. Архитектор: В. Н. Карцев. 1958).
Установлен в Москве к годовщине запуска на орбиту (4 октября 1957 г.)
космического аппарата «Спутник-1».
Надпись на постаменте:
«Создателям первого спутника Земли. 1957 год».
Материалы сайта могут содержать информацию, не подлежащую просмотру
начало статьи