Космические технологии

Современная космонавтика решает в основном прикладные задачи: фотографирует Землю из космоса, обеспечивает навигацию и связь. Однако и романтика освоения других планет, на время отошедшая на второй план, сегодня вновь будоражит умы и становится мощным трендом, объединяющим человечество.

Пилотируемые экспедиции на Луну и на Марс — дела уже ближайшего будущего. Космос становится все ближе к нам благодаря уникальным исследованиям и новым технологиям. Огромное количество исследователей и инженеров работают над созданием новых материалов для космоса, производством компонентов спутников на орбите, разрабатывают интеллектуальные алгоритмы управления группами космических аппаратов и их автоматического обслуживания, ищут методы борьбы с космическим мусором, предлагают новые сервисы на основе результатов космической деятельности — космических снимков, навигации и связи.

Что же могут сделать школьники в этой высокотехнологичной области? На самом деле многое. Создать небольшую спутниковую систему сегодня довольно просто. Школьники и студенты по всему миру запускают собственные спутники-кубсаты, принимают сигналы из космоса, делают приложения, анализирующие реальные космические снимки, и многое другое.

Отдельным ресурсом для школьных проектов может стать Международная космическая станция, которая регулярно принимает эксперименты от научных и образовательных организаций. На Земле школьники планируют научное исследование, оборудование для которого доставляется на орбиту с одним из грузовых кораблей. Проводят эксперимент уже космонавты.

1. Создание универсальной многоразовой посадочной опоры для обеспечения мягкой посадки перспективных космических аппаратов
2. Разработка посадочной платформы и мобильных робототехнических средств с целью создания задела для полномасштабного исследования Луны
3. Универсальная платформа наведения исследовательской аппаратуры МКС
4. Транспортно-Пусковые Контейнеры (ТПК) «КосмоЛаб» для Малых Космических Аппаратов (МКА) типа КубСат
5. Исследование возможности создания космической системы для обнаружения и измерения характеристик потенциально опасных малозаметных космических объектов

Описание проектов
(проекты могут быть изменены и дополнены)

1. Создание универсальной многоразовой посадочной опоры для обеспечения мягкой посадки перспективных космических аппаратов

Руководители проекта: Щеглов Д.К., Фёдоров Д.А.

Аннотация: Проект предполагает решение полного комплекса инженерно-технических задач, позволяющих в результате получить готовое техническое решение и обосновать его работоспособность. Работа будет вестись по трем взаимосвязанным направлениям, предполагающим гибкую и скоординированную работу в коллективе. Работая по программе проекта, участник сможет выбрать одну из следующих ролей:

1. Инженер-конструктор, который продумает общий принцип работы предлагаемой посадочной опоры, сформирует ее облик и создаст подробную 3D-модель.
2. Инженер-расчетчик, который проведет расчеты динамики посадки и выберет оптимальный тип энергопоглощающей системы, а также проверит предлагаемую конструкцию посадочной опоры на прочность.
3. Инженер-технолог, который продумает особенности процесса изготовления конструкции, проведет экспериментальное исследование энергопоглотителей и спроектирует стенд для модельной отработки мягкой посадки космического аппарата.
4. Менеджер проекта, который вникнет во все тонкости работы каждого из своих товарищей, поможет сделать их работу продуктивной и слаженной, выступит экспертом и критиком идей, а также создаст яркие и красивые презентации, которые помогут каждому как можно лучше рассказать о своей работе.

Партнер проекта: АО «Концерн воздушно-космической обороны «Алмаз – Антей»

2. Разработка посадочной платформы и мобильных робототехнических средств с целью создания задела для полномасштабного исследования Луны

Руководители проекта: Косенкова А.В., Дёмин Д.С.

Аннотация:  Современное состояние рассматриваемой тематики характеризуется наметившимся разрывом между положением России и зарубежных стран в создании планетоходов и, в частности, луноходов. Так, зарубежными странами (США, Китай, Евросоюз) реализованы и в настоящий момент реализуются несколько миссий, связанных с марсоходами и луноходами, тогда как последний запуск лунохода в России состоялся в 1973 г. В то же время все эти годы в России не прекращались научно-технические и опытно-конструкторские работы, связанные с планетоходной тематикой. Кроме того, ФКП России 2015–2025 гг. предполагает создание ряда космических аппаратов для проведения углубленных исследований Луны, а также создание необходимого задела для полномасштабного исследования Луны после 2025 года и осуществление к 2030 году высадки человека на Луну. В рамках данного проекта на смене предполагается проектирование посадочной платформы для исследования Луны, а также разработка работающих прототипов мобильной платформы (планетохода/ровера): исследовательского и транспортного. Для этого необходимо будет проработать проектные облики посадочной платформы и луноходов, провести требуемые проектные расчеты, разработать программы для выполнения планетоходами целевой задачи и провести испытания.  Проведение испытаний — тестирование на условном полигоне с имитацией лунного грунта и проверка разработанных алгоритмов. Имитатор лунного грунта представляет собой песчаный грунт (по ГОСТ 25100-2011), который равномерно распределяется по площади демонстрационной площадки, на которой также располагаются препятствия различной конфигурации — большие камни до 20 штук.   

Партнеры проекта: Государственная корпорация по космической деятельности «Роскосмос», акционерное общество «Научно-производственное объединение иени С.А.Лавочкина»

3. Универсальная платформа наведения исследовательской аппаратуры МКС

Руководители проекта: Есаков А.М., Рассказов И.В., Кузьмин А.В.

Аннотация: Одним из наиболее значимых с точки зрения научно-технологического развития Российской Федерации больших вызов является необходимость эффективного освоения и использования космического пространства, в частности с целью разведки, контроля и сохранения природных богатств страны. В настоящее время на российском сегменте МКС используются различные типы аппаратуры (спектрометры, камеры и др.) для исследования Земли из космоса. При этом наведение аппаратуры на исследуемый объект обеспечивается вручную космонавтом либо автоматически с помощью специальных устройств наведения, совместимых с определенным типом аппаратуры. Применение универсальной платформы наведения позволит сократить затраты времени экипажа и упростит разработку новых образцов аппаратуры. 

В процессе работы над проектом участникам предстоит изучить состав имеющейся на станции исследовательской аппаратуры, придумать оптимальную конструкцию платформы наведения, разработать программные и механические интерфейсы сопряжения платформы наведения с исследовательской аппаратурой и служебными системами МКС.

Партнеры проекта: Государственная корпорация по космической деятельности «Роскосмос», публичное акционерное общество «Ракетно-космическая корпорация «Энергия» имени С.П.Королева»

4. Транспортно-Пусковые Контейнеры (ТПК) «КосмоЛаб» для Малых Космических Аппаратов (МКА) типа КубСат

Руководитель проекта: Яковлев А.В.

Аннотация: Транспортно-Пусковые Контейнеры (ТПК) «КосмоЛаб» предназначены для размещения Малых Космических Аппаратов (МКА) типа КубСат типоразмеров от 1U до 16U. ТПК с КубСат устанавливаются на Разгонный Блок (РБ), являющийся верхней ступенью Ракеты Носителя (РН). После старта РН при достижении РБ требуемой орбиты он подает команду на Блок Управления (БУ) ТПК, который обеспечивает выполнение циклограммы кластерного запуска последовательно открывая нужные слоты и запуская соответствующие КубСат. Также БУ обеспечивает согласование электрических интерфейсов РБ-БУ-ТПК.

Участники будут проектировать детали ТПК в CAD-системе, программировать станок ЧПУ, изготовлять их, собирать ТПК и проводитьего испытания, программировать БУ, интегрировать КубСат в ТПК и «запускать» их в КОСМОС (термобарокамера). 

Возможно использование изготовляемого ТПК «КосмоЛаб» для тестовых испытаний (вибро, термо, климатика) КубСат по партнерским программам «Сириуса». Возможно использование специализированного измерительного стенда «КосмоЛаб» (имитация невесомости за счет противовесной системы обезвешивания ГММ КубСат) для практического измерения параметров (линейная и угловая скорости) выхода КубСат из слота ТПК, сравнения расчетного и фактического значений.

Партнеры проекта: Общество с ограниченной ответственностью «КосмоЛаб», федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный технический университет имени Н.Э.Баумана (национальный исследовательский университет)», общество с ограниченной ответственностью«Нейро-мастер»

5. Исследование возможности создания космической системы для обнаружения и измерения характеристик потенциально опасных малозаметных космических объектов

Руководитель проекта: Мозгов К.С.

Аннотация: Мониторинг небесных тел, представляющих потенциальную опасность при столкновении с Землей и с космическими аппаратами, является важнейшей практической задачей. Зарегистрирована лишь малая часть объектов, относящихся по характеру угрозы для Земли к астероидно-кометной опасности. Актуальной для этого класса угроз является задача обнаружения малых небесных тел размером 50–100 м на расстоянии до 10 млн. км от Земли, имеющих высокую вероятность столкновения с Землей. Другой класс небесных тел, представляющих потенциальную угрозу — это космический мусор.

Существующие оптико-электронные системы контроля космического пространства осуществляют наблюдение объектов в отраженном свете Солнца. Для обнаружения объектов размером около 150 м на расстоянии порядка 10 млн км требуются телескопы с проницающей способностью не ниже 22m. Такие телескопы имеют большие размеры, небольшое поле зрения и высокую стоимость.

Проект носит исследовательский характер. В процессе работы предлагается найти обоснованные варианты создания космической системы обнаружения и измерения характеристик потенциально опасных малозаметных космических объектов, в том числе приближающихся со стороны Солнца, а также объектов, относящихся к космическому мусору. Космическая система должна дополнять возможности существующих наземных оптико-электронных систем контроля космического пространства.

Партнеры проекта: Государственная корпорация по космической деятельности «Роскосмос», акционерное общество «Научно-производственная корпорация «Системы прецизионного приборостроения»