Космический «кубик» сражается с магнитным полем

Руководитель проекта эстонского спутника Март Ноорма доволен итогами первого года работы EstCube. За спиной у Ноорма антенна, посредством которой поддерживается связь со спутником. Фото: Маргус Ансу

Первый эстонский спутник EstCube-1 отметил 7 мая свою первую годовщину на орбите. Год назад для Эстонии началась космическая эра.

К концу первого года в космосе эстонский спутник EstCube-1 стал значительно мудрее, – отмечают члены команды наземного управления «кубиком». Шаг за шагом они приближаются к главному эксперименту.

«Мы наконец поняли, как ведет себя спутник и можем им управлять», – подвел итого первого года работы космического кубика руководитель проекта Март Ноорма.

Хотя эта констатация звучит не самым впечатляющим образом, оттачивание взаимопонимания потребовало сотни рабочих часов. Благодаря тому, что и сам спутник отныне в любой момент точно знает, где он находится и чем занимается, две недели назад стало возможным сделать из космоса фотоснимок Эстонии. В последние месяцы поймать Эстонию в объектив было непросто отнюдь не по причине ограниченных возможностей самого спутника, но в силу скрывавших нас облаков.

К счастью, весна разогнала тучи, и 7 мая команда, управляющая EstCube, получила возможность представить космические виды Эстонии на торжественной пресс-конференции, посвященной годовщине запуска спутника, в Таллиннской телебашне. В ходе мероприятия члены команды рассказали о проделанной за год работе.

Этот год был отмечен множеством наград, в том числе и присвоением Марту Ноорма титула Человека года по версии Postimees. Команде спутника не удается провести и недели без какого-нибудь публичного выступления, будь то на конференции по проблемам управления или же на уроке в обычной школе. Но это не помешало ученым вписать в свой актив новые технические достижения: 2500 сеансов связи, 19 разработок программного обеспечения, примерно 180 отправленных на Землю фотоснимков, 17 научных статей, три стартапа.

Теперь, когда и Эстония попала на фотографию, сделанную со спутника, из всех изначально поставленных целей не достигнутой остается только одна, самая главная: испытать, как осуществляется отмотка провода электрического фотонного паруса. Хотя поначалу ученые рассчитывали подойти к данному испытанию через два месяца после запуска, эксперимент до сих пор так и не был начат. Да и сейчас Март Ноорма не решается назвать ни одного определенного срока.

«Мы сами ничего не затягивали, эксперимент переносился по ходу дела, – констатировал он. – Чем раньше это будет сделано, тем лучше, но, с другой стороны, нам предстоит определиться с приоритетами, поскольку делать все одновременно невозможно. Зато этот период был очень благодарным для всех прочих подсистем спутника».

В эти самые дни в расположенной в Тыравере космической лаборатории Тартуской обсерватории точная копия EstCube вновь проходит интенсивные испытания. Их цель – исследовать, как можно избавиться от магнетизма, возникшего в некоторых элементах кубика. Именно это осложнение является сейчас главной проблемой, препятствующей осуществлению эксперимента с фотонным парусом.

Подозреваемые установлены – это внешняя оболочка аккумуляторов и болты, располагающиеся по углам конструкции. Материал, из которого изготовлены и те и другие, содержит железо, оно и намагнитилось. Изначально разработчикам было рекомендовано использовать болты из титана, однако, как утверждает магистрант компьютерной техники Тартуского университета Хенри Куусте, раздобыть их не удалось и пришлось довольствоваться обычными.

Присутствие внутри спутника постоянного магнитного поля мешает управлять «кубиком». «Мы пытаемся управлять спутником за счет того, что сами создаем магнитное поле, соотносимое с магнитным полем Земли, – пояснил Куусте. – Сейчас создаваемое нами магнитное поле меньше постоянного магнитного поля в спутнике. Поэтому управление дало очень маленький эффект».

По словам Куусте, для решения данной проблемы есть две возможности. Первая – это размагничивание компонентов.

«Мы должны поэкспериментировать в лаборатории, возможно ли это, и каким именно образом. Если это возможно, мы сможем управлять спутником так, как сами того пожелаем. Если же сделать этого не удастся, нам придется работать с тем магнитным полем, которое у него присутствует. Мы можем управлять им в определенных пределах», – сказал он.

Для размагничивания можно попытаться создать нейтрализующее магнитное поле посредством предназначенных для управления спутником электромагнитов.

«Имеется предел силы магнитного поля, которое мы сможем создать посредством этих катушек, – пояснил разработчик системы управления спутником латыш Андрис Славинскис – Это зависит от того, сколько у нас тока. Есть также предел и тому, насколько быстро мы сможем менять полярность. Это два момента, которые нас ограничивают. Надеемся, что мы сумеем что-то предпринять».

Вторая возможность – продолжать проводить эксперимент, не пытаясь размагнитить компоненты, но в этом случае магнитное поле будет мешать измерениям, проводимым для того, чтобы узнать, дают ли заряженные электричеством провода ожидаемый эффект.
«Мы стараемся добиться совершенной наладки, но существуют и другие возможности, позволяющие достоверно измерять эффект фотонного паруса», – сказал Славинскис. Например, измеряя, как провод паруса замедляет спутник и выводит его на более низкую орбиту.

«Сейчас, как нам кажется, ничто не должно помешать успешному проведению эксперимента с фотонным парусом», – отметил Март Ноорма.

«В целом миссия оказалась удачнее, чем мы ожидали, поскольку по своей сути она носит образовательный характер, – добавил Хенри Куусте. – Все остальные задачи выполнены. На той платформе, что находится в космосе, мы можем проводить различные эксперименты и учить студентов».

«Значительная часть компонентов ранее не бывала в космосе, поэтому нас и производителей интересуют различные эффекты, связанные с радиацией и космическим пространством», – отметил Куусте.

Постоянно обновляется и программное обеспечение спутника. При запуске на спутнике было установлено простое и надежное программное обеспечение, это было сделано, с одной стороны, для того, чтобы избежать проблем, с другой стороны, этим вопросом занимались в последнюю очередь.

Благодаря тому, что программное обеспечение бортового компьютера обновлялось десять раз, сейчас спутник стал намного «умнее», чем при запуске. Кроме того, семь раз обновлялось программное обеспечение системы питания, а фотокамера, благодаря проведенным усовершенствованиям, теперь сама оценивает, стоит ли отправлять на Землю сделанный снимок.

«До августа мы делали случайные фотоснимки, чтобы посмотреть, что получится. В августе в первый раз обновили программное обеспечение камеры, и теперь камера «понимает», что запечатлено на фотографии. В январе было сделано все для определения местоположения спутника и обработки снимков», – сказал Куусте.

И Куусте, и Ноорма еще раз подчеркнули образовательное значение проекта. Как уверен Ноорма, в будущем в университете студентов будут учить тому, как самим разрабатывать подобные проекты и решать проблемы управления. Именно самостоятельная работа студентов над этим проектом отличает его от аналогичного проекта финских студентов Aalto-1, который преследовал в основном научные цели, компоненты для проекта не разрабатывались самостоятельно, а закупались.

Результатом работы над EstCube-1 можно считать, например, и стартап-фирму, которую создали входившие в команду Эрик Кулу и Пауль Лийас. Недавно фирма получила поддержку созданного Тартуским университетом фонда Vega. Это одна из трех фирм, которая появилась благодаря спутниковому проекту. «И не последняя», – убежден Кулу.

Созданию фирмы способствовало то обстоятельство, что многие рабочие группы, работающие над созданием нано-спутников, и даже целые фирмы не имеют в своих командах инженеров-механиков.

«Нано-спутники столь малы, что, если хочешь с их помощью решать большие задачи, нужно изобретать новые механические решения. Например, камеры, выдвигающиеся из спутника, или раскрывающиеся солнечные панели, – говорит Кулу. – Многие команды сталкиваются с тем, что нужны изобретения, которые просты в использовании и имеют нормальную цену. Мы как раз и будем предлагать механические решения для нано-спутников».

Очевидно, разработанные ими решения будут испытаны на спутнике EstCube-2. По словам Ноорма, уже год идет работа над созданием спутников EstCube-2 и EstCube-3. Правда, пока рано говорить о том, какие задачи будут решать спутники или когда они стартуют в космос.

Одно можно сказать наверняка: они будут стремиться все выше и выше.

Справка «ДД»
EstCube-1 в цифрах
5600 витков вокруг Земли
2500 сеансов связи
180 фотоснимков, отправленных на Землю
19 обновлений программного обеспечения
17 научных статей
6 столкновений с космическим мусором
3 стартап-фирмы