Как сделать спутник своими руками

Как сделать спутник своими руками

Мы привыкли к космическим полётам. Запуск очередной ракеты попадёт в новости, только если что-то пойдёт не так. На орбите Земли работает больше 2000 спутников — они обеспечивают связь, работу навигаторов, используются в научных экспериментах.

Как запустить свой спутник

Долгие годы космические программы могли позволить себе только самые богатые и технически развитые страны. В начале XXI веке ситуация резко изменилась, на орбите появились спутники частных компаний и даже учебные заведений.

Вы задумывались, что можете собрать спутник своими руками, а потом — отправить его в космос?

Сегодня мы расскажем как.

Шаг первый: выбираем размер

Если вы хотите запустить свой космический телескоп или орбитальную лабораторию, потребуется индивидуальный проект и бюджет, сопоставимый с ВВП страны третьего мира. Мы расскажем о более доступных вариантах: фемто- и пикоспутниках.

Фемтоспутники

Фемтоспутники — это космические аппараты весом меньше ста грамм. Их размеры редко превышают пару сантиметров. Это буквально одна-две электронные платы и компактный источник питания — солнечная батарея.

Как запустить свой спутник

На борту чаще всего размещают радиопередатчики и миниатюрные цифровые сенсоры. У спутников нет механических частей и аккумуляторов, это экономит вес и упрощает конструкцию.

На орбиту фемтоспутники попадают вместе с большими собратьями, как попутная нагрузка. Билет в космос обойдётся как путешествие из Москвы в Нью-Йорк бизнес-классом — около полутора-двух тысяч долларов.

Пикоспутники

Пикоспутники гораздо крупнее, их масса может достигать полутора килограмм. Кроме электронных компонентов на борту присутствуют механические элементы: раскладные солнечные панели, гироскопы, системы ориентации и даже солнечные паруса.

Как запустить свой спутник

Часто спутники оборудуют аккумуляторами, поэтому растут требования к теплоизоляции: за один оборот вокруг Земли температура спутника меняется почти на триста градусов: от –170°C до 125°C.

Иногда такие аппараты играют роль носителя фемтоспутников. Пикоспутник выводят в космос с помощью ракеты, а на орбите, в заранее определённых точках, спутник выпускает рой крошечных аппаратов.

Как запустить свой спутник

Стоимость создания и запуска пикоспутника сопоставима с покупкой электромобиля Tesla X — цены начинаются от 80 тысяч долларов. Но даже здесь можно существенно сэкономить. Как? Расскажем дальше.

Шаг второй: выбираем платформу

Итак, размер выбрали. Теперь определим, какие задачи сможет решить наш спутник.

Фемтоспутник

Фемтоспутники могут выполнять и простые научные задачи: измерять магнитное поле, окружающую температуру, ускорение и передавать эти данные на Землю. Так можно получить интересные данные о верхних слоях атмосферы и получить представление об условиях жизни на МКС.

Как запустить свой спутник

Для фемтоспутника не нужны сложные и редкие компоненты, подойдут чипы, которые используются в бытовой электронике: смартфонах или планшетах.

KickSat Sprite — открытый проект: всё необходимое для сборки своего спутника — чертежи, модели и программный код — можно бесплатно скачать с GitHub. Хотите готовое устройство, тогда следите за страницей проекта на KickStarter.

Пикоспутники

гораздо технологичнее. На борту могут быть уникальные измерительные приборы, механические устройства и даже собственные двигатели.

Собирать такой спутник «с нуля» — задача крайне трудоёмкая: придётся углубится в дебри сопромата и термеха, повозится с натурными испытаниями и пробиться через семь кругов согласований с будущим «космическим извозчиком».

Как запустить свой спутник

Имейте ввиду, компании, которая доставит такой спутник на орбиту, понадобится как минимум два одинаковых устройства. Первое будут испытывать на Земле: оно пройдёт через барокамеру, вибростенд, подвергнется шоковой заморозке и побывает в печи. Только после успешных испытаний дублёра, перевозчик пустит на борт ваш спутник.

Разработка существенно ускорится и упростится, если вы решите строить свой спутник на базе существующих платформ: CubeSat или TubeSat.

CubeSat

Первый стандарт любительской космонавтики, он появился ещё в 1999 году. Сейчас это самая популярная платформа для создания студенческих спутников.Залогом успеха стали чёткие спецификации и упрощением процедуры запуска.

Как запустить свой спутник

Спутники стандарта CubeSat собираются в контейнеры и уже в них крепятся на ракетоноситель. Если спутник соответствует требованиям платформы, программа испытаний существенно сокращается.

Кроме того, предусмотрен альтернативный вариант запуска. Аппараты попадают на Международную Космическую Станцию на борту грузовых кораблей. А потом космонавты в прямом смысле выкидывают их за борт во время плановых выходов в космос.

Как запустить свой спутник

Для CubeSat выпущено множество сертифицированных компонентов: несущие рамы и силовые конструкции, бортовые компьютеры и электронные модули, сборки аккумуляторов и солнечные панели. Вы можете собрать спутник из деталей разных производителей, это существенно удешевит сборку спутника. А ещё можете купить набор для сборки: конструктор с уже включённой доставкой спутника на орбиту обойдётся в 20 тысяч долларов.

TubeSat

создавался как дешёвая альтернатива CubeSat.

Как запустить свой спутник

Спутник строится на базе круглых печатных плат. Платы с электроникой соединяются между собой металлическими втулками.

Внешний корпус собирается из прямоугольных плат с солнечными панелями и внешними сенсорами. Получается простая и лёгкая конструкция.

Набор для сборки такого спутника намного бюджетнее: компоненты и запуск обойдутся примерно в 12 тысяч долларов. Спутник получится вдвое легче аналогичного CubeSat, а стоимость запуска напрямую зависит именно от веса.

Стандарт TubeSat развивает некоммерческая компания Interorbital Systems, которая занимается выведением таких спутников на околоземную орбиту.

Шаг третий: ищем бюджет

Всё просто. Покупаем набор, собираем спутник, запускаем в космос. Вот только где взять деньги на собственную космическую программу?

Как запустить свой спутник

Не торопитесь продавать машину или квартиру. Есть как минимум два более интересных варианта.

Краудфандинг

или «народное финансирование». Бюджет на космическую программу можно найти на сайтах boomstarter или Planeta.ru. Главное — придумать запоминающуюся и яркую идею.

Это получилось у авторов проекта «Маяк». Запустить спутник, который будет виден в ночном небе ярче, чем любая звезда, захотели почти три тысячи спонсоров.

Как запустить свой спутник

Проект собрал почти два миллиона рублей. 14 июля 2018 года аппарат был запущен в космос. К сожалению, во время запуска произошла авария, в контейнер со спутником попало топливо из сбойнувшего двигателя. «Маяк» вышел на орбиту, но не смог раскрыть солнечный отражатель. Запуск признали частично удавшимся.

Читать также:  Как сделать стол своими руками

Центры детского творчества

Проектированием и запуском космических спутников занимаются детские образовательные учреждения. Первой ласточкой стал сочинский «Сириус»: о запуске спутников, которые школьники собрали в детском лагере, рассказали во всех новостях. Сейчас похожие программы появляются в крупных центрах детского творчества.

Как запустить свой спутник

Если вы уже вышли из школьного и даже институтского возраста, можете прийти со своим проектом к руководству такого центра. «Роскосмос» поддерживает образовательные программы по всей стране.

Если у вас вместе с детишками получится собрать что-то похожее на спутник, появится шанс запустить его в космос с борта МКС. Запуск при этом вам не будет стоить ни копейки.

Если вы с детства мечтали о космосе, не сдавайтесь Сегодня мечта может стать явью. Главное, сделайте первый шаг.

Как сделать спутник своими руками

4 октября 1957 года для человечества началась космическая эра. В этот день был запущен первый искусственный спутник Земли &mdash, советский «Спутник-1». Тысячи конструкторов, инженеров и учёных работали над этой задачей почти 10 лет. Сегодня запустить орбитальный спутник под силу даже школьникам &mdash, мы расскажем, как это сделать.

Эта статья была опубликована в журнале OYLA №8(36). Оформить подписку на печатную и онлайн-версию можно здесь.

Если хочется сделать что-то космическое, начать можно со спутников, причём небольших. Инженеры классифицируют их по весу: мини-спутники (до 500 кг), микроспутники (до 100 кг), наноспутники (до 10 кг), пикоспутники (до 1 кг) и фемтоспутники (до 100 г). Несмотря на миниатюрные размеры и вес, малые космические аппараты решают много задач, нередко дополняя большие спутники и в чём-то даже заменяя их.

Во-первых, эти малютки нужны для наблюдений за планетой и съёмок &mdash, дистанционного зондирования Земли. Во-вторых, они обеспечивают интернет в местах, где нет ретрансляционных вышек. В-третьих, на небольших спутниках испытываются новые технологии и ставятся эксперименты. Всё это возможно благодаря относительно небольшой стоимости этих аппаратов &mdash, от пары сотен до нескольких десятков тысяч долларов. Как следствие, собственными космическими приборами обзавелись многие университеты и энтузиасты. Всего было запущено более 1823 малых спутников, 587 из них всё ещё на орбите.

Запуск небольшого спутника не требует специальной квалификации и больших денежных затрат. К тому же можно использовать доступные технологические устройства, которые с каждым днём становятся всё более совершенными &mdash, это отлично видно, например, по мобильным телефонам. Так, на современных спутниках можно установить огромное количество датчиков и приборов, начиная с антенн и заканчивая спектрометрами.

Согласно расчётам NASA, более 95% всех объектов на около­земной орбите &mdash, это мусор. На рисунке представ­лена компью­терная модель его распреде­ления.

Если вы собираетесь запустить спутник, необходимо как следует обдумать задачу, которую вы хотите решить. В интернете можно найти много организаций и энтузиастов, которые имеют нужный вам опыт и могут подсказать, как действовать. Ваша цель должна быть осуществимой и хорошо продуманной, чтобы аппарат принёс пользу, а не стал мусором на орбите. Бездумные запуски приближают так называемый синдром Кесслера &mdash, ситуацию, когда космический мусор на околоземной орбите сделает ближний космос полностью непригодным для практического использования. Феномен назван в честь консультанта NASA Дональда Кесслера, который первым описал эту проблему.

В одиночку запустить спутник будет сложно. Поэтому сразу же ищите единомышленников &mdash, можно кинуть клич в социальных сетях, на профильных форумах, в университетах, где есть аэрокосмические специальности. Существуют даже летние космические лагеря, где команда вашей мечты уже собрана в полном составе. Для создания спутника потребуются конструкторы, электронщики, программисты, специалисты по баллистике и эксперименту, который вы планируете провести на орбите. Не забудьте о менеджере &mdash, он будет взаимодействовать с предприятиями и возьмёт на себя управление проектом.

Центр управления полётами NASA. ­Реакция диспетчеров на успешное завершение миссии «Аполлон-11» (16–24 июля 1969 года), в ходе которой человек впервые высадился на Луну.

Ни один космический аппарат не будет спроектирован, изготовлен и протестирован без технического задания. Это основной документ проекта, где описано всё: сроки выполнения, цель создания, технические требования, наполнение (полезная нагрузка), перегрузки, которые аппарат должен выдерживать, условия испытаний, материалы (они должны соответствовать стандартам), этапы выполнения работы, численные характеристики, которым должен удовлетворять спутник, распределение задач внутри команды, планы-графики и прочее. Именно этот документ вы будете показывать коллегам и представите в космическое агентство, чтобы получить разрешение на запуск.

Пришло время определиться с параметрами спутника. От того, какими будут его конфигурация и полезная нагрузка (научное наполнение), зависят форма, размер и множество иных характеристик. Для школьного или студенческого аппарата подойдёт формат наноспутника, а именно CubeSat &mdash, «кубик» размером 10 х 10 х 10 см. Прелесть кубсатов в том, что это конструктор. Составные части &mdash, кубики &mdash, можно собирать, то есть ставить друг на друга и соединять, чтобы увеличить количество отсеков для оборудования. Таким образом, размер CubeSat напрямую зависит от объёма научных задач, которые будет решить ваш спутник.

Необходимо понимать, с какими предприятиями ракетно-космической области вам предстоит сотрудничать и кто может оказаться полезен для реализации вашего проекта. Не исключено, что построить спутник вы сможете и сами, но дальше нужно будет его испытывать и получать лицензию на запуск, поэтому придётся взаимодействовать с космическими предприятиями. Без их помощи не обойтись: необходим опытный взгляд со стороны, хороший консультант, а лучше несколько. Плюс, как уже говорилось, спутник, будучи технически сложным объектом, должен пройти ряд испытаний и согласований. А для всего этого нужна база.

Читать также:  Как сделать арбалет своими руками

Во время своей двухлетней миссии спутник NEA Scout приблизится к исследуемому астероиду на солнечном парусе

Создание наноспутника &mdash, дело затратное, но осуществимое. По разным оценкам, вам потребуется от 50 000 до 100 000 долларов. Необходимо изготовить корпус, купить электронные компоненты, оплатить труд специалистов. Где взять деньги? У родителей не попросишь, по друзьям такую сумму не насобираешь. Но варианты есть.

Средняя стоимость запуска CubeSat в 2012 году оценивалась в 40 тысяч долларов. Но в то же время в рамках проектов NASA стоимость запуска может быть вдое меньше.

Если сумма не очень большая, можно запустить краудфандинговую кампанию, как сделали, например, создатели российского спутника «Маяк». Или попробовать найти инвестора и убедить его, что ваш проект классный и к тому же потенциально прибыльный. Можно подать заявку на грант от космических организаций. Можно стать исполнителем заказа частной фирмы, но для этого требуется опыт. Самый дешёвый и простой вариант &mdash, ­ сделать спутник в образовательном учреждении, например вузе или школе, а может, вообще в лагере, где есть космическая смена.

Модульность конструкции и относительная дешевизна малых спутников вскоре сделают их запуск общедоступным развлечением. По оценкам экспертов, лет через пять &mdash, десять позволить себе спутник сможет любая школа. А через двадцать &mdash, любой человек.

Уже сейчас с мобильного телефона можно заказать все комплектующие для спутника прямо на дом. После закупки компонентов начинается основной процесс &mdash, сборка. Вам нужно арендовать помещение с оборудованием (например, фрезерными станками и 3D-принтерами). Для этой цели подойдут фаб­лабы университетов, лаборатории, дедушкин гараж, в конце концов (главное &mdash, соблюдать технику безопасности!). Найдите помещение с оборудованием и собирайте спутник. Только помните: сразу несколько штук. Почему? Часть из них придёт в негодность во время испытаний.

Инженеры устанавливают датчики температуры на внутренние компоненты спутника для тестирования в полевых условиях

Получив документ, в котором написано: «Испытания успешно пройдены, можно запускать», можете приступать к поиску оператора &mdash, организации, которая выведет ваш космический аппарат на орбиту. Учтите, чем больше он весит, тем дороже процедура. Но если спутник образовательный, вы можете избежать этих расходов. У «Роскосмоса», например, есть программа, предусматривающая бесплатный запуск нескольких аппаратов, сделанных по заказу учебных заведений Российской Федерации.

Установка солнечной панели на мини-спутник Marco CubeSats

Приблизительно за месяц до старта нужно приехать на космодром, чтобы установить аппарат в контейнер. Есть два варианта выведения наноспутника на орбиту: запуском-выбросом из специального контейнера с ракеты-носителя или руками космонавтов во время работы в открытом космосе с борта МКС. Большая часть наноспутников летает на той же орбите, что и МКС (примерно 400 км, максимум 600). Хотя есть два кубсата (MarCO), которые летят к Марсу. Управляются небольшие спутники благодаря гиродинам &mdash, маховикам, применяемым для стабилизации устройства и предотвращения его закрутки.

Корректировать траекторию можно за счёт вращения спутника: своим корпусом он способен как тормозить, так и ускоряться. На больших спутниках орбиту меняют с помощью двигателей, но на малые аппараты их почти не ставят: технология миниатюрных двигателей пока не очень развита. Однако есть кубсаты, которые перемещаются за счёт холодного газа, химических реакций или электрической силы.

27 февраля 2015 года с МКС была запущена серия небольших экспериментальных спутников CubeSat. Пуск произведён с помощью специального устройства, смонтированного на японском экспериментальном модуле JEM.

Если аппарат готов, приступайте к испытаниям &mdash, от них зависит, полетит спутник в космос или нет. Обычно происходит так: вы собираете свой летательный аппарат, испытываете его, что-то ломается или обнаруживается ошибка &mdash, процесс начинается заново. Необходимо проверить, как работают все системы по отдельности и в совокупности, стоимость ошибки велика. Конструк­ция должна выдерживать большие перегрузки и вибрации, возникающие при выходе на орбиту. Речь не только о том, чтобы спутник не развалился, но и о том, чтобы не отошли контакты.

Японский космонавт-бортинженер Коити Ваката готовится запустить CubeSat с борта МКС

На вибрационном стенде спутник тестируют на перегрузки (как во время настоящего полёта): колебания, ускорения, удары. Затем проводят термовакуумное испытание (может длиться несколько дней): получение данных со спутника тестируют в вакууме и с перепадами температур на контактной поверхности. Параллельно можно проверить электромагнитную совместимость оборудования. Всё это очень трудоёмкие процессы. Но можно запустить спутник в стратосферу &mdash, условия там максимально приближены к космическим.

Ракета «Минотавр-1» среди прочего доставит на орбиту 11 небольших спутников в рамках четвёртого учебного запуска по программе NASA «Наносателлит» (ELaNa)

Счастливый день настал: ракета взлетела, спутник выведен на орбиту &mdash, вас можно поздравить. Что дальше? Чтобы спутник передавал сигналы, надо выкупить определённые радиочастоты обычного УКВ-диапазона в Министерстве связи. Многие вузы в своих стенах создают центр управления полётами &mdash, специа­лизированное помещение со множеством больших экранов и рабочими местами, где принимают сигналы аппарата.

Спутники-близнецы MarCO-A и MarCO-B будут обслуживать исследовательский посадочный аппарат с сейсмометром InSight, предназначенным для изучения строения и состава Марса

Предположим, всё идёт как нельзя лучше: спутник вышел на расчётную орбиту, стабилизировался, включился и заработал. Что делаете вы? Запрограммировав станцию на приём данных в нужное время, сидите и ждёте, когда аппарат пролетит мимо. А дальше принимаете и обрабатываете сигналы. Иными словами, команда инженеров может выдохнуть &mdash, на вахту заступают учёные. Но это уже другая история.

Читать также:  Как сделать травник своими руками

Первый эстонский спутник ESTCube-1 &mdash, единственный в мире, использующий электрический парус. Стоимость аппарата составила 70 тысяч евро.

Если ваш спутник не заработал на орбите (такое тоже бывает), не грустите! Вы запустили в космос аппарат, а этим далеко не каждый может похвастаться. Нужно собрать как можно больше данных о запуске и попытаться найти причины сбоя. Ведь именно так и развивается ракетостроительная индустрия &mdash, учится на ошибках.

Материал подготовлен при участии заведующего лабораторией «Космические системы» образовательного центра «Сириус» Ивана Шекова и инженера «НПО Машиностроения» Дмитрия Галкина

Космический спутник своими руками

Что может быть прекраснее, чем зажигать в небе звезды! Мы решили зажечь свою, самую яркую. Сияя ярче Сириуса, Веги и Альтаира, видимая во всех крупных городах Земли, сделанная нашими руками, она докажет, что космос может стать делом каждого – инженера и художника, математика и историка, физика и журналиста.

Мы – сообщество «Твой сектор космоса». Мы считаем, что небо над головой скрывает множество непокоренных вершин, и мечтаем о том, чтобы понемногу осваивать бескрайние просторы космоса. Мы рассказываем людям о космонавтике и показываем, что для того, чтобы сделать космос ближе каждому жителю нашей планеты, необязательно принадлежать к крупной государственной или частной корпорации.

В рамках сообщества действует научно-популярный лекторий, где можно послушать бывших и действующих разработчиков ракетной техники, посетить самые интересные космические предприятия и музеи космонавтики и просто пообщаться с единомышленниками. 12 июля «Твой сектор космоса» запустил цикл лекций «Космос от моря до моря», чтобы о других планетах, звездах и космических аппаратах смогли узнать не только жители Москвы и Санкт-Петербурга, но и сибиряки и камчадалы.

В ближайшем будущем мы планируем создать на базе лектория секцию космонавтики для школьников и студентов, в которой молодежь сможет работать над реальными космическими проектами, например, над космическим аппаратом с гарантированным запуском на околоземную орбиту, над научной аппаратурой, предназначенной для установки на космический аппарат, или над обработкой данных, полученных из космоса.

Чтобы спутник стал путеводной звездой для всех тех, кто хочет прикоснуться к тайнам космоса, мы установим на аппарат отражатель солнечного света, который будет пускать гигантские солнечные зайчики на Землю. Мы хотим сделать отражатель довольно большим, чтобы отражения Солнца на Земле тоже были большими, поэтому делаем отражатель раскрывающимся, напоминающий этим подушку безопасности автомобиля.

До полета на ракете отражатель будет аккуратно свернут внутри спутника, а после выхода на орбиту расправится, наполняясь газом. Как и в автомобиле, наша «подушка» сделана из тонкой пленки. Эта пленка похожа на ту, которой обертывают цветы, только более теплостойкая.

За хранение газа и его подачу в отражатель отвечает система раскрытия. Важно сделать так, чтобы заправленный спутник был неопасен для людей при работе с ним на земле и для других спутников при их совместном полете на ракете. Именно ради обеспечения безопасности мы не используем высокие давления и агрессивные химические реактивы для создания необходимого давления в отражателе.

Энергию для работы всех систем спутника дает система электропитания. В нашем случае она построена на основе обычных литий-полимерных батарей, аналогичных тем, что используются в сотовых телефонах. Электричество понадобится спутнику совсем ненадолго, поэтому на борту не будет солнечных батарей.

Закончить аппарат мы планируем к концу этого лета. Осенью 2014 года планируются испытания в стратосфере с раскрытием отражателя в свободном падении и при пониженном давлении, то есть в условиях, максимально приближенных к космическим. После этого мы проанализируем результаты испытаний, доработаем конструкцию спутника и к концу 2014 года будем готовы к запуску его на орбиту. Сейчас мы рассматриваем разные варианты отправки нашего спутника в космос, включая некоммерческие.

Многое мы уже сделали – провели все необходимые для конструирования спутника расчеты и серию опытов с материалами, работаем над технологическим макетом отражателя спутника и элементами крупного отражателя, готовим сам аппарат. Но для того, чтобы отправить нашу звезду в небо, нам нужна ваша помощь! Собранных денег нам хватит на то, чтобы оплатить экспериментальный запуск аппарата в стратосферу и понять, как наш спутник будет вести себя в условиях открытого космоса. В этом нам поможет проект Дениса Ефремова «Ближний космос».

Если мы соберем больше денег, чем нам требуется на стратосферные испытания, то проведем ряд других экспериментов — и, конечно, пригласим посмотреть на них всех, кто нам помог.

400 000 рублей — задача-минимум. Именно столько нам нужно собрать, чтобы провести стратосферные испытания спутника.
1 400 000 рублей — осилив вместе с вами такую сумму, мы сможем дополнительно провести более точные эксперименты. Например, тепловакуумные испытания системы раскрытия спутника в условиях, максимально приближенных к космическим, или испытания на вибростенде, которые дадут нам представление о том, как спутник будет вести себя во время полета на ракете.
2 600 000 рублей — сумма, необходимая для коммерческого запуска в космос. Если мы вместе с вами сможем совершить такой подвиг, то сразу после испытаний наш спутник отправится на орбиту.

Поддержите проект и станьте тем, кто смог не просто достать звезду с неба, но зажечь ее! Расскажите о спутнике другим – вместе мы сможем доказать, что космос ближе, чем кажется.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями: