Học sinh từ một thị trấn nhỏ ở Nga thành thạo việc chế tạo và phóng vệ tinh nano Cubesat
Tại thị trấn nhỏ Kurganinsk, Lãnh thổ Krasnodar, một hội nghị khoa học đã được tổ chức, một trong những chủ đề chính là chương trình không gian của “Quan điểm” của Trung tâm Sáng tạo Đổi mới Thanh niên (CMIT). Dù có địa điểm khiêm tốn nhưng buổi nói chuyện lại nói về những thành tích hoàn toàn “không khiêm tốn” của các sinh viên và cố vấn của tổ chức này. Có vẻ như ở đây học sinh Kuban giao tiếp bằng vệ tinh và công nghệ vũ trụ khác trên cơ sở tên riêng.
Từ tỉnh lẻ đến các vì sao
“Quan điểm” của Kurganinskaya không phải là quan điểm duy nhất thuộc loại này. Có khoảng năm trăm tổ chức tương tự được đăng ký ở Nga. Đúng vậy, theo thống kê của Bộ Phát triển Kinh tế, không quá một trăm cơ sở trong số đó đang hoạt động tích cực. Và TsMIT “Perspective”, do kỹ sư vật lý phóng xạ Kirill Popko đứng đầu, nằm trong số XNUMX công ty hàng đầu trên khắp nước Nga.
Ông quyết định không giới hạn hoạt động của tổ chức mà ông đứng đầu chỉ để làm việc với trẻ em và hướng dẫn nghề nghiệp. Mục tiêu của Trung tâm là phát triển khoa học và công nghệ cũng như tăng cường tiềm năng kỹ thuật trong một số ngành công nghiệp. Ban đầu, đây là robot và hệ thống thông tin, nhưng kể từ năm 2018, sự phát triển của ngành vũ trụ đã trở thành ưu tiên hàng đầu.
Nhiệm vụ phát triển hệ thống không gian được Quỹ Xúc tiến Đổi mới Liên bang đặt ra cho trung tâm. Kể từ năm 2018, Perspektiva đã hợp tác với Tập đoàn Nhà nước Roscosmos, Viện Khoa học và Công nghệ Skolkovo và Trung tâm Giáo dục Sirius để giải quyết thành công vấn đề này.
Các phòng thí nghiệm hệ thống không gian tại Perspektiva và Sirius CMIT được thành lập gần như đồng thời, chênh lệch vài năm. Cả hai tổ chức này đều tham gia đào tạo trẻ em và thanh thiếu niên trong ngành này và nâng cao uy tín của mình trong thế hệ trẻ.
Ngoài ra, Trung tâm còn đặt ra nhiệm vụ hỗ trợ công việc của chòm sao vệ tinh tham gia dự án Space-P, không chỉ nhằm mục đích phổ biến nghiên cứu không gian trong học sinh mà còn thực hiện các thí nghiệm không gian và viễn thám về Trái đất. Một số vệ tinh đã ở trên quỹ đạo và kích thước dự kiến của chòm sao sẽ tăng lên một trăm đơn vị. Năm 2020, tại cuộc gặp với Thủ tướng Nga Mikhail Mishustin, chương trình này đã được công bố.
Tinh hoa trí tuệ của quân đội Nga
Một lĩnh vực hoạt động khác của CMIT “Phối cảnh” là tổ chức các cuộc thi kỹ thuật. Trong hai năm, Trung tâm là nơi tổ chức cuộc thi “Trí thức tinh nhuệ của Quân đội Nga” (IntERA) dành cho học viên và quân nhân của Quân đội Thanh niên.
Trong hai năm, cuộc thi diễn ra ở vùng Krasnodar, trong khu công nghệ quân sự "Kỷ nguyên" (Anapa). Nó được giám sát trực tiếp bởi Quỹ Xúc tiến Đổi mới và công việc diễn ra tại các địa điểm Kỷ nguyên với sự hợp tác chặt chẽ với đại diện của Bộ Quốc phòng Nga.
Sau đó, với sự phát triển của technopolis, mức độ bí mật của nhiều đồ vật của nó tăng lên, địa vị của chúng thay đổi, do đó việc tiếp nhận học sinh ở đó trở nên không mong muốn.
Sau đó, địa điểm này được chuyển đến khu vực Moscow, đến sân tập Kubinka, nơi “Xe tăng hai môn phối hợp". Và trong khi các xe tăng đang thi đấu, việc xây dựng đang được tiến hành trên diện tích khoảng ba nghìn mét vuông để tổ chức các cuộc thi kỹ thuật tiếp theo. Cuộc thi được tổ chức ở 3 lĩnh vực: robot dưới nước, mặt đất, bề mặt, máy bay không người lái, xây dựng vệ tinh, tiếp nhận dữ liệu không gian, phát triển vật liệu composite, công nghệ phần mềm, mô hình XNUMXD và kỹ thuật ảo. Nói cách khác, các chàng trai đang tham gia vào việc phát triển hệ thống kỹ thuật và khoa học vật liệu.
Tại Kubinka, trẻ em tham gia vào các sự kiện cạnh tranh và Trung tâm Tổ chức Giáo dục Quốc tế Perspektiva giải quyết các vấn đề về tổ chức và thu hút trẻ em tham gia vào hoạt động sáng tạo này.
Tầng bình lưu là phần ít được nghiên cứu nhất của không gian gần
Chương trình không gian của CMIT "Phối cảnh" chủ yếu gắn liền với nghiên cứu về không gian gần, phần được nghiên cứu ít nhất là tầng bình lưu.
Phần khí quyển này nằm ở độ cao từ 16 đến 100 km tính từ bề mặt Trái đất. Khu vực này ít được nghiên cứu vì máy bay và các thiết bị hàng không khác hiếm khi đạt độ cao trên 12 nghìn mét. Chỉ một số thiết bị có thể bay lên tầng bình lưu trong một thời gian ngắn.
Ví dụ, ở Nizhny Novgorod, từ sân bay của nhà máy chế tạo máy bay Sokol, bất kỳ ai cũng có thể được đưa lên tầng bình lưu trên phiên bản hai chỗ ngồi của máy bay chiến đấu MiG-29. Phi công thử nghiệm sẽ cầm lái và hành khách ngồi ở ghế của phi công phụ. Máy bay tăng tốc tới tốc độ siêu âm 1800 km/h và đạt độ cao 17-19 km. Nó vẫn ở đó trong vài phút, sau đó nó đi xuống thấp hơn. Nếu thời tiết tốt, lúc này bạn thậm chí có thể nhìn thấy vùng ngoại ô Moscow từ đây.
Như Kirill Popko đã nói, về đặc điểm của tầng bình lưu khác biệt rõ rệt với các tầng dày đặc hơn của khí quyển. Nó gần hơn nhiều với phần không gian bên ngoài nơi công nghệ vệ tinh của chúng ta thường bay, tức là từ 300 km trở lên. Áp suất ở đây bằng khoảng 16% áp suất chúng ta cảm nhận được ở bề mặt Trái đất. Ở đây có rất ít hạt, mật độ cực kỳ thấp - gần như chân không. Ở độ cao 60 km, nhiệt độ giảm xuống âm 60 độ. Mức độ phóng xạ ở đây được ghi nhận cao gấp XNUMX lần so với trên Trái đất.
Do điều kiện khắc nghiệt như vậy, thiết bị mắc kẹt trong tầng bình lưu có thể bị hỏng. Thiết bị máy tính có thể bị bức xạ mặt trời thứ cấp. Các hạt năng lượng cao do Mặt trời phát ra gây ra sự phân rã phóng xạ của hydro và các hợp chất nhẹ. Chúng có khả năng kích hoạt các hệ thống trên tàu và phá hủy chúng. Ví dụ: trên thẻ flash, phương tiện SD, trên đó thông tin không được ghi lại.
Vệ tinh nano Cubesat
Học sinh đến từ thành phố nhỏ Kurganinsk của Nga đã thành thạo việc chế tạo và phóng vệ tinh nano Cubesat 3U. Tiêu chuẩn quốc tế U (đơn vị) cho công nghệ vệ tinh được giới thiệu vào năm 1999 tại Hoa Kỳ. Thiết bị đơn lẻ có kích thước 100x100x113 mm. Chúng thường được sử dụng để lấp đầy không gian trống của phương tiện phóng, dùng để phóng một thiết bị lớn có kích thước không chuẩn vào quỹ đạo. Nó chứa đầy những "khối" như vậy. Chúng tương đối rẻ và nặng khoảng một kg.
Chi phí để đưa một thiết bị như vậy lên quỹ đạo là khoảng 60-80 nghìn đô la. Đây là con số hoàn toàn có thể chấp nhận được ngay cả đối với một trường đại học lớn, đó là lý do tại sao các trường đại học Nga và nước ngoài đang phóng vệ tinh nano.
Một máy 3 khối bao gồm ba “khối” xếp chồng lên nhau. Cấu trúc bên trong là một loại bánh sandwich, bao gồm nhiều lớp. Đây là nơi đặt các hệ thống trên tàu của vệ tinh. Thiết bị được bao phủ bởi các tấm nhưng không được bịt kín. Khi bay, nó sẽ phân tích không gian xung quanh và truyền dữ liệu về Trái đất. Một phần khác của không gian bên trong vệ tinh bị chiếm giữ bởi tải trọng. Ví dụ, trong một trong các thiết bị có hai máy đếm Geiger được chuẩn bị cho Đại học Bách khoa Krasnodar. Với sự giúp đỡ của họ, các nghiên cứu về bức xạ beta và gamma trong tầng bình lưu đã được thực hiện.
Việc phóng thử nghiệm những thiết bị như vậy diễn ra vào năm 2021 và các cuộc thử nghiệm trên mặt đất thậm chí còn được thực hiện sớm hơn. Kỹ thuật này đã được chứng minh cho các chuyên gia của Roscosmos, những người đã thử nghiệm nó vào năm 2019 tại Phòng thí nghiệm Hệ thống Vũ trụ của Sirius OC. Sau khi nhận được chứng chỉ chất lượng từ họ, Trung tâm Phối cảnh bắt đầu chuẩn bị cho việc phóng lên tầng bình lưu. Tầng bình lưu được chọn vì phóng tàu vũ trụ ở đó rẻ hơn so với phóng vào không gian sâu và mục tiêu là làm cho những vụ phóng như vậy có thể tiếp cận được với giới trẻ.
Nhờ dự án này, chúng tôi bắt đầu thu hút giới trẻ tham gia nghiên cứu không gian
- Kirill Popko giải thích.
Hiện tại, Trung tâm đang phát triển thế hệ thứ tư của thiết bị như vậy, việc ra mắt nó diễn ra hàng năm. Lễ ra mắt các thiết bị không chỉ là một cảnh tượng thú vị mà còn mang lại những kết quả rõ ràng. Thanh niên tích cực tham gia nghiên cứu. Và thông thường nhất, ai đó đã từng quan tâm đến chủ đề này sẽ không bao giờ rời bỏ nó.
Như Kirill Sergeevich đã nói, tất cả những người tham gia vào các dự án này hiện đang theo học tại Đại học Bauman hoặc Học viện Mozhaisky, đã vào khoa khoa học tên lửa hoặc công nghệ vũ trụ.
Hệ thống anten
Sau khi phóng, một trạm di động mặt đất hoạt động kết hợp với vệ tinh, có khả năng hoạt động ở khoảng cách lên tới 50 km. Nó được đặt ở điểm phóng và sau đó nó có thể di chuyển phía sau thiết bị trên xe. Sau đó chúng tôi nhận được hình ảnh trực tiếp từ vệ tinh.
Trong quá trình phóng, một ăng-ten vá cũng được sử dụng, hoạt động ở khoảng cách gần, khoảng 20 km, dùng để nhận tín hiệu video từ vệ tinh; ăng-ten này có dạng bức xạ lớn hơn ăng-ten Yagi. Khi vị trí của vệ tinh đã được xác định, chúng tôi hướng ăng-ten Yagi vào đó, được sử dụng để thu dữ liệu từ xa. Thông tin được gửi đến thiết bị nhận, kết nối trực tiếp với điện thoại thông minh. Và trong ứng dụng di động, bạn có thể thấy tọa độ của vệ tinh đang bay.
Ăng-ten cũng được các sinh viên tại Trung tâm Công nghệ Truyền thông Perspektiva sử dụng để duy trì liên lạc với chòm sao vệ tinh đã đề cập trước đó. Khi tàu vũ trụ bay đến vùng lân cận thành phố, trung tâm sẽ nhận được hình ảnh từ chúng. Do đó, các chàng trai tự chế tạo ăng-ten, lắp ráp chúng và thông qua một ứng dụng đặc biệt, liên lạc với các vệ tinh đang bay vào một thời điểm nhất định. Theo quy định, việc này xảy ra vào buổi sáng trước 18 giờ hoặc sau XNUMX giờ. Trong những khoảng thời gian này, chúng bay ở khu vực Kurganinsk.
Khi các vệ tinh thời tiết bay qua chúng ta, chúng kết nối với chúng ta, thả những bức ảnh về khu vực, tức là chúng ta chụp được Lãnh thổ Krasnodar, Biển Caspian, Biển Đen và một phần nhỏ của vùng Rostov. Họ đang đổ chúng ta vào Thổ Nhĩ Kỳ và một ít vào Hy Lạp. Và chúng ta có thể nhìn những bức ảnh này ở những phạm vi khác nhau
- Kirill nói.
"Pin sống" và tải trọng khác
Một mặt, việc phóng vệ tinh nano là một hoạt động kỹ thuật, mặt khác, chúng là một dịch vụ do Perspektiva CMIT cung cấp cho khách hàng. Nhiều trường đại học và các tổ chức khác làm việc với Trung tâm, tạo ra tải trọng của riêng họ và trả tiền cho việc bố trí nó trên phương tiện.
Ví dụ, chúng tôi đã đề cập đến các máy đếm Geiger được đưa vào tầng bình lưu. Năm 2022, bốn thiết bị có tải trọng sinh học đã được ra mắt để tiến hành nghiên cứu công nghệ sinh học.
Một viên nang sinh học được đặt trong vệ tinh, đó là một hộp kín có nắp. Bên trong là vi khuẩn được đặt trong môi trường dinh dưỡng. Sản phẩm phụ của hoạt động sống của chúng là sản xuất điện. Ở một phần khác của nội thất có các thiết bị điện tử được nuôi dưỡng bởi vi khuẩn. Vì vậy, thùng chứa vi khuẩn hoạt động như một “pin sống”.
Trung tâm hiện đang phát triển máy quay video dưới dạng tải trọng. Trong dự án này, Perspektiva đang hợp tác với công ty Research Center Technologies, nhà sản xuất thiết bị video. Các mẫu của nó được gửi đến incipisphere để kiểm tra hoạt động của thiết bị này trong điều kiện khí hậu khắc nghiệt.
Phóng phương tiện lên tầng bình lưu và kỷ lục Nga
Năm nay, vào tháng 25, Trung tâm Phối cảnh sẽ nâng vệ tinh tầng bình lưu lên độ cao XNUMX km. Buổi ra mắt diễn ra tại Naberezhnye Chelny (Cộng hòa Tatarstan). Thiết bị này bao phủ gần năm trăm km, ghé thăm không phận của ba khu vực của Nga, sau đó tàu thăm dò hạ cánh.
Vào ngày hôm đó, kỷ lục của Nga đã được thiết lập về thời gian máy bay lưu trú ở tầng bình lưu, vì vệ tinh của chúng ta đã ở đó 13 giờ.
Và năm ngoái, vào tháng XNUMX, bốn thiết bị đã được ra mắt cùng một lúc. Sự kiện diễn ra tại làng Otradnaya, Lãnh thổ Krasnodar. Các nhân viên của Perspektiva CMIT cùng với các học sinh, sinh viên, hai kỹ sư đến từ Tomsk, hiện đang làm việc tại tập đoàn bang Rostec và các nhà khoa học sinh học. Tôi cũng có cơ hội có mặt tại buổi ra mắt thiết bị và trong chuyến thám hiểm tìm kiếm sau khi chúng hạ cánh.
Khi bắt đầu, những người tham gia đã gặp phải vấn đề. Có gió giật mạnh với tốc độ 6-9 mét mỗi giây. Thông thường, trong điều kiện như vậy, việc ra mắt sẽ bị hoãn lại, nhưng khách hàng, trong trường hợp này là Bộ Giáo dục Lãnh thổ Krasnodar và Công viên công nghệ dành cho trẻ em Quantorium, khẳng định rằng việc ra mắt sẽ không bị hoãn lại.
Kết quả là vỏ của tàu thăm dò, vốn là một quả bóng cao su có đường kính 3-4 mét và chứa đầy khí heli, đã vỡ ra. Ban đầu, người ta dự định phóng bốn thiết bị trên hai quả bóng bay - hai thiết bị cho mỗi quả bóng. Nhưng cuối cùng, họ đã phóng một tàu thăm dò với bốn vệ tinh nano. Địa điểm được đổi thành làng Thuận. Xung quanh là núi nên gió ở đây không mạnh lắm.
Quá trình đi lên và bay xa hơn của các phương tiện đã thành công. Toàn bộ quá trình được quay bằng camera đặt trực tiếp trên tàu thăm dò. Ăng-ten thu được đặt trên núi, cách bãi phóng hàng trăm mét. Lần đầu tiên trong thực tế tại Trung tâm Phối cảnh, các vệ tinh đã “bắt kịp hoàng hôn” vì vụ phóng diễn ra vào buổi tối.
Tàu thăm dò hướng tới Karachay-Cherkessia. Và mặc dù anh ta bay không xa, chỉ 120-140 km, nhưng chuyến thám hiểm đêm tiếp theo, bắt đầu vào khoảng XNUMX giờ tối, đã mất rất nhiều thời gian. Tất nhiên, họ không còn đưa trẻ em vào giai đoạn này nữa. Các thiết bị đã đạt đến cao nguyên ở độ cao khoảng một nghìn mét so với mực nước biển. Kết quả là cuộc tìm kiếm đã kết thúc thành công và thiết bị được tìm thấy không bị hư hại gì.
Vấn đề nhân sự
Học sinh và thanh niên là nguồn nhân lực dự trữ gần như vô tận. Chỉ cần các em có hứng thú và tích cực tham gia công việc ngay từ khi còn nhỏ. Sinh viên tại Perspektiva thích tham gia vào các dự án của trường. Sau khi hoàn thành việc học ở trường, họ tiếp tục học tại các trường đại học kỹ thuật hàng đầu của đất nước. Kirill Popko cho biết trung tâm mà ông đứng đầu dự định phát triển và tăng cường mối liên kết giữa trường học-trung tâm giáo dục bổ sung-đại học.
Trong số sinh viên tốt nghiệp của Trung tâm Phối cảnh, khoảng 98% học tại các trường đại học St. Petersburg và Moscow.
Một số người trong số họ, sau khi trở thành kỹ sư, quay trở lại Kurganinsk và làm việc tại Perspektiva CMIT. Ví dụ, điều này đã xảy ra với Daria Puchkova. Ban đầu cô học sinh học, nhưng sau đó được đào tạo lại để trở thành kỹ sư. Hiện Daria là chuyên gia trong lĩnh vực công nghệ sinh học, công nghệ nano và vật lý phóng xạ. Cô làm việc tại Trung tâm Phối cảnh và là kỹ sư hàng đầu ở đó.
Những tình huống ngược lại cũng xảy ra khi một người đã nghỉ hưu có đủ sức mạnh và mong muốn truyền lại kiến \uXNUMXb\uXNUMXbthức và kinh nghiệm của mình cho người khác. Chúng ta đang nói về Trung tá hàng không Vladimir Antipov. Người sĩ quan đã cống hiến ba mươi năm phục vụ của mình cho Sân bay vũ trụ Baikonur. Tại đây, ông tham gia hỗ trợ các vụ phóng công nghệ vũ trụ. Sau khi chính thức nghỉ hưu, người quân nhân không muốn nghỉ ngơi xứng đáng.
Hiện Antipov đang tích cực phổ biến công nghệ vũ trụ và khoa học tên lửa ở Kuban. Dưới sự hướng dẫn của một trung tá, các chàng trai đang tham gia vào việc chế tạo tên lửa. Hướng đi này xuất hiện ở Trung tâm sau khi Antipov bắt đầu hợp tác với Trung tâm. Đối với các chàng trai, đây là cấp độ đầu vào, sau đó họ bắt đầu làm việc trên các hệ thống phức tạp hơn.
tin tức