Mikrokosmos
Спутник PW-Sat-2.
3 февраля текущего года осуществлен пуск ракеты SS-520 №5 с рельсовой пусковой установки, расположенной на космодроме Каппа в Космическом центре Утиноура, также известном как космодром Кагосима. Добавив к высотному эхолоту третью ступень, была создана миниатюрная стартовая площадка для наноспутников. Запуск прошел успешно (первая попытка, предпринятая годом ранее, оказалась неудачной), и менее чем через пять минут Япония побила собственный 48-летний рекорд в категории «самая маленькая космическая ракета». Вес первого, L-4S, составлял 9,4 т (грузоподъемность 23 кг), второго — 2,9 т (грузоподъемность 4 кг). Неудивительно, ведь Япония уже много лет славится миниатюризацией, особенно бытовой электроникой.
Маленький красивый
С запуском Л-4С 11 февраля 1970 г. Япония вошла в весьма тогда элитную группу стран, обладающих возможностью самостоятельно выводить полезные нагрузки на орбиту – ранее только СССР в 1957 г., США в 1958 г. и Франция в 1966 г. В В последующие годы в Стране восходящего солнца был создан целый ряд ракет, позволяющих отправлять более крупные и тяжелые спутники. Однако, как известно, с развитием техники, использованием современных технологий и невероятной миниатюризацией уже несколько лет на орбиту выводятся спутники на порядок или даже легче своих предков, но они могут выполнять задачи до в той же степени, если не лучше. Но насколько можно миниатюризировать спутники для получения ценных данных?
На этот вопрос в 1999 году ответили профессора Джорди Пуч-Суари из Калифорнийского политехнического университета и Боб Твиггс из Стэнфордского университета. Они предложили своим студентам разработать самый маленький спутник с исследовательскими возможностями на уровне первого искусственного спутника Земли — советского спутника 1957 года весом 83,6 кг. За короткое время выяснилось, что с помощью тогдашних технологий и компонентов, часть из которых можно было приобрести сразу в обычных магазинах электроники, можно было создать действующий спутник весом около одного килограмма и размером с кубик Рубика. Быстро был разработан стандарт, согласно которому любой желающий мог построить собственный наноспутник. Граничными условиями были размеры – 10×10×10 см и масса – до 1,33 кг.
Сконструированные таким образом спутники, названные просто CubeSat, можно было упаковать в дозатор P-POD (Poly-PicoSatellite Orbital Deployer), вмещающий до трех штук. Уже тогда было предусмотрено, что можно будет объединять кубы попарно или по трое в пределах одного P-POD. Каждый базовый элемент назывался единицей (юнитом), поэтому появились размеры сателлитов 1U, 2U или 3U. Чуть позже также были разработаны версии 0,5U и 1,5U. Как оказалось, даже в варианте 1U внутри куба можно было упаковать научный прибор, систему рулевого управления, радиоаппаратуру, а снаружи фотогальванические элементы и антенны. Первый запуск спутников на базе этого стандарта состоялся 30 июня 2003 года.
С Плезика была отправлена ракета «Рокот» с дополнительной ступенью «Бриз-КМ». Среди многочисленных грузов также было три дозатора P-POD, в том числе семь наноспутников — два американских (один в исполнении 3U, другой 1U), два датских, один канадский и два японских. Это были CUTE-I, построенные при участии студентов Токийского технологического института, и Cubesat XI-IV, построенные в Токийском университете. Оба куба использовались для тестирования спутникового радиолюбителями.
Через два года был осуществлен второй запуск спутников нового стандарта, в том числе Cubesat XI-V. Следующие два японских наноспутника были гораздо более совершенными – первый, двухблочный Cute-1.7 + APD II, помимо радиолюбительских функций, выполнял роль, считающуюся одной из ключевых в японской технике спутников, а именно, он должен был испытать один из методов ускорения спуска спутника с орбиты. Был выбран способ отсоединения элемента спутника на тросе, благодаря которому он стал оказывать гораздо большее аэродинамическое сопротивление. Второй спутник (1U, Nihon University) обслуживал радиолюбителей.
В следующей игре были вывезены три кубсата “сделано в Японии” – Хаято, Васэда-САТ2 и Негри. Все они были построены в варианте 1U, но задачи у них были не такие простые, как у предшественников. На первом были камеры наблюдения за Землей в поле микроволнового излучения, что позволяло фиксировать наличие водяного пара в атмосфере, на втором тестировалась электроника, в частности непосредственно программируемая матрица вентилей, а на третьем наблюдали Землю и тестировали метод пространственной ориентации с помощью выдвижных элементов («лопастей»). Еще один пакет из четырех японских спутников 1U был запущен в 2014 году. Это KSAT2 (Hayato 2), OPUSAT (Спутник университета префектуры Осака) для исследования энергосистемы на основе литий-ионных суперконденсаторов, любительский радиолюбительский INVADER (Интерактивный спутник для искусства и проектно-экспериментальные исследования, АРТСАТ-1) и технологический ИТФ-1 (Imagine The Future 1, Юи). Вышеуказанные спутники были унесены ракетами «Космос-3М», «Днепр», PSLV и Н-2А.
С помощью МКС
В 2012 году появился новый вариант доставки кубиков. Вместо того, чтобы устанавливать П-ПОД на переходники на последней ступени ракет-носителей, где-то между основными нагрузками и выводить их на орбиты в соответствии с их задачами, было решено использовать для этой цели Международную космическую станцию. Как известно, японская лаборатория Кибо оборудована небольшим шлюзом, позволяющим размещать определенные грузы снаружи, а также втягивать их внутрь станции.
С вводом в эксплуатацию трех новых беспилотных транспортников станция может стать орбитальным космодромом для кубсатов. Американские Dragons и Cygnus, а также японский HTV могут в каждой миссии доставлять на борт МКС некоторое количество кубсатов-контейнеров, которые астронавты могут выбрасывать наружу в определенный момент. Существует два метода выброса наноспутников с МКС. Первый — японский J-SSOD (Japanese Experiment Module (JEM) Small Satellite Orbital Deployer), второй — американский NRCSD (NanoRacks CubeSat Deployer). Японская система позволяет осуществлять выброс шести единиц за один цикл работы шлюза, так как состоит из двух стандартных P-POD (2×3U). В настоящее время на станции также используется американская система, которая благодаря реконфигурации позволяет за один цикл разместить в шлюзе до 48 единиц (8×6U). Конечно, первыми эту возможность отправки кубсатов использовали японцы.
