Космический урок: Рой наноспутников и привет от космонавтов

Правда ли, что современные дети не мечтают стать космонавтами? На Космическом уроке, прошедшем 27 октября в детском технопарке «Кванториум» мы убедились, что это не так.

Роскосмос и Ракетно-космическая корпорация «Энергия» совместно с Томским политехническим университетом организуют подобные уроки с 2017 года. Огромную поддержку проекту оказывают сразу несколько университетов — ТПУ, ТГПУ, ТУСУР, ОмГПУ, ОмГТУ, администрации Томской и Омской областей, а также индустриальные партнеры — РКК «Энергия», НПЦ «Полюс», ПО «Полет».

В этот, уже четырнадцатый раз, «Космический урок» ожидала перезагрузка. Он стал более масштабным — к образовательному проекту присоединились детские технопарки «Кванториум» в Омске и Королёве. В YouTube велась прямая трансляция урока.

Участников Космического урока поприветствовал губернатор Томской области Сергей Жвачкин. В частности, он отметил, что давние и серьезные связи томской науки с космической отраслью позволяют и сейчас нашим ученым включаться в передовые исследования и добиваться значимых успехов. Вспомнил, что именно на томской земле родилась идея наноспутника, который стал первым подобным аппаратом в мире, запущенным на орбиту. Что стало отправной точкой для разработки проекта «Рой наноспутников».

Именно «Рой наноспутников» и стал темой урока. А это значит, что ребята станут участниками реального научно-технического проекта РКК «Энергия» и 12 сильнейших технических университетов России. В том числе и ТПУ, инженеры которого принимают участие в космическом эксперименте «Рой малых космических аппаратов (МКА)» на российском сегменте МКС. В Политехе будут печатать корпуса спутников формата CubeSat, а управление роем спутников будут вести из студенческого центра управления полетами (ЦУП). Планируется, что в 2020 году на орбиту Земли с МКС будет выведен рой из четырех малых спутников, а в 2023-м — уже из шести.

— На сегодня для нас самый серьезный проект, совместный с РКК «Энергия» — это создание 3D-принтера для печатания в условиях невесомости как металлами, так и полимерными материалами. Но, помимо этого, большие исследования ведутся в материаловедении. Разрабатывается стекло для иллюминаторов, устойчивое к метеоритам, — говорит проректор ТПУ по науке Мехман Юсубов. — Томский политехнический университет очень много внимания уделяет воспитанию будущих космонавтов и инженеров космической отрасли, а сегодняшние старшеклассники — это наши будущие абитуриенты. И еще важно, чтобы проявившийся у ребят интерес никуда не пропадал. Ведь всем известно, что в моем поколении все хотели быть космонавтами. Хотелось бы, чтобы и сейчас молодежь так же заряжалась этой энергией космоса.

27 октября прошел установочный этап. В ходе урока школьники смогли узнать о передовых отечественных достижениях в науке, технике, об истории освоения космоса, опытах и экспериментах на орбите Земли, действиях законов природы в условиях невесомости и многом другом. В дальнейшем ребятам в составе команд предстоит пройти три этапа за шесть месяцев и создать проект и макет малого космического аппарата.

Часть урока была посвящена истории создания группировок спутников и задачам, решаемым роем автоматических космических аппаратов. Об этом ребятам рассказали эксперты, член-корреспондент Российской академии наук, профессор, создатель первых в мире спутниковых систем персональной связи и непосредственного телевещания, советник генерального директора ОАО «Российские Космические Системы» Григорий Чернявский и доктор технических наук, профессор, генеральный конструктор автоматических космических систем и комплексов, выпускник ТПУ Виктор Хартов.

— Первые спутники, запускавшиеся в Советском Союзе в группировке, были микроспутники «Стрела-1». Одновременным запуском до пяти спутников была создана спутниковая система связи, которая затем была доведена до 15-20 аппаратов и стала прообразом создаваемого в настоящее время спутникового интернета, — отметил Григорий Чернявский.

— Можно ли назвать систему из ста спутников, тысячи спутников, десяти тысяч спутников роем? Нет, нельзя. До тех пор, пока каждый спутник из этой группировки является отдельным объектом управления. То есть, Земля определяет его орбитальные параметры, готовит программы, какой двигатель в какую сторону и сколько времени должен работать, чтобы спутник сохранил нужное положение. Всё это является просто большой группировкой спутников, которая превращается в систему только при помощи управления с Земли. Качественный переход будет достигнут тогда, когда спутники станут сетью, связанной между собой. Объектом управления будет уже вся группировка спутников, и с Земли будут задавать только задачи. Земля будет говорить: «Мне нужно снять такой-то район поверхности». И уже этот Рой сам должен решить, какой спутник выполнит эту задачу, по какому маршруту потом передать полезные данные. Если в этом Рое есть лидер, то это уже не Рой, это стая, где есть вожак. А для Роя характерно, что каждый элемент сравнительно прост, но за счет структурной сложности системы он может выполнять сложные целевые задачи, — рассказал ребятам Виктор Хартов.

Экспертами-наставниками стали Василий Федоров — Директор научно-образовательного центра «Современные производственные технологии» ТПУ и Юрий Донцов, младший научный сотрудник ТПУ. Они помогут участникам «Космических уроков» в выполнении реального задания от университетов и предприятий, которые участвуют в космическом эксперименте, — создать макет наноспутника. Победители всего проекта смогут получить привилегии при поступлении в вузы — участники инициативы.

— Для всех трех площадок поставлена одинаковая задача: спроектировать малый космический аппарат, формата CubeSat, то есть, это 100×100×300 мм. Я буду заниматься вопросами создания корпуса. Начинку аппарата дети определяют сами. Потом аппараты будут проверены на предмет работоспособности. Тот спутник, который будет ближе к рабочему макету, тот получит больше баллов. И эти аппараты, возможно, войдут в состав группы «Роя наноспутников». Дети получат опыт работы с реальными разработчиками, опыт участия в реализации настоящего космического проекта. — рассказал Василий Федоров.

Отдельной страницей «Космического урока» стал сеанс прямой связи с российским экипажем МКС, Сергеем Рыжиковым и Сергеем Кудь-Сверчковым. Школьники из Томска, Омка и Королева смогли задать космонавтам самые различные вопросы. Ребят интересовали районы посадки космонавтов на Земле, где и как хранятся наноспутники на МКС до запуска, о том какие природные явления Земли наблюдают космонавты с орбиты и пр. Космонавты рассказали старшеклассникам о том, что в американском сегменте их коллеги выращивают редис, и что в скором будущем и в российской части станции появится такая установка для выращивания растений. А еще, притом, что на станции есть все необходимое для жизни и работы, им очень не хватает общения с родными и близкими. Но думать об этом некогда, потому что практически всё время космонавты заняты работой, научными исследованиями. И тем приятнее будет возвращение домой после экспедиции.

В целом урок оставил приятное впечатление. И надежду, что кто-то из этих молодых и увлеченных ребят будет стоять у истоков новых прорывов в космической отрасли. И может, даже даст человечеству возможность вырваться за пределы Солнечной системы, укажет дорогу для новых открытий в бескрайней Вселенной!

Текст: Сергей Мальцев
Фото: Серафима Кузина