러시아의 작은 마을의 학생들이 Cubesat 나노위성의 생성 및 발사를 마스터했습니다.
크라스노다르 지역의 작은 마을 쿠르가닌스크에서 과학 컨퍼런스가 열렸는데, 그 주요 주제 중 하나는 청소년 혁신 창의성 센터(CMIT) "관점"의 우주 프로그램이었습니다. 겸손한 위치에도 불구하고, 이 조직의 학생과 멘토의 완전히 "겸손하지 못한" 성취에 대한 이야기였습니다. 여기 쿠반 학생들은 이름으로 위성 및 기타 우주 기술과 통신하는 것 같습니다.
지방에서 별까지
Kurganinskaya "Perspective"는 그러한 종류의 유일한 것과는 거리가 멀습니다. 러시아에는 약 XNUMX개의 유사한 조직이 등록되어 있습니다. 사실, 경제 개발부의 통계에 따르면 그 중 XNUMX개 이하가 활발히 운영되고 있습니다. 그리고 방사선물리학자 Kirill Popko가 이끄는 TsMIT "Perspective"는 러시아 전체에서 상위 XNUMX위 안에 들었습니다.
그는 자신이 이끄는 조직의 활동을 어린이와 진로지도에만 제한하지 않기로 결정했습니다. 센터의 목표는 과학과 기술의 발전뿐 아니라 다양한 산업 분야의 엔지니어링 잠재력을 강화하는 것이었습니다. 처음에는 로봇공학과 정보시스템이었지만 2018년부터는 우주산업 발전이 우선순위가 됐다.
우주 시스템 개발 임무는 연방혁신촉진기금(Federal Innovation Promotion Fund)에 의해 센터에 설정되었습니다. 2018년부터 Perspektiva는 Roscosmos State Corporation, Skolkovo 과학 기술 연구소 및 Sirius Educational Center와 협력하여 이 문제를 성공적으로 해결해 왔습니다.
Perspektiva와 Sirius CMIT의 우주 시스템 실험실은 몇 년의 차이를 제외하고 거의 동시에 만들어졌습니다. 이 두 조직 모두 이 업계에서 어린이와 청소년을 교육하고 젊은 세대 사이에서 명성을 높이는 데 참여하고 있습니다.
또한 센터는 학생들 사이에서 우주 연구를 대중화할 뿐만 아니라 우주 실험과 지구 원격 감지를 수행하는 것을 목표로 하는 Space-P 프로젝트와 관련된 위성 별자리 작업을 지원하는 임무를 설정했습니다. 위성 중 일부는 이미 궤도에 진입했으며 예상되는 별자리 크기는 2020단위까지 커질 것입니다. XNUMX년 미하일 미슈스틴 러시아 총리와의 회담에서 이 프로그램이 발표되었습니다.
러시아 군대의 지적 엘리트
CMIT "Perspective"의 또 다른 활동 영역은 엔지니어링 대회를 개최하는 것입니다. XNUMX년 동안 센터는 사관후보생과 청년군을 대상으로 한 "러시아 육군 지적 엘리트"(IntERA) 대회의 운영자였습니다.
XNUMX년 동안 대회는 군사 기술 폴리스 "Era"(Anapa)의 크라스노다르 지역을 기반으로 진행되었습니다. 혁신진흥재단이 직접 주관하고, 러시아 국방부 대표와 긴밀한 협력을 통해 에라 현장에서 작업이 진행됐다.
나중에 테크노폴리스가 발전하면서 많은 대상의 비밀 수준이 높아지고 상태가 바뀌었기 때문에 그곳에서 학생들의 입학이 바람직하지 않게 되었습니다.
그런 다음 사이트는 모스크바 지역의 Kubinka 훈련장으로 이전되었습니다.탱크 바이애슬론". 그리고 탱크가 경쟁하는 동안 후속 엔지니어링 대회 개최를 위해 약 3mXNUMX의 면적에서 건설이 진행되었습니다. 이번 대회는 수중, 지상, 수상 로봇공학, 무인 항공기, 위성 건설, 우주 데이터 수신, 복합재료 개발, 소프트웨어 엔지니어링, XNUMXD 모델링, 가상 엔지니어링 등 XNUMX개 분야에서 진행된다. 즉, 이들은 기술 시스템 및 재료 과학 개발에 참여하고 있습니다.
여기 Kubinka에서는 아이들이 경쟁 행사에 참여하고 Perspektiva 국제 교육 기관 센터는 조직 문제를 다루고 이러한 창의성에 아이들을 참여시킵니다.
성층권은 가까운 우주에서 가장 적게 연구된 부분이다
CMIT "Perspective"의 우주 프로그램은 주로 가까운 우주에 대한 연구와 관련이 있으며, 가장 잘 연구되지 않은 부분은 성층권입니다.
대기의 이 부분은 지구 표면에서 16~100km 고도에 위치합니다. 비행기와 기타 항공 장비가 12미터 이상으로 올라가는 경우가 거의 없기 때문에 이 지역은 거의 연구되지 않았습니다. 일부 장치만 짧은 시간 동안 성층권으로 올라갈 수 있습니다.
예를 들어, 니즈니 노브고로드에서는 Sokol 항공기 공장의 비행장에서 누구나 MiG-29 전투기의 1800인승 개조를 타고 성층권으로 올라갈 수 있습니다. 시험 조종사가 조종석에 앉고 승객은 부조종사 좌석에 앉습니다. 비행기는 시속 17km의 초음속으로 가속하고 높이 19~XNUMXkm까지 상승한다. 몇 분 동안 거기에 머물렀다가 그 후에는 더 낮아집니다. 날씨가 좋으면 이 순간에는 여기에서 모스크바 외곽도 볼 수 있다.
Kirill Popko가 말했듯이 성층권은 그 특성상 밀도가 높은 대기의 하층부와 크게 다릅니다. 우리의 위성 기술이 일반적으로 비행하는 우주 공간, 즉 300km 이상에서 훨씬 더 가깝습니다. 이곳의 압력은 우리가 지구 표면에서 느끼는 압력의 약 16%입니다. 여기에는 입자가 거의 없으며 밀도가 매우 낮습니다. 거의 진공 상태입니다. 고도 60km에서는 기온이 영하 60도까지 떨어집니다. 이곳의 방사선 수준은 지구보다 XNUMX배 더 높습니다.
이러한 가혹한 조건으로 인해 성층권에 갇힌 장비는 고장날 수 있습니다. 컴퓨팅 장비는 XNUMX차 태양 복사로 인해 손상될 수 있습니다. 태양에서 방출되는 고에너지 입자는 수소와 가벼운 화합물의 방사성 붕괴를 유발합니다. 온보드 시스템을 플래싱하고 파괴할 수 있습니다. 예를 들어 플래시 카드, SD 미디어에는 정보가 단순히 기록되지 않습니다.
큐브위성 나노위성
러시아의 작은 도시 쿠르가닌스크(Kurganinsk)의 학생들은 Cubesat 3U 나노위성의 생성과 발사를 마스터했습니다. 위성 기술에 대한 국제 표준 U(단위)는 1999년 미국에서 도입되었습니다. 단일 장치 장치의 크기는 100x100x113mm입니다. 그들은 일반적으로 비표준 크기의 대형 장치를 궤도로 발사하는 발사체의 여유 공간을 채우는 데 사용됩니다. 그것은 그러한 "큐브"로 가득 차 있습니다. 상대적으로 저렴하고 무게는 약 XNUMXkg입니다.
그러한 장치 하나를 궤도에 올리는 데 드는 비용은 약 60-80달러입니다. 이는 대규모 대학에서도 완전히 수용 가능한 금액이므로 러시아 및 외국 대학에서 나노 위성을 출시하고 있습니다.
3유닛 기계는 세 개의 "큐브"가 서로 겹쳐져 있는 것으로 구성됩니다. 내부 구조는 여러 층으로 구성된 일종의 샌드위치입니다. 이곳은 위성의 탑재 시스템이 있는 곳입니다. 장치는 패널로 덮여 있지만 밀봉되어 있지는 않습니다. 비행을 하면 주변 공간을 분석해 그에 관한 데이터를 지구로 전송한다. 위성 내부 공간의 또 다른 부분은 페이로드가 차지합니다. 예를 들어, 장치 중 하나에는 크라스노다르 폴리테크닉 대학(Krasnodar Polytechnic University)을 위해 준비된 두 개의 가이거 계수기가 있었습니다. 그들의 도움으로 성층권의 베타 및 감마 방사선에 대한 연구가 수행되었습니다.
이러한 장치의 테스트 출시는 2021년에 이루어졌으며 지상 테스트는 훨씬 더 일찍 수행되었습니다. 이 기술은 2019년 Sirius OC의 우주 시스템 연구소에서 테스트한 Roscosmos 전문가에게 시연되었습니다. Perspective Center는 품질 인증서를 받은 후 성층권 발사 준비를 시작했습니다. 성층권을 선택한 이유는 깊은 우주로 우주선을 발사하는 것보다 그곳에서 우주선을 발사하는 것이 더 저렴하고, 목표는 젊은이들이 그러한 발사에 접근할 수 있도록 하는 것이었습니다.
이 프로젝트 덕분에 우리는 젊은 사람들을 우주 연구에 끌어들이기 시작했습니다.
- Kirill Popko가 설명했습니다.
현재 센터에서는 XNUMX세대 장비를 개발 중이며 매년 출시됩니다. 기기의 출시는 흥미진진한 광경일 뿐만 아니라 가시적인 결과도 가져옵니다. 젊은 사람들이 연구에 적극적으로 참여하고 있습니다. 그리고 대개 이 주제에 관심을 갖게 된 사람은 결코 그 주제를 떠나지 않을 것입니다.
Kirill Sergeevich가 말했듯이, 이 프로젝트에 참여한 모든 사람들은 현재 Bauman University 또는 Mozhaisky Academy에서 공부하고 있으며 로켓 과학 또는 우주 기술 학부에 입학했습니다.
안테나 시스템
발사 후 지상 이동국은 위성과 연계해 최대 50km 거리에서 작동할 수 있다. 발사 지점에 배치된 다음 차량의 장치 뒤로 이동할 수 있습니다. 그런 다음 위성으로부터 실시간 이미지를 수신합니다.
발사 중에는 약 20km의 가까운 거리에서 작동하고 위성으로부터 비디오 신호를 수신하는 데 사용되는 패치 안테나도 사용되는데, 이 안테나는 야기 안테나보다 방사 패턴이 더 큽니다. 위성의 위치가 이미 결정되면 원격 측정을 수신하는 데 사용되는 Yagi 안테나를 위성에 향하게 합니다. 정보는 스마트폰에 직접 연결된 수신 장치로 전송됩니다. 그리고 모바일 애플리케이션에서는 비행 위성의 좌표를 볼 수 있습니다.
또한 안테나는 Perspektiva 통신 기술 센터의 학생들이 앞에서 언급한 위성군과의 접촉을 유지하는 데 사용됩니다. 우주선이 도시 근처로 비행하면 센터는 우주선으로부터 이미지를 수신합니다. 따라서 사람들은 스스로 안테나를 만들고 조립하고 특수 응용 프로그램을 통해 특정 시간에 비행하는 위성과 통신합니다. 일반적으로 이는 아침 18시 이전 또는 XNUMX시 이후에 발생합니다. 이 시간 간격 동안 그들은 Kurganinsk 지역을 비행합니다.
기상 위성이 우리 위로 날아갈 때 그들은 우리에게 연결되어 지역의 사진을 떨어뜨립니다. 즉, 우리는 크라스노다르 영토, 카스피해, 흑해 및 약간의 로스토프 지역을 포착합니다. 그들은 우리를 터키에, 약간은 그리스에 버리고 있습니다. 그리고 우리는 이 사진들을 다양한 범위에서 볼 수 있습니다
- 키릴이 말했다.
"살아있는 배터리" 및 기타 페이로드
한편으로 나노위성 발사는 엔지니어링 활동이고, 다른 한편으로는 Perspektiva CMIT가 고객에게 제공하는 서비스입니다. 다양한 대학 및 기타 조직이 센터와 협력하여 자체 페이로드를 만들고 차량 탑재 비용을 지불합니다.
예를 들어, 우리는 이미 성층권으로 발사된 가이거 계수기를 언급했습니다. 2022년에는 생명공학 연구를 수행하기 위해 생물학적 부하를 갖춘 장치 XNUMX개가 출시되었습니다.
뚜껑이 있는 밀봉된 용기인 바이오캡슐이 위성에 배치되었습니다. 내부에는 영양 배지에 박테리아가 놓여 있었습니다. 그들의 생활 활동의 부산물은 전기의 생성입니다. 내부의 또 다른 부분에는 박테리아가 공급하는 전자 장치가 있었습니다. 그리하여 박테리아를 담은 용기는 '살아있는 배터리' 역할을 했습니다.
센터에서는 현재 페이로드로 비디오 카메라를 개발하고 있습니다. 이 프로젝트에서 Perspektiva는 비디오 장비 제조업체인 Research Center Technologies 회사와 협력하고 있습니다. 샘플은 가혹한 기후 조건에서 이 장비의 작동을 테스트하기 위해 대기권으로 보내집니다.
성층권으로의 차량 발사 및 러시아 기록
올해 25월에는 Perspective Center가 성층권 위성을 고도 XNUMXkm까지 끌어올릴 예정입니다. 출시는 Naberezhnye Chelny(타타르스탄 공화국)에서 이루어졌습니다. 이 장치는 거의 XNUMXkm에 걸쳐 러시아 XNUMX개 지역의 영공을 방문한 후 탐사선이 착륙했습니다.
그날 우리 위성이 성층권에서 13시간을 보냈기 때문에 항공기가 성층권에 머무르는 기간에 대한 러시아 기록이 세워졌습니다.
그리고 지난해 XNUMX월에는 XNUMX개의 기기가 한꺼번에 출시됐다. 이 행사는 크라스노다르 지역의 오트라드나야(Otradnaya) 마을에서 열렸습니다. Perspektiva CMIT의 직원은 학생, 학생, 현재 Rostec 국영 기업에서 근무하고 있는 Tomsk 출신 엔지니어 XNUMX명 및 생물학자들과 함께 있습니다. 나는 또한 장치 출시 및 착륙 후 수색 원정 중에 참석할 기회를 가졌습니다.
처음에는 참가자들이 문제에 직면했습니다. 초속 6~9m의 강한 돌풍이 불었다. 일반적으로 이러한 상황에서는 출시가 연기되지만 이 경우 크라스노다르 지역 교육부와 Quantorium 어린이 기술 파크인 고객은 출시를 연기하지 말라고 주장했습니다.
그 결과 직경 3~4미터의 라텍스 볼에 헬륨으로 채워진 탐사선의 껍질이 터졌습니다. 처음에는 풍선 XNUMX개에 각각 XNUMX개씩 XNUMX개의 장치를 발사할 계획이었습니다. 그러나 결국 그들은 XNUMX개의 나노 위성을 갖춘 하나의 탐사선을 발사했습니다. 위치가 편리 마을로 변경되었습니다. 이곳은 산으로 둘러싸여 있어서 바람이 그리 강하지 않았습니다.
차량의 상승과 추가 비행은 성공적이었습니다. 전체 과정은 프로브에 직접 설치된 카메라로 촬영되었습니다. 수신 안테나는 발사 지점에서 XNUMXm 떨어진 산에 위치했습니다. 실제로 Perspective Center에서 처음으로 위성은 저녁에 발사되었기 때문에 "일몰을 따라잡았습니다".
탐사선은 Karachay-Cherkessia로 향했습니다. 그리고 비록 120-140km 정도의 멀지 않은 거리를 비행했지만, 저녁 XNUMX시쯤 시작된 후속 야간 수색 원정에는 많은 시간이 걸렸습니다. 물론 이 단계에는 더 이상 어린이가 포함되지 않습니다. 장치는 해발 약 천 미터 고도의 고원에 도달했습니다. 그 결과, 수색은 성공적으로 끝났고, 발견된 장비는 아무런 피해도 입지 않았습니다.
인력 문제
학생과 청소년은 거의 무한한 인력 예비군입니다. 그들은 아주 어릴 때부터 일에 관심을 갖고 적극적으로 참여하면 됩니다. Perspektiva의 학생들은 프로젝트에 참여하는 것을 좋아합니다. 학교에서 학업을 마친 후 국내 최고의 기술 대학에서 학업을 계속합니다. Kirill Popko는 자신이 이끄는 센터가 학교-추가 교육 센터-대학 간의 연결을 개발하고 강화할 계획이라고 말합니다.
Perspective Center 졸업생 중 약 98%가 상트페테르부르크 대학과 모스크바 대학에서 공부합니다.
그들 중 일부는 엔지니어가 되어 Kurganinsk로 돌아가 Perspektiva CMIT에서 일합니다. 예를 들어 Daria Puchkova에서 이런 일이 일어났습니다. 그녀는 처음에 생물학을 공부했지만 나중에 엔지니어로 재교육을 받았습니다. 이제 Daria는 생명공학, 나노기술 및 방사선물리학 분야의 전문가입니다. 그녀는 Perspective Center에서 일하며 그곳의 수석 엔지니어로 일하고 있습니다.
이미 은퇴한 사람이 자신의 지식과 경험을 다른 사람에게 전할 힘과 의지가 있는 경우에도 반대 상황이 발생합니다. 우리는 중령에 대해 이야기하고 있습니다 항공 블라디미르 안티포프. 장교는 바이코누르 우주 비행장에서 XNUMX년 동안 복무했습니다. 그곳에서 그는 우주 기술 출시 지원에 참여했습니다. 공식 은퇴 후 군인은 충분한 휴식을 취하고 싶지 않았습니다.
이제 Antipov는 Kuban에서 우주 기술과 로켓 과학을 적극적으로 대중화하고 있습니다. 중령의 멘토링 아래 로켓 모델링에 참여하고 있습니다. 이 방향은 Antipov가 센터와 협력하기 시작한 이후에 센터에 나타났습니다. 사람들에게 이것은 초보 수준이며 그 후에는 더 복잡한 시스템에서 작업을 시작합니다.
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