В последние дни декабря 2024 года с борта МКС в открытый космос запустили пять кубсатов, среди которых выделяется японский LignoSat. Это первый в мире спутник с корпусом из древесины. Он проведёт несколько месяцев на орбите, испытывая древесину в качестве строительного материала для космических аппаратов, а в перспективе — для станций и баз.

Источник изображений: NASA/Kyoto University

Проект спутника из дерева был реализован командой учёных из Киотского университета под руководством бывшего японского астронавта Такао Дои (Takao Doi), который в настоящее время занимает должность профессора в этом университете. Им помогала деревообрабатывающая компания Sumitomo Forestry. За год до отправки спутника на МКС были доставлены образцы различных пород древесины, покрытых лаком и без покрытия, чтобы выбрать наиболее устойчивый к вакууму материал. В итоге выбор пал на японскую разновидность магнолии — хоноки.

В японской культуре древесина хоноки исторически использовалась для изготовления ножен самурайских мечей — катан. Запуск спутника с использованием хоноки в космическое пространство, по мнению японцев, обещает вывести деревообрабатывающую отрасль на новый уровень. Команда Такао Дои совместно с Sumitomo Forestry даже разработала 50-летний план по высаживанию магнолиевых насаждений, чтобы удовлетворить возможный спрос на древесину для строительства баз на Луне, Марсе и других небесных телах.

Стенки кубсата LignoSat соединены без клея и гвоздей методом «ласточкин хвост». При этом спутник имеет жёсткую раму и систему крепления из стальных спиц, что делает столярное соединение, возможно, избыточным, но придаёт конструкции определённую изящность. Тем не менее, поведение пазов в условиях вакуума может дать важные данные о свойствах древесины, что придаёт этому решению практический смысл.

Во время свободного полёта по орбите древесина должна доказать свою надёжность не только как конструктивный материал, но и как защита электроники от радиации и проникновения геомагнитного поля через стенки спутника. Что ж, первый шаг сделан. Подобный проект разрабатывается и в Европейском космическом агентстве. В перспективе замена алюминиевых корпусов спутников на деревянные позволит избежать загрязнения атмосферы Земли оксидом алюминия, который образуется при сгорании спутников. Древесина же, напротив, является экологически чистым решением.

В рамках запланированной на завтра миссии SpaceX Transporter 11 на орбиту будет выведен кубсат (небольшой спутник) с платформой Nvidia Jetson Orin NX, предназначенной для запуска систем искусственного интеллекта. Инициаторы проекта хотят испытать новый материал, призванный защитить электронику в условиях космоса.

Источник изображения: CSC/Aethero

ИИ на Земле сегодня является главным технологическим трендом, но его развёртывание на орбите идёт намного медленнее — там спутники подвергаются жёсткому воздействию ионизированных частиц и космического излучения, угрожая электронным компонентам. Чтобы компьютер выжил в космосе, ему нужны защита — рассчитанный на высокие дозы радиации корпус из прочных материалов. Чтобы изготовить пригодный для космоса компьютер, нужны годы, поэтому производителям спутников приходится довольствоваться устаревшими процессорами.

Расположенная в Джорджии Cosmic Shielding Corporation (CSC), учреждённая шведским Техническим университетом Чалмерса, предложила своё решение этой проблемы. Компания разработала экранирующий нанокомпозитный метаматериал — полимер с наночастицами, точный состав которого является коммерческой тайной. Этот материал, уверены его создатели, способен останавливать заряженные частицы. CSC уже провела испытания материала в ускорителях частиц на Земле и в ходе восьмимесячного эксперимента на МКС.

Теперь проект перешёл на новый уровень: на орбите появится полноценный защищённый компьютер с ИИ. Он будет находиться на борту кубсата, созданного компанией Aethero из Сан-Франциско — она специализируется на выпуске высокопроизводительных компьютеров космического класса. Единственной задачей платформы во время его четырехмесячной миссии будет выполнение математических вычислений, результаты которых станут передаваться на Землю и подвергаться проверке.

Подобные системы будут пользоваться спросом, уверены в CSC. Они потребуются производителям спутников и поставщикам услуг по наблюдению за Землёй — их порадует возможность анализировать и обрабатывать изображения прямо на борту спутников. ИИ в космосе поможет в выполнении целого ряда новых миссий, требующих расширенного анализа изображений и визуальной навигации — обслуживание систем на орбите, удаление и манёвры по уклонению от космического мусора. Компьютеры с экранами нового поколения смогут дольше работать в космосе, а с более долгими миссиями сократятся и затраты на них. Этот же материал сможет использоваться в скафандрах, будущих космических станциях и лунных жилищах.

Первый созданный в Чеченской Республике спутник «Ахмат-1» вышел на орбиту и приступил к выполнению своей задачи — отслеживанию передвижений самолётов. Об успешном запуске миссии доложили в пресс-службе Юго-Западного государственного университета (ЮЗГУ), специалисты которого участвовали в работе над проектом.

Источник изображений: roscosmos.ru

Спутник «Ахмат-1» разрабатывался в Чеченском и Юго-западном государственных университетах в рамках программы «Дежурный по планете» проекта Space-Pi. Это аппарат формата 3U CubeSat (10 × 10 × 30 см) массой 2,5 кг, оборудованный модулем автоматического зависимого наблюдения-вещания (АЗН-В) и предназначенный для слежения за движением воздушных судов на расстоянии до 1500 км. В рамках проекта предполагается испытание технологии передачи данных напрямую от самолёта на диспетчерский пункт.

Помимо него, накануне на ракете-носителе «Союз-2.1б» в рамках проекта Space-Pi были запущены ещё 15 спутников формата 3U CubeSat:

• ArcCube-01 — с его помощью школьники Ростовской области смогут проводить эксперименты по организации защищённого канала передачи данных в любительском частотном диапазоне;
• Cube-SX-HSE-3 — разработан Московским институтом электроники и математики при ВШЭ, он сможет принимать сигналы сигналов с передатчиков автоматической идентификационной системы на морских судах;
• «Монитор-2», «Монитор-3» и «Монитор-4» — предназначены для изучения космических вспышек в космическом и гамма-диапазонах;
• «Святобор-1» — создан Национальным исследовательским ядерным университетом «МИФИ» для дистанционного зондирования Земли с целью отслеживания пожаров и прочих стихийных бедствий;
• «Нанозонд-1» — разработан Орловским государственным университетом для изучения влияния околоземного пространства на поверхность космического аппарата;
• Vizard-meteo — построен компанией «Новые интеллектуальные системы» для изучения метеорологии в акватории Северной полярной области;
• «УмКА-1» — разработан в Средней школе №29 г. Подольска, оборудован оптическим телескопом;
• «КузГТУ-1» — построен Кузбасским государственным техническим университетом, будет изучать вибротермический отклик корпуса в условиях космического полёта;
• ReshUCube-2 — создан Сибирским государственным университетом науки и технологий для установки связи с наземной сетью интернета вещей;
• «СтратоСат ТК-1» — сконструирован компанией «Стратонавтика» и содержит на борту шесть пикоспутников;
• Sirius-SINP-3U — разработан компанией «НЕЙРО-МАСТЕР» в интересах НИИЯФ МГУ, будет осуществлять мониторинг заряженных частиц на низкой околоземной орбите;
• «Политех Юниверс-3» — создан в Санкт-Петербургском политехническом университете Петра Великого, будет использоваться для построения модели распределения уровня электромагнитного излучения Земли;
• UTMN-2 — разработан Тюменским государственным университетом, будет проводить диагностику тропосферы и применяться в среде «Умный город».

По заказу Росгидромета запущены ещё девять спутников форматов CubeSat, разработанные в российских университетах. На орбиту выведены два аппарата для компании «Специальный технологический центр», один аппарат для компании «Бюро 1440», а также по одному аппарату для партнёров из Беларуси, Малайзии и ОАЭ. Крупнейшей частью полезной нагрузки стал метеорологический спутник «Метеор-М» № 2-3. Всего же на орбиту выведены 42 аппарата — это рекорд для «Роскосмоса»

Мини-спутник CAPSTONE агентства NASA, движущийся по орбите вокруг Луны, в мае впервые успешно испытал технологию навигации, родственную земной GPS, но предназначенную для Луны. В будущем она поможет участникам лунных миссий эффективнее ориентироваться на поверхности нашего спутника.

Источник изображения: NASA

Космический аппарат CAPSTONE (Cislunar Autonomous Positioning System Technology Operations and Navigation Experiment) представляет собой объект размером с микроволновку, движущийся по особой орбите, которая в будущем будет выделена для лунной орбитальной станции Gateway, и призван выполнить ряд задач для последующего освоения Луны.

NASA сообщило, что было проведено тестирование технологии CAPS с участием двух космических аппаратов: CAPSTONE и окололунного орбитального модуля Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO). 9 мая проведён эксперимент, в ходе которого CAPSTONE отправлял сигнал LRO для оценки дистанции между аппаратами и их относительной скорости. LRO вернул сигнал, после чего CAPSTONE произвёл необходимые вычисления. Тест подтвердил возможность собирать измерения с последующей обработкой программным обеспечением CAPS для определения местоположения двух аппаратов. В ходе будущих лунных миссий технология, как ожидается, обеспечит автономную бортовую навигацию.

Помимо успешного выполнения теста CAPS, кубсат CAPSTONE достиг и ещё одной цели миссии — он летает по почти прямолинейной гало-орбите не меньше полугода. В дальнейшем аппарат продолжит движение и испытание различных бортовых технологий до года — в ходе расширенной фазы миссии. Дополнительно кубсат впервые (для себя) сделал снимки лунной поверхности возле местного северного полюса в момент, когда максимально приблизился к Луне 3 мая текущего года.

В ноябре 2022 года CAPSTONE стал первым кубсатом на орбите Луны. В начале 2023 года спутник перестал реагировать на команды с Земли, но позже его функциональность была восстановлена.

NASA объявило о прекращении миссии Lunar Flashlight по поиску поверхностного льда в кратерах на Южном полюсе Луны. Кубсат не смог выйти на лунную орбиту и даже удержаться на орбите Земли в системе Земля-Луна. Причиной провала миссии стали проблемы с двигательной установкой на нетоксичном топливе.

Источник изображения:

Кубсат Lunar Flashlight был запущен 11 декабря 2022 года на ракете Falcon 9. Он должен был выйти на такую орбиту Луны, чтобы регулярно пролетать над её Южным полюсом. В кратерах на полюсе стоит вековечная тень и там может быть водяной лёд. Для поиска льда кубсат вооружили счетверённой лазерной установкой, работающей на отражении сигнала. К сожалению, в реальных условиях её испытать уже не получится. По крайней мере, в миссии Lunar Flashlight.

В NASA пояснили, что для выполнения миссии не хватило тяги двигателей. Предполагается, что это произошло по причине загрязнённых чем-то топливопроводов. Система подачи топлива напечатана на 3D-принтере с использованием принципа спекания металлического порошка лазером. В NASA считают, что три из четырёх топливопроводов забились металлическим порошком или стружкой, что не позволило двигателям развить нужную тягу. Манёвры с использованием одного только двигателя из четырёх результата не дали.

В то же время кубсат остаётся на связи. Все его научные приборы работают, как и бортовая система. Более того, даже неуспех в достижении главной цели — поиска льда на Луне — не сильно уменьшил ценность миссии. На борту кубсата был ряд новых приборов и задействованных технологий, которые получили практическую обкатку в реальных условиях. Это и модернизированный радиокомплекс IRIS, который позволяет проводить точную навигацию в глубоком космосе, и новая двигательная установка, и нетоксичное топливо Advanced Spacecraft Energetic Non-Toxic (ASCENT), и ряд других новинок. Собранная информация будет использована при подготовке новых миссий, и в этом даже неудачный полёт Lunar Flashlight — это тоже успех.

Впрочем, кубсат окончательно не потерян. Сейчас он движется в сторону Земли и пройдёт около неё на расстоянии всего 65 тыс. км, после чего выйдет на орбиту вокруг Солнца. Связь с аппаратом сохраняется. В NASA надеются придумать ему новые задачи.

Вскоре после запуска 11 декабря 2022 года кубсата Lunar Flashlight на ракете Falcon 9 выяснилось, что три его двигателя из четырёх не работают. Аппарат оснастили экспериментальными ракетными двигателями на нетоксичном топливе Advanced Spacecraft Energetic Non-Toxic (ASCENT), которые ещё не летали в космос. У команды управления есть время до конца апреля, чтобы попытаться удержать кубсат в системе Земля-Луна.

Источник изображений: NASA / JPL-Caltech

Аппарат Lunar Flashlight должен был стать вторым окололунным кубсатом. Первым, тоже сквозь череду испытаний для команды управления, стал аппарат CAPSTONE. Оба аппарата проводят разведку Луны для миссий Artemis и возвращения людей на наш естественный спутник. В частности, Lunar Flashlight должен был картографировать залежи водяного льда в кратерах южного полюса Луны. На своей орбите он мог бы спускаться до 15 км над южным полюсом Луны и с помощью чувствительных датчиков искать водяной лёд в вечной тени кратеров и впадин.

Когда выяснилось, что три из четырёх двигателей «Лунного фонарика» не работают, дотянуть до Луны попытались на одном двигателе, проявив творческий подход в маневрировании. Но оставшийся двигатель вскоре тоже вышел из строя. Несмотря на явно отчаянное положение и почти полную вероятность провала миссии, специалисты NASA продолжают попытки запустить один или несколько двигателей кубсата.

Времени на манёвры остаётся до конца апреля, в течение которого сохраняется надежда удержать кубсат в системе Земля-Луна и обеспечить ему прохождение над южным полюсом Луны на любых условиях. Тем более обидно, что всё остальное оборудование кубсата полностью работоспособно.