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.

Североамериканское агентство NASA одобрило разработку сверхкомпактных радиоизотопных термоэлектрических генераторов (РИТЭГ) Рочестерским технологическим институтом. Предполагается, что они будут использоваться в кубсатах и другой технике нового поколения, применение которой найдётся в глубоком космосе — там, где слишком мало света для солнечных элементов питания.

Источник изображения: NASA

Большинство действующих спутников для получения энергии используют солнечные панели, преобразующие свет в электричество. Хотя они хорошо справляются со своей работой, в глубоком космосе, например — за орбитой Марса, или на самой марсианской поверхности, где свирепствуют песчаные бури, света иногда слишком мало, поэтому энергии от солнечных элементов недостаточно.

Альтернатива в виде РИТЭГ позволяет с помощью термопар генерировать электричество из тепла, выделяющегося при распаде радиоизотопов. Принцип известен довольно давно и широко используется на Земле.

Проблема с подобными генераторами в том, что они довольно громоздки. Например, диаметр каждого в паре используемых в марсоходе Perseverance составляет 64 см, длина — 66 см, а вес — 45 кг. Каждый содержит 4,8 кг диоксида плутония. В результате РИТЭГ могут использоваться только в довольно больших космических аппаратах. Например, Perseverance представляет собой машину размером с внедорожник.

По данным NASA, в новом проекте удельная массовая энергоёмкость в сравнении со стандартным многоцелевым РИТЭГ будет увеличена с 3 до 30 Вт/кг при уменьшении объёма на несколько порядков — с 212 до 0,2 л.

Если новую технологию получится довести до практического использования, это обеспечит питанием будущие миссии к Юпитеру, питание оборудования во всегда находящихся в тени кратерах в лунных полярных регионах или кубсатов — без необходимости использования дополнительных источников. Например, это позволит намного успешнее реализовать миссию к Урану Flagship Uranus, в рамках которой к планете можно будет отправить целый флот маленьких спутников для обеспечения исследований с разных ракурсов, «релейной» связи и выполнения других задач.

Все десять кубсатов, выступавших попутной нагрузкой в миссии Artemis I, были установлены на ракету осенью 2021 года. По факту запуск ракеты SLS с кораблём Orion и десятью кубсатами состоялся с задержкой минимум на девять месяцев. Задержка не пошла на пользу ни оборудованию, ни аккумуляторам спутников. Связь с большинством из них так и не установилась, хотя команда NASA продолжает бороться за некоторые из них.

Кубсат LunaH-Map. Источник изображения: Arizona State Univ

Как сообщают в агентстве, до середины января у команды есть время запустить двигательную установку кубсата LunaH-Map. Эта межпланетная станция предназначена для поиска воды и летучих веществ на Луне. Станция должна была выйти на орбиту Луны с миссией вблизи южного полюса. В будущем там планируется высадка астронавтов и создание базы, для которой вода станет бесценным ресурсом для обеспечения автономности.

Первая переданная аппаратом LunaH-Map телеметрия показала, что батареи на его борту заряжены на 70 % — это было хорошее начало. Но дальше выявились проблемы с двигательной установкой. У кубсата LunaH-Map она электрическая на твёрдом йодистом топливе.

«У нас было очень короткое окно для запуска двигательной установки и подключения лунной гравитации, чтобы вернуться на Луну, — сказал представитель эксперимента. — Однако двигатели не сработали так, как ожидалось, чтобы обеспечить этот маневр для выхода на лунную орбиту».

Кубсат LunaH-Map оснащен ионным ракетным двигателем BIT-3 компании Busek. Проверка показала, что клапан подачи топлива частично заклинило и это не позволяло подавать в двигатель достаточно топлива для создания необходимой тяги. Проблему будут пытаться решить с помощью нагревателей в двигательной установке, что даёт надежду освободить клапан. Как предполагают в NASA, клапан заело от долгого ожидания запуска ракеты к Луне.

Если проблему получится решить до середины января, то кубсат сможет продолжить свою лунную миссию, достигнув рабочей орбиты по альтернативной траектории. Но доберётся он туда только к январю 2024 года. Если двигатель запустится позже, то миссия LunaH-Map может переключиться с Луны на один из пролетающих мимо околоземных астероидов.

Другие системы корабля работают нормально. Основной прибор аппарата — нейтронный спектрометр — собрал данные о Луне во время пролёта мимо неё через пять дней поле запуска ракеты. О других кубстатах в попутной нагрузке миссии Artemis I можно узнать из новой статьи на нашем сайте: «Межпланетные «кубики». Возможно, инженерам удастся спасти что-то ещё из этого списка.