Введение
Данная статья подводит итоги проекта по созданию спутника “Маяк”, первого российского спутника, созданного руками любителей космонавтики и запущенного на орбиту 14 июля 2017 года с космодрома “Байконур”. Дана хронология развития проекта, перечень основных технических и организационных задач, список участников проекта на разных стадиях.
Так же в статье вот так отмечены решенные вопросы, а вот так — отмеченные ошибки, допущенные в ходе работ.
В тексте встречает местоимения “я” и “мы”. Я — это автор этого текста и руководитель проекта “Маяк”, Александр Шаенко, мы — это команда проекта “Маяк”.
Итак, начнем.
Причины появления проекта “Маяк”
У любого проекта есть причины, мысли или события, которые приводят к его появлению, но еще не являются проектом как таковым. Главной причиной проекта появления проекта “Маяк” было желание изменить состояние дел в нашей сегодняшней космонавтике.
Мы знаем, что человечество шестьдесят лет назад вышло в космическое пространство. Мы знаем, что автоматические межпланетные станции исследовали все известные крупные небесные тела Солнечной системы. Мы знаем, что космические обсерватории наблюдают Вселенную во всем диапазоне волн электромагнитного спектра. Пилотируемые космические корабли и спутники-исследователи запускаются в космос множеством стран, поэтому можно с ответственностью заявить, что мы, человечество, исследуем космос.
Решающий вклад в освоение космического пространства сделала наша страна. В начале космической эры именно мы запустили первый искусственный спутник Земли, первыми достигли Луны и ближайших планет, первыми запустили в космос человека.
Однако в этих высказываниях есть два тонких момента.
Во-первых, большие достижения в области полетов в космос остались в прошлом. Гагарин полетел в 1961 году, Армстронг ступил на Луну в 1969. Тогда казалось, что вслед за этими достижениями последуют и другие: базы на Луне, полеты к Марсу и Венере и прочие, и прочие, и прочие. Начиналось закономерное обсуждение, что уже скоро появятся профессии космонавта-ученого, космонавта-техника или даже космонавта-сварщика. Что скоро полеты в космос станут рутинным делом, как стали в свое время атмосферные полеты. Действительно, кто сейчас из сотни пассажиров авиалайнера задумывается о романтической мечте, проведшей энтузиастов полета от хрупких полотняных орнитоптеров до стремительных и надежных воздушных судов, связавших континенты? Подобного ждали и от космонавтики, однако этого не случилось.
Во-вторых, как именно я, обычный человек, живущий обычной жизнью в России, могу исследовать Вселенную и запускать спутники в космос? Не мы, российский народ в целом или человечество вообще, а именно я? Тут надо заметить, что такое желание присуще далеко не всем. Как и во время полета на реактивном самолете из сотен человек на борту наслаждаются полетом лишь пара пилотов да несколько детей, так и в космос хотят очень немногие. Но если хочется лично мне запустить в космос свой спутник, то как быть?
Обычно в этом случае говорят так. Учись в школе получше, поступай в хороший вуз, а после — иди работать в КБ. Первые тридцать лет ты будешь там инженером, а потом, ближе к пенсии, ты станешь Главным конструктором, и вот тогда-то ты сможешь запустить в космос свой спутник. Сейчас такой путь выбирают очень редко, потому что есть способы и получше. Например, придумай гениальную бизнес-идею, бери кредит в банке или ищи инвесторов, собирай команду, проектируй спутник, запускай его в космос и зарабатывай деньги. Но что же делать, если тебе не хочется делать спутник для денег?
Мы, разработчики проекта “Маяк”, ответили на этот вопрос. Мы доказали на практике, что возможен и третий путь. Что можно с друзьями придумать спутник, без огромных заводов и сложных лабораторий построить его и запустить в самый настоящий космос. Мы надеемся, что благодаря нашим усилиям наша космонавтика хоть немного, но изменится, и в нее придут новые люди, новые идеи, новые методы работы. Мы хотим, чтобы в космонавтику пришли неравнодушные, увлеченные освоением космоса люди. Мы рассчитываем, что после “Маяка” сделать следующий “свой собственный спутник” будет проще, так как уже есть наш пример и наш опыт.
Эта идея выкристаллизовалась в ходе бесед перед лекцией по истории космонавтики 24 декабря 2013 года с ее организаторами, Алексеем Стаценко и Соколовым.
Постановка задачи
В самом начале проекта, еще до формирования проектной команды нужно было ответить на следующие вопросы:
- Если делать спутник для того, чтобы привлечь как можно больше людей в освоение космоса, то какой это должен быть спутник?
- Если делать спутник с энтузиастами, чтобы в нем мог принять участие любой желающий, то какой он должен быть, чтобы энтузиастам по силам его было сделать?
Ответы были следующими:
- Нужно создать яркий светящийся объект, видимый невооруженным глазом, при этом обеспечить продвижение его во всем мире как спутника, созданного космическими энтузиастами. Кроме того, нужно опубликовать все материалы проекта, чтобы любой желающий мог его повторить.
- Необходимо проектировать космический аппарат так, чтобы при его производстве, испытании и запуске не было необходимости применять малодоступные ресурсы — материалы, оборудование, испытательные стенды.
Варианты спутника с радиопередатчиком, с камерой, фотографирующей Землю были отвергнуты как требующие сложного наземного приемного оборудования у “зрителя”, а также сложные в реализации.
Сбор команды проекта
Имея сформулированные требования к проекту, стало возможным начать поиск команды проекта. Участники первой команды собрались благодаря объявлению в группе “Твой сектор космоса” от 2 марта 2014 года. Первая встреча по проекту произошла 5 марта 2014 года.
На встречу пришли студенты и аспиранты МГТУ им. Баумана и МАИ, которым идея сделать спутник своими руками и запустить его в космос, понравилась. Работа команды в этом составе продолжалась примерно до начала сентября 2014 года.
Формулирование ТЗ
В ходе работы команды было сформулировано техническое задание на спутник, получивший к тому времени название “Маяк”.
Самый главный вопрос, на нам который нужно было ответить при формировании ТЗ на “Маяк” — как формировать яркий объект в небе?
Мы рассматривали целый ряд возможных вариантов, начиная от повторения советского эксперимента “Искусственная комета”, рассматривали установку на борт спутника ярких источников света и заканчивая солнечным отражателем, аналогичным американскому спутнику “Эхо”.
При анализе возможных вариантов возник следующий вопрос, не менее главный.
На какое время создавать в небе яркий объект? Мы посчитали, что за месяц существования такого спутника, особенно на околополярной орбите, то есть, на орбите, по которой спутник облетает всю Землю от полюса до полюса, его успеют увидеть во всех городах и свой эффект он произведет. В случае существенно меньшего срока, например, нескольких дней, облачность и другие проблемы могли бы помешать увидеть аппарат в некоторых районах Земли, в случае существенно большего времени большего эффекта вряд ли удалось бы достичь, так как за это время яркая, ползущая по небу звездочка успела бы всем надоесть.
Итак, мы стали ориентироваться на время порядка месяца. Совместно с тем, что мы хотели сделать и запустить на орбиту аппарат за какой-либо разумный срок, а не через 10 лет после начала работы, мы решили делать аппарат максимально простым и дешевым. Можно было, наверное, начать строить огромный восьмитонный звездолет с ядерной бомбой на борту, но шансов построить его на самом деле и запустить на орбиту у нас бы не было. Эти соображения привели нас к тому, что ставить на борт металлический натрий (где его брать, кстати? Как хранить?) как на “Луне-1” или дорогие солнечные батареи с мощными диодами и системой ориентации не стоит, поэтому нам нужен солнечный отражатель, своеобразный диско-шар в космосе, блики которого бы обегали Землю и выглядели с поверхности планеты как яркие вспышки в небе. Эта идея показана на фото.
Поэтому стал вопрос — какой формы должен быть солнечный отражатель? Вопрос не праздный, так как нужно при многочисленных ограничениях сделать спутник максимально заметным для наблюдателей с земли, то есть, сделать его как можно более ярким, как можно более длительно вспыхивающим и при этом с большой зоной видимости. В техническом задании мы записали вспышки звездной величиной -8m, ориентируясь на вспышки спутников “Иридиум”, яркостью до -10 m.
Идея была простой — сделать наш отражатель ближе и больше антенн “Иридиума”, чтобы получить более яркие вспышки.
Для того, чтобы такую яркость достигнуть и сделать отражатель как можно меньше, мы решили провести исследование яркостей вспышек отражателей различной формы, находящихся в одинаковых условиях. Были проанализированы следующие варианты солнечного отражателя:
- Плоская треугольная грань,
- Правильный тетраэдр,
- Икосаэдр,
- Сфера.
Расчеты показали, что оптимальное сочетание яркости вспышки и большой зоны видимости, а также технологической реализуемости обеспечивает отражатель в форме правильного тетраэдра. Именно эта форма и была записана в ТЗ.
После определения формы необходимо было определить способ формирования солнечного отражателя. Со времен занятий в МГТУ им. Баумана по раскрывающимся космическим конструкциям я запомнил, что наибольшее значение коэффициента трансформации, то есть, соотношения габаритов в раскрытом состоянии к габаритам в сложенном, обеспечивают пневматические конструкции. Обычно они выполняются в виде оболочек, компактно уложенных специальным образом на борту спутника при запуске, и наполняющихся газом после выхода на орбиту. Спутник “Эхо” как раз и был таким. Поэтому пневматический каркас солнечного отражателя и был принят в качестве основного варианта. Это должны были быть оболочки в форме цилиндров, выполненные из тонкой пленки и наполняемые газом. Цилиндры должны были соединяться между собой таким образом, чтобы формировать ребра пирамиды и натягивать пленку, формирующую светоотражающие поверхности. В качестве пленки и для каркаса, и для отражателя мы решили использовать один материал — односторонне алюминизированную ПЭТ-пленку компании НИИКАМ “Плёнка металлизированная полиэтилентерефталатная ТУ 2255-21680878-001-2001” толщиной 5 мкм.
В качестве запасного варианта был принят механический каркас — упругие профили, намотанные на барабан на Земле, в космосе сматывающиеся с барабана, формирующие три ребра пирамиды и растягивающие пленку.
Следующий вопрос — как запускать космический аппарат на орбиту? Имея некоторый опыт работы в космической области, и зная сколько стоят работы по интеграции космического аппарата на борт ракеты-носителя, то есть разработке способа крепления спутника к ракете и обоснованию безопасности и надежности такого крепления, мы решили исключить хотя бы эти расходы и сделать наш аппарат в популярном во всем мире формате Cubesat. Изначально мы довольно самонадеянно предполагали поместиться в кубсат 2U, но потом поняли, что лучше ориентироваться на 3U.
Почему запустить кубсат проще, чем нестандартизированный спутник? Дело в том, что для запуска кубсатов во всем мире, в том числе и в России, было разработано большое количество пусковых контейнеров, в которые кубсаты вставляются на этапе интеграции, а потом, на орбите, выталкиваются наружу пружинами.
Поэтому если ваш аппарат помещается в контейнер, то проблема интеграции решается очень просто и дешево.
Кроме требований по габаритным размерам, формат предъявляет ряд требований ко внутреннему оборудованию спутника. Так, например, не рекомендуется ставить на борт сосуды высокого давления, токсичные и агрессивные химические вещества, взрывчатые вещества. Там же в стандарте сказано, что можно и с ними, только проблем при согласовании запуска такого опасного для попутчиков спутников будет много.
После изучения этих дополнительных требований возник вопрос, а чем наполнять полости пневматического каркаса? После изучения ограничений формата отпали широко использовавшиеся на других пневматических конструкциях газогенераторы, такие как ацетон, сжатые газы, пороховые аккумуляторы давления. В конце концов мы остановились на безвредном бикарбонате аммония, который используется в пищевой промышленности в качестве разрыхлителя теста. Его планировалось разлагать нагреванием и получать воду, аммиак и углекислый газ, наполняя этой смесью полости каркаса отражателя.
Кроме того, позже нам пришла мысль использовать этот же реагент для закрутки спутника, чтобы вращаясь как тот самый диско-шар на дискотеке, он обегал своими бликами всю видимую часть Земли. Для закрутки предполагалось использовать отдельный запас реагента, разлагать его нагреванием и выпускать продукты разложения через два сопла, которые создавали бы закручивающий момент. В ходе дальнейшей проработки решили оставить одно сопло, чтобы оно создавало момент, закручивающий по всем трем осям аппарата.
Важно отметить, что разработка “Маяка” разделялась на два крупных этапа — изделие для стратосферного полета и, после него, изделие для запуска на орбиту. Мы посчитали, что будем собирать деньги на финансирование проекта методом краудфандинга, а собрать сразу несколько миллионов рублей на орбитальный запуск маловероятно. Поэтому мы поставили перед собой более простую, полезную для общего развития проекта и, самое главное, достижимую цель — запуск “Маяка” в стратосферу с целью испытаний его в близким к космическим условиям.
Первая кампания краудфандинга
Почему именно краудфандинг? Дело в том, что команда “Селеноход” конкурса Google Lunar X PRIZE, к которой имела отношение часть команды “Маяка”, активно пыталась собрать деньги для работы над своим проектом с помощью обращения в разные фонды поддержки, к различным депутатам и чиновникам различного уровня, искала, безуспешно, контакты олигархов и даже одна из первых вошла в космический кластер “Сколково”. По итогам всей этой активности у меня, автора этого текста, возникло ощущение, что это не самый лучший способ получения финансирования на такой проект как “Селеноход” или “Маяк”. Мы не собирались зарабатывать деньги, мы пытались привнести в мир нечто новое, частный лунный робот и спутник, сделанный руками энтузиастов космонавтики. Как мне кажется, в России сейчас есть мало желающих дать на это деньги.
Поэтому когда в начале проекта мы узнали о таком инструменте финансирования как краудфандинг, то решили воспользоваться именно им. На наш взгляд, это самый честный способ получить деньги на какое-то дело. Вы объявляете о своем проекте, объясняете в доступной форме в чем его суть, и люди, приходящие к вам, либо дают вам деньги, либо нет.
В нашем конкретном случае, мы решили собирать деньги на что-то более реальное и дешёвое, чем целый большой и дорогой космический запуск. Например, на запуск в “Маяка” в стратосферу. Там, конечно же не космическое пространство, но условия тоже достаточно суровые, и в плане перепадов температур, и в плане пониженного давления воздуха. К тому же, запуск туда стоит на порядок меньше, а значит собрать такие деньги гораздо реальнее.
Первая кампания по краудфандингу была запущена 25 июля 2014 года и успешно завершилась 03 сентября 2014, собрав 407 952 рублей. Более подробно о ходе краудфандинга будет сказано в презентации про вторую кампанию. В первой все было примерно то же, только в более мелком масштабе.
Надо сказать, что к окончанию краудфандинга энтузиазм команды угас, и она фактически разошлась. Вторая итерация команды, большая часть которой и довела проект до конца, появилась уже после краудфандинга.
Здесь следует отметить, что мы поставили себе очень оптимистичные сроки стратосферного запуска и готовности к запуску космическому — осень 2014 года и конец 2014 года. На самом деле запуск в стратосферу произошел 19 октября 2015 (!), то есть с отставанием в год, а готовность к запуску в космос мы набрали к 22 сентября 2016 года, с отставанием почти в два года!
Подготовка орбитального запуска на “Днепре”
После окончания первой кампании я начал искать информацию с способах запуска нашего будущего кубсата. Первым делом обратился к коллегам из “Спутникса”, моим давним друзьям, запустившим в 2014 году первый российский частный спутник “Аврора”. Запустили они его на ракете-носителе “Днепр” с помощью компании “Космотрас”, поэтому знали что и как. И в разговоре выяснилось, что “Спутникс” становится продавцом мест на этой ракете в России. Коллеги составили коммерческое предложение, согласно которому запуск нашего кубсата 3U на “Днепре” стоил порядка 8 млн. рублей. К моменту, когда необходимо было заключать договор и платить первую часть денег, я уже работал в Университете машиностроения, будущем Московском Политехе, и мне удалось уговорить тогдашних руководителей заплатить первый взнос за этот пусковой контракт, 350 000 рублей.
Кроме того, я начал переговоры с известной в мире кубсатчиков голландской компанией ISIS о запуске с их помощью. Они предложили запуск на “Днепре” за 13 650 000 рублей и запуск на китайском “Великом походе” за 15 750 000 рублей. На их фоне предложение “Спутникса” выглядело чрезвычайно привлекательно.
Однако ближе к середине 2015 года стало понятно, что “Днепр” летать не будет. В таком положении он находится и по сей день. Поэтому нужно было искать еще одну возможность запуска. И тут появился “Главкосмос” и предложил бесплатный запуск!
Но вернемся обратно к техническим задачам.
Пневматический прототип отражателя
В начале осени 2014 года мы, имея ТЗ и деньги для его реализации приступили к разработке варианта “Маяка” для стратосферных испытаний. Интересных задач было множество!
Как должны быть устроены газогенераторы на бикарбонате аммония, чтобы стабильно нагревать реагент по мере его расходования, да к тому же и в невесомости?
Как правильно подавать продукты разложения в полость солнечного отражателя?
Какой формы сделать пневматический каркас отражателя?
Как сделать герметичный каркас отражателя?
Как сделать надежную электронику для управления процессом раскрытия?
Какие химические аккумуляторы использовать для питания аппаратуры?
За десять месяцев от начала практической работы мы смогли ответить на эти вопросы и множество других. К 27 июня 2015 года мы смогли создать завершенный, по нашему мнению, проект, изготовить макет “Маяка” и начали готовить его к стратосферным испытаниям, которые планировали провести 19 июля 2015 года на первой Летней космической школе.
В ходе работ выяснилось, что наша первоначальная оценка возможной длины ребра пирамиды в 7 метров была серьезно преувеличена. После практической отработки макета солнечного отражателя стало понятно, что такой объем пленки мы не сможем разместить в контейнере солнечного отражателя объемом 1U. В этот объем помещался только отражатель с ребром 3 м. Его мы и стали разрабатывать дальше.
В процессе проработки конструкции были изготовлены различные масштабные макеты солнечного отражателя — масштабный, с размером ребра каркаса 610 мм
и полноразмерный, с ребром 3 метра.
Тем не менее, эти работы не привели нас к успеху в создании действующего макета отражателя. Мы обнаружили, что достаточно герметичный каркас солнечного отражателя у нас не получается. Мы натренировались сваривать и склеивать пленку каркаса практически идеально, но созданный каркас так и не смог держать давление даже несколько часов! Попеняв в достаточной мере на собственную криворукость, мы решили обратиться за консультациями к производителю пленки, и у него выяснили, что пленка толщиной 5 мкм существенно пористая. Даже будучи склеенной идеально, она все пропускала бы воздух.
Тут можно отметить мы начали проектирование варианта аппарата для стратосферных испытаний не убедившись полностью в том, что полномасштабный солнечный отражатель работает.
Тем не менее, нужно было на защите проекта рассказать о проделанной работе, что мы и сделали 27 июня 2015 года.
Защита проекта на Digital October
Думаю, что наиболее полно состояние проекта на момент июня 2015 года отражает презентация, подготовленная для его, проекта открытой защиты и само видео нашего выступления.
Подготовка орбитального запуска при помощи “Главкосмоса”
“Главкосмос” встретился с нами в самом конце июня 2015 года, возможно, из-за нашей защиты на Digital October. “Главкосмос” — это дочерняя компания “Роскосмоса”, созданная еще в 1985 году как управление в Министерстве общего машиностроения, которое занималось космонавтикой. Цель создания Главкосмоса СССР — поиск и реализации коммерческих проектов в области космонавтики. В последние годы это компания активизировалась и стала выходить на рынок коммерческих запусков, создав явную конкуренцию “Космотрасу”, а в этом году и создав с ним совместное предприятие «Главкосмос Пусковые Услуги». Но это все лирика.
Когда к тебе сам приходит чиновник и предлагает бесплатно предоставить услугу стоимостью в несколько миллионов рублей, то первым делом возникает желание спросить: “А в чем подвох?”. Я ждал подвоха до того самого момента, пока РН “Союз” не оторвалась от стартового комплексастола, но, кажется, подвоха не было. Мы действительно не заплатили ни копейки за запуск.
Переговоры с ними начались в самом конце июня 2015 года. Университет машиностроения отправил первое письмо о возможности запуска 3 июля 2015 года, 17 июля 2015 года отправил заполненные сертификаты о том, что собой аппарат представляет, что у него на борту нет устройств слежения за ракетой, что он не взрывоопасен и так далее. В ответ 23 июля пришло письмо что “Маяк” будет запущен попутным грузом совместно с КА “Канопус-В-ИК”, причем тогда в качестве времени запуска назывался декабрь 2015 года!
После этого в наших документальных отношениях наступила пауза до февраля 2016 года, когда в “Главкосмос” стало нужно предоставить Документ контроля интерфейсов (ICD по-английски), в котором нужно было указать реальные размеры “Маяка”, его массу и моменты инерции.
После этого с конца марта 2016 мы попытались добиться договора о запуске между “Главкосмосом”, “Роскосмосом” или еще кем-нибудь отвественным и Университетом машиностроения. Эти переговоры тянулись год (!!!) и ни к чему не привели в итоге. К переписке подключился “Роскосмос”, но и это не помогло.
Зачем вообще был нужен договор? Дело в том, что с самого начала переговоров не было понятно насколько бесплатным будет запуск. Бесплатен сам запуск или еще услуги по интеграции, услуги по доставке аппарата на Байконур? Кому и какие документы, в какой срок предоставлять? Какая ответственность сторон? Без договора все эти вопросы оставались только предметом личных договоренностей. Собственно, они таковыми и остались. В итоге, повторюсь, денег мы ни за что не заплатили, но было довольно волнительно.
Особенно волнительно было тогда, когда пришло время передать “Главкосмосу” “Маяк” для перевозки на Байконур. Мы с коллегами подготовили акты передачи, установили пломбы и датчики удара на наш чемодан со спутником, занесли номера пломб и датчиков в акт, а коллеги из “Главкосмоса” просто отказались такой акт подписывать, ссылаясь на отсутствие договора. “Просто оставьте ваш чемодан здесь”, — говорили они, “потом вы увидите его на Байконуре”. С “Маяком” и чемоданом ничего не случилось, но опять же, было волнительно.
Не смотря на все бумажные проблемы, работы над спутником продолжались.
Механический прототип отражателя
После защиты проекта мы начали готовиться к запуску в стратосферу, перейдя с негерметичной ПЭТ-пленки на проверенный полиэтилен.
Такой каркас гарантированно не помещался на борт кубсата 3U из-за слишком толстой пленки, которую не получалось компактно уложить. Тем не менее, такие испытания позволили бы испытать в работе все остальные элементы — реактор, подачу продуктов разложения в полость каркаса, электронику и батареи.
Однако на нашем пути встала другая проблема. Во время наземных испытаний 19 июля 2015 года выяснилось, что горячие продукты разложения бикарбоната аммония, поступающие из реактора в газообразной форме, в отражателе охлаждаются и переходят в твердую форму, не создавая давления. Это навело нас на мысль о том, что нужно отказаться от пневматического каркаса и перейти на запасной, механический вариант. Решение о разработке механического каркаса было принято 19 июля 2015 года. В итоге мы были вынуждены перенести анонсированный стратосферный запуск до окончания разработки и наземных испытаний механического каркаса отражателя.
Главный вопрос при проектировании механического каркаса отражателя — каким образом скомпоновать барабаны со смотанным профилями так, чтобы они обеспечивали формирование пирамиды и при этом занимали как можно меньше места? Напомню, что мы в качестве запасного варианта каркаса отражателя решили использовать упругие профили, в исходном состоянии намотанные на барабан, и переводящиеся в развернутое состояние с помощью привода. Нечто подобное было реализовано в проекте LightSail-1.
Сходство с LightSail-1 на лицо, но в нашей конструкции был ряд отличий. Нам нужно было формировать не плоский квадрат, а объемный тетраэдр, а кроме того, у нас не было возможности разработать специальный упругий профиль для себя. Отсутствие специального профиля заставило нас остановиться на строительных строительных рулетках. Надо сказать, что рулетки — это почти родовой признак кубсата. Они много раз использовались в качестве раскрывающихся антенн или упругих элементов.
Первый прототип нашего механического каркаса спроектировал и изготовил Глеб Лубин. Вот его внешний вид и способ работы
На одной оси, расположенной поперечно по отношению направления выпуска рулеток, размещены три барабана с намотанными на них рулетками. Концы рулеток выпущены наружу через отдельные формирователи. Каждый барабан приводится в действие своим электроприводом. Внутреннее устройство этого варианта показано на рисунках.
Второй вариант разработал Денис Ефремов. В его варианте тоже есть три барабана с рулетками, но их оси расположены с шагом в 120 градусов и перпендикулярно общему направлению раскрытия рулеток. Принцип работы и внешний вид (и внутренний тоже) показаны на видео
Оба варианта показаны на рисунке.
К стратосферным испытаниям Денисом был подготовлен вариант, больше похожий на вариант Глеба. В нем был один барабан, разделенный на три области сепараторами. Барабан приводился в движение с помощью одного электропривода. Три рулетки выходили наружу через три формирователя и вытягивали пленку из контейнера. Внешний вид варианта для стратосферных испытаний показан на рисунке.
Собранный макет “Маяка” перед стратосферными испытаниями выглядел вот так.
Части макета, снизу вверх:
- Синий блок — аккумуляторная батарея,
- Серый металлический блок — реактор,
- Черный блок с большим количеством гаек — механизм раскрытия,
- Все, что выше — контейнер с пленкой,
- Самая верхняя бежевая деталь — крышка контейнера с пленкой.
Отдельно справа лежит блок телеметрии и управления испытаниями, который должен был выдать команду на включение “Маяка” и записывать параметры его в ходе работы.
Перед рассказом о стратосферных испытаниях отмечу, что при работе над механизмами раскрытия солнечного отражателя мы опробовали на практике идею применения 3D-принтера для прототипирования узлов спутника. На стратосферном макете 3D-печать применялась ограниченно, но на следующих шагах разработки мы применяли ее гораздо шире.
Стратосферные испытания
Запуск в стратосферу состоялся 19 октября 2015 года с аэродрома “Мельница” под Переславлем-Залесским, что в Ярославской области.
В полет отправились:
- сам макет,
- блок телеметрии и управления испытаниями,
- пара видеокамер и несколько GPS-маяков, чтобы мы потом смогли найти зонд в глухих лесах Подмосковья.
В реальном космическом полете команда на включение появилась после выхода спутника из транспортно-пускового контейнера, в котором он летел на ракете-носителе, а в стратосферном испытании нужно было имитировать отжатие концевых выключателей.
В целом, полет прошел нормально, зонд поднялся в лучах закатного Солнца на высоту 20 км, и затем мягко приземлился на парашюте.
Но, к сожалению, аппаратура телеметрии и управления зависла и начала перезагружаться в процессе полета, поэтому не выдала команду на активацию спутника. Он так и приземлился, даже не начав работу.
Тем не менее, в процессе подготовки запуска мы получили много полезного опыта для разработки уже летного механизма, и аппарата в целом, и поэтому решили повторных стратосферных испытаний не проводить.
Думаю, что это тоже можно назвать недостатком нашей наземной отработке. Мы начали разработку рабочей документации на летный космический аппарат, не проведя повторно стратосферные испытания.
Разработка рабочей документации
После проведения стратосферных испытаний проект оказался в подвешенном состоянии. Деньги на продолжение работ закончились, энтузиазм угасал из-за неудачного проведения стратосферных испытаний. Тем не менее, у нас была не до конца подтвержденная договоренность о запуске с “Главкосмосом” и переговоры о запуске со “Спутниксом”, так что спутник нужно было делать.
И тут появилась компания “Ялини” с предложением помочь с разработкой рабочей конструкторской документации “Маяка” в обмен на возможность установки на него своей электроники и передатчика. Мы, команда проекта при этом выступали в качестве консультантов, которые делились своим опытом и предыдущим наработками. Мы согласились работать вместе на таких условиях, но обозначили, что согласование возможности установки на борт “Маяка” радиопередатчика берет на себя “Ялини”.
Забегая вперед, скажу, что именно этот момент и послужил причиной расставания нас с ними. При подаче заявки на запуск в “Роскосмос” в июне 2015 года мы писали о том, что на борту “Маяка” не будет радио. “Ялини” примерно через полгода после нашего заявления нужно было изменить в “Роскосмосе” это решение. Изменения согласовать не удалось, и примерно в январе 2016 наша договоренность фактически перестала действовать.
Тем не менее совместная работа продолжалась до июня 2016 года, когда нужно было везти на примерку макет “Маяка”, на который коллеги из “Ялини” настойчиво предлагали установить несогласованные антенны. Я не мог могли пойти на такой шаг, так как подводил тем самым ректора Московского Политеха, поставившего подпись под письмом об отсутствии на борту “Маяка” передатчика. Ну и целом такой заход ставил под серьезный удар возможность запуска “Маяка” в принципе.
Но в декабре 2015 все было еще нормально и после первых встреч в том же месяце пошла разработка. Компания выделила нам четырех конструкторов, которые стали при частичной занятости заниматься проектом. Забавно, что двое из них, Родин Аюпов и Ирина Просвирина — это студенты из МГТУ им. Баумана, которые занимались у меня научно-исследовательской работой как раз по “Маяку”.
В декабре 2015 и январе 2016 года активно шла разработка чертежей, 3D-моделей и электрических схем летного “Маяка”. Примерно к началу февраля 2016 года был готов макет летного варианта, полностью сделанный на 3D-принтере. Тогда же начались его испытания. И как раз 1 февраля началась наша вторая кампания по сбору денег.
Результаты разработки, чертежи, 3D-модели и электрические схемы можно посмотреть здесь.
Вторая кампания краудфандинга
Наша вторая кампания краудфандига была запущена 1 февраля 2016 года и успешно завершилась 10 марта 2016, собрав 1 993 146 рублей.
Первая вещь, которую мы обнаружили в таком способе получения финансирования, в краудфандинге, заключается в том, что количество посетителей вашей странички на платформе напрямую связано с размером ваших сборов. Больше людей пришло — больше людей оставило деньги.
Тут оказалось, что первоначальные советы, в том числе, и от платформы “Бумстартер”, о том, что нужно привлекать как можно больше СМИ к освещению проекта, правильны лишь частично. Далеко не все публикации, интервью или сюжеты о проекте приводят к росту посещаемости странички, и следовательно, к росту сборов. За период с конца января до середины марта мне приходилось давать по несколько интервью в день, писать по нескольку статей для разных изданий и, мягко говоря, далеко не все приводили к росту посещаемости. Бесполезных для роста посещаемости публикаций было много, ниже я перечислю те, которые были не бесполезные.
Выяснилось, кстати, что многие статьи нужно было писать самому, так как наши ребята-пиарщики, до этого занимавшиеся стиральными порошками и газировкой, не в состоянии написать внятный технический текст. Это было еще одно открытие.
Отдельно стоит отметить очень полезную не для финансирования, но для техники публикацию Филиппа Терехова. Много полезных мыслей пришло нам в голову после споров с комментаторами. Более того, комментаторы по итогам нашей беседы разработали свою, независимую модель расчета видимой звездной величины “Маяка”! Большое им за это спасибо! После их расчетов я уже не говорил, что “Маяк” будет самым ярким объектом после Луны, говорил, что будет просто ярким, видимым глазом спутником.
Если говорить о самом успешном канале продвижения проекта и увеличения его посещаемости, то это был ролик Яна Лапоткова AKA Топлес. Потом мы его пригласили на запуск, и там тоже было довольно душевно.
Выяснилось, что не все публикации видеоблогеров одинаково полезны. Например, о нас сказал довольно известный канал с 4,8 млн. подписчиков, но заметного эффекта это не вызвало. У Лапоткова, кстати, подписчиков 1,5 млн. Возможно, дело в том, что в первом случае было видно, что автору ролика было интересно самому и этот интерес передался подписчикам.
Самым успешным каналом получения финансирования в плане количества рублей на одного посетителя оказался визит известного мецената Бориса Жилина, который увеличил наши сборы сразу до 1,5 млн. рублей.
Самыми успешными были публикациями были пост Виталия Егорова и сюжет Первого канала.
Они принесли больше всего средств из всех СМИ, кроме Яна Лапоткова. Причем, как было бы не было удивительно, влияние на сборы космического блогера и федерального телеканала было сравнимо.
Ну и еще следует отметить некоторый ажиотаж в начале и в конце кампании, который, вероятно, появляется всегда. По крайней мене, в наших обеих кампаниях он был.
Численные значения и графики можно посмотреть в презентации кампаний по краудфандингу.
Кстати, после удачной кампании на Бумстартере у нас была и неудачная на Кикстартере. На ней мы поняли, что методы работы с аудиторией и спонсорами, которые мы освоили в России, не работают за рубежом.
Производство и закупки
В начале марта 2016 снова появились деньги, начались поиски поставщиков, заказы производства и планирование закупок. Этими вопросами тоже занимались коллеги из “Ялини”.
Заказы на производство механической части они раздали на двух поставщиков, “Ралливоркс” и “Интехпро”. Первых рекомендую, вторых — нет.
Электронную часть заказывали в “Резоните”.
Аккумуляторные батареи нам поставил “Суперфонарик”.
Пленку для отражателя бесплатно предоставил НИИКАМ.
Крепеж мы покупали в магазине с прекрасным названием.
Мелкие запчасти для электроники покупали в “Чип и дипе”, моторы-редукторы в “Электроприводе”, прекрасный клей ВК-9 был из “Связьстройдетали”.
Первые готовые детали поступили 26 мая 2016 года, и буквально через четыре дня мы приступили к сборке летного экземпляра.
Сборка
Сборка 30 мая 2016 года началась в комнате А-11 Фаблаба Московского Политеха.
Ролик с нашей героической сборкой и допиливанием напильником летных деталей можно посмотреть.
Сборка как сборка, не хуже других, наверное, но какие по ней недостатки можно отметить.
1. Тщательная подготовка всего необходимого не была проведена. Во время сборки все время возникала потребность в какой-нибудь мелочи, которую можно было бы предусмотреть при более тщательной подготовке, и на покупку, поиск, изготовление которой приходилось отвлекаться.
Не хватило винтов с потайной головкой — пришлось ехать за ними на другой конец города. Нет шпилек длиной 100 мм — нужно их резать из длинной. Нет спирта для обезжиривания — нужно его искать и покупать. Это лишь часть примеров.
2. Отсутствие разъемов между узлами аппарата. Из-за самых разных причин мы решили отступить от требований нашего собственного ТЗ, в котором было четко сказано “Конструктивно системы изделия должны представлять собой автономные блоки, связанные механическими, электросиловыми и информационными соединениями”. Мы переживали из-за возможного тепловыделения в разъемах, а в итоге получили кучу проблем связанных с невозможность частичной разборки “Маяка” и невозможностью автономной отработки узлов.
Потом, задним умом я вспомнил, что о подобных проблемах писал еще Б.Е. Черток в своем монументальном труде “Ракеты и люди”. Их удивляли электрические разъемы, которые немецкие инженеры в большом количестве применяли на “Фау-2”, в то время как на советских изделиях все соединялось пайкой.
3. Нетехнологичный механизм раскрытия каркаса солнечного отражателя. Перефразируя известную фразу “Нет ничего более вечного, чем то, что обмотано синей изолентой”, скажу, что нет ничего более часто требующего замены, чем то, что должно сработать один раз. Наши упругие профили, которые должны были раскрыться в полете всего один раз, в ходе сборки и наземной отработки потребовали многократного раскрытия. И, естественно, после каждого раскрытия они немного изнашивались, особенно сильно после нештатного, с большими заломами.
В конце концов, рулетки понадобилось заменить, и оказалось, что для того, чтобы закрутить три винта, прижимающие концы рулеток к барабану, нужно разобрать ВЕСЬ механизм раскрытия, так как гайки для этих винтов находятся внутри барабана и проворачиваются, и ни во что не упираются при попытке закрутить в них винт. Гайки в барабане, а барабан между пластин, которые соединяются теми самыми нарезанными на месте шпильками. Поэтому нужно выкрутить все шпильки, достать и разобрать барабан и удерживая гайки внутри, вкрутить в них винты.
В самом крайнем случае нам пришлось высверливать это злосчастные три гайки для замены рулеток. Высверливать на готовом, летном спутнике! Почему, смотрите следующий пункт.
4. Выдерживание габаритных размеров аппарата. После откровения с заменой рулеток мы разбирали механизм раскрытия еще несколько раз для того, чтобы с помощью выкручивания шпилек отрегулировать его поперечные размеры. Фактически, пластины, между которыми размещался барабан с рулетками, соединялись между собой шестью длинными шпильками, и для того, чтобы регулировать расстояние между пластинами, нужно было крутить шпильки. Все это было необходимо для того, чтобы попасть в габаритные размеры транспортно-пускового контейнера 100 мм х 100 мм с допуском в ±0,1 мм. В конечном итоге, мы попали в них попали. По крайней мере, наши штангенциркули говорили нам, что размеры все меньше 100,1 мм.
Но когда мы приехали на первую примерку к макету летного контейнера, выяснилось, что мы входим в контейнер, но выйти из него не можем! По началу нам это показалось мистикой, ведь все размеры у нас были в допусках, но потом мы поняли, что “Маяк” повело “винтом”. Мы нашли поверочную плиту с гладкой поверхностью и действительно обнаружили “винт”. Без поверочной плиты, только со штангенциркулем, мы бы не смогли это сделать. Так как плита была не наша, а собирать было нужно, мы сделали точные угольники, дающие ровно 90° и собрали с ними.
5. Нетехнологичное размещение реактора. Это было снова явное отступление от ТЗ, которое допустил я, как руководитель проекта, контролировавший работу конструкторов. В ТЗ было явно сказано: “Реактор должен допускать возможность перезарядки без разборки пневмосхемы или всего космического аппарата”, однако и это требование выполнить не получилось. Для перезарядки реактора нужно было вынуть его из корпуса аппарата и тем самым сбить точную настройку размеров.
Но, тем не менее, сборку “Маяка”, летного экземпляра и габаритно-массового макета, мы завершили 27 июля 2017 года. Но, как ни странно, испытания начались еще до окончания и даже до начала сборки.
Испытания
Первые испытания “железа” по проекту “Маяк” прошли еще 28 декабря 2015 года. Тогда мы испытывали мотор-редуктор типа IG-22CGM на работоспособность при температурах ниже и выше, чем указано в его паспорте. Мотор-редуктор отработал с нагрузкой при — 45 °С три раза, при комнатной температуре 20 °С два раза и при 80 °С — три раза. Время работы при каждом запуске составило 10 мин, минимальное время перерыва между испытаниями — 5 мин.
Следующие испытания проходило 28 февраля 2016 года. В нем испытывалась система раскрытия солнечного отражателя в сборе со створками контейнера и всем спутником, собранным из пластиковых, 3D-печатных деталей. Подпружиненные створки раскрылись, рулетки выдвинулись на 3 метра, вытянув и развернув отражатель. Испытание было признано успешным.
1 марта 2016 года этот же мотор-редуктор начал проходить испытания в вакууме при давлении 10-4 Па (10-6 мм.рт.ст.) по аналогичной программе. Однако в ходе испытания по недосмотру был охлажден до -72°С, проработал при такой температуре около минуты и вышел из строя. Из-за нерасчетной температуры испытание было признано подтверждающим работоспособность этого типа мотор-редуктора в вакууме при пониженных температурах, хотя по хорошему его нужно было бы повторить заново, на новом образце. Тогда же, в той же камере был испытан образец бортовой вычислительной машины, который отработал успешно даже при -72°С.
После этих испытаний началось производство и сборка, но тем не менее, был поставлен еще ряд экспериментов. 21 апреля и 6 мая 2016 мы измеряли термооптические свойства гальванических покрытий, которые предполагалось наносить на внешние поверхности “Маяка”, обращенные в космос. Испытания проводились на оборудовании ЦНИИМаш и НИИКАМ. По итогам испытаний было выбрано покрытие АнОкс глубокий черный с полировкой.
После этого следующими испытаниями можно назвать проверки работоспособности системы раскрытия, собранной из летных деталей, и примерки аппарата к макету транспортно-пускового контейнера “Главкосмоса”.
Собранный аппарат подвергался уже комплексным испытаниям.
20 июня 2016 года были успешно проведены тепловакуммные испытания летного экземпляра “Маяка” с раскрытием каркаса отражателя в вакууме.
30-31 августа 2016 года в НИИ ЯФ МГУ успешно прошли предварительные вибродинамические испытания (ВДИ) летного образца космического аппарата (КА) “Маяк” и его габаритно-массового макета.
09-13 сентября 2016 года в НИИЭМе прошли зачетные вибродинамические испытания летного экземпляра “Маяка”. Это дало нам возможность занять место на ракете-носителе “Союз”, но разрушило наши батареи, которые потребовали ремонта. В разделе “Анализ результатов полета” про это будет подробнее.
Кроме того, к испытаниям можно отнести измерение напряжения на аккумуляторной батарее после ее длительного хранения в составе спутника. Это было сделано уже 23 марта 2017 года. Заряд составил более 95% номинальной емкости, разбалансировки элементов не обнаружено.
Следующие и последние испытания летный экземпляр “Маяка” проходил уже на Байконуре во время интеграции в состав космической головной части.
Какие недостатки можно отметить при планировании и реализации программы испытаний?
1. Отсутствие системности в планировании испытаний. Приведенный список проведенных испытаний и особенно их результаты позволяют утверждать, что наземная отработка ключевых систем не была проведена полностью. То, что комплексные испытания работы “Маяка” в вакууме прошли успешно, можно считать скорее удачей, чем закономерным следствием продуманной и осуществленной программы испытаний. А разрушение аккумуляторной батареи уже на комплексных испытаниях всего аппарата можно признать совершенно недопустимой ошибкой, вызванной несерьезным отношением к воздействию вибродинамических нагрузок.
2. Чрезмерная уверенность в легкости прохождения ВДИ. Легкомысленность к проведению вибродинамических испытаний (ВДИ) была вызвана лично моим предыдущим опытом работы, виброиспытаниями МАКЕТА аппарата DX1. Макет DX1 представлял собой силовую конструкцию реального аппарата с установленными на ней габаритно-массовыми макетами аппаратуры, то есть, это были цельные куски алюминия, имитировавшие массу и габаритные размеры реальных приборов. Фактически, тогда испытывалась прочность корпуса и крепежа. Во многом поэтому виброиспытания прошли безо всяких осложнений.
В нашем случае испытывался летный вариант аппарата со всеми штатными приборами, причем все до единого приборы были новой разработки и отдельно ВДИ не проходили. Более разумный подход, по текущим представлениям, заключался в проведении ВДИ отдельных приборов, устранении в них выявленных недостатков, и затем — проведении комплексных виброиспытаний собранного аппарата. Этот же подход по хорошему нужно было реализовать и с тепловакуумными испытаниями (ТВИ).
Презентация готового “Маяка” в Московском Политехе
22 сентября, после проведения испытаний летного “Маяка” и его успешной примерки в транспортно-пусковой контейнер “Главкосмоса” мы провели пресс-конференцию, на которой во всеуслышание заявили о том, что “Маяк” готов к запуску. Были представители Роскосмоса, Бумстартера, был Ян Лапотков, нас поздравил и ректор Московского Политеха Андрей Николаенко.
В новости от Политеха сказано, что “Маяк” создавался в рамках в рамках образовательной программы «Современная космонавтика» при участии студентов. И это истинная правда! “Маяк” один из первых и один из немногих именно студенческих, а не университетских спутников. Его делали студенты, а не большое космическое предприятие по заказу университета. Над ним трудились трое студентов моей бакалаврской образовательной программы, которая была создана в Московском Политехе для выпуска инженеров, имеющих и теоретическую, и практическую подготовку в области космической техники. На момент начала работы студенты были на первом курсе и тогда принимали участие в проведении испытаний. Позже ребята разработали схему укладки солнечного отражателя и самостоятельно ее реализовали на летном космическом аппарате. Увы, не все они смогли поехать на запуск, но тем не менее, приняли самое деятельное, творческое участие в создании хоть и простого, но реального спутника.
Особенно я завидую Сергею Калинкину, который в лето после своего второго курса сначала поехал на запуск своего спутника на Байконур, а потом поехал на Капустин Яр, чтобы запустить там на суборбитальной ракете свою полезную нагрузку на 100 км!
К сожалению, сейчас образовательная программа “Современная космонавтика” закрылась. В университете поменялось руководство, и она оказалась не нужна.
Интеграция на Байконуре
После презентации мы долго ждали объявления точного времени запуска, и вот наконец 4 апреля 2017 года “Главкосмос” объявил о том, что запуск будет 14 июля, а поездка на интеграцию, то есть, на установку летного аппарата в летный контейнер и приведение его в полетное состояние, будет в середине июня.
Еще перед этим всем мы проверили батареи, они оказались в полном порядке, и провели финальную примерку летного аппарата уже в летный контейнер, все тоже прошло без замечаний.
На интеграцию на Байконур мы поехали с 20 по 23 июля 2017 года группой из трех человек:
Александр Шаенко, руководитель проекта,
Сергей Горгоц, разработчик электроники,
Михаил Лавров, главный конструктор.
На Байконуре мы были в первый раз, и он на нас произвел неизгладимое впечатление, особенно космодром. Собственно, космодром — это же и есть космонавтика в чистом виде. И выглядит она соответственно. Если вы бывали на космическом предприятии или работали на нем, и видели его не только с парадной стороны, то вы легко себе сможете представить и город Байконур, и космодром.
Сама интеграция проходила в монтажно-испытательном корпусе (МИК) на площадке №31, это самый правый фланг космодрома. До нашей пусковой от МИКа было всего 700 метров, но ходить нам туда не разрешалось.
Что же мы делали на интеграции. Первым делом проверили состояние батарей и бортового компьютера, они оказались в порядке. После этого вставили “Маяк” в летный пусковой контейнер и вытащили из спутника чеку. С установленной чекой при выходе из контейнера ток не подается на бортовую электронику, и “Маяк” бы не включился. Вытащили чеку, проверили выталкивает ли пружина спутник из контейнера, выталкивает, проверили ли включается ли при этом “Маяк”, включается. В конце работ вставили аппарат обратно в контейнер, привели электронику в исходное состояние и закрыли контейнер. На этом наша работа над аппаратом завершилась!
Обратно мы с Мишей летели на героическом Ту-154М, который совершил аварийную посадку в Ижме!
Запуск
Запуск “Маяка” состоялся 14 июля 2017 года в 09:36:49 по Москве или в 12:36:49 по Байконуру со стартовой позиции №6 площадки №31. Наш спутник полетел попутным грузом на ракете-носителе “Союз-2.1а” с разгонным блоком “Фрегат”. Основная полезная нагрузка этого запуска — государственный спутник дистанционного зондирования Земли “Канопус-В-ИК”, попутная — 72 космических аппарата, из них 67 кубсатов. “Фрегат” обеспечил разведение спутников на три различных орбиты. Расчетная программа полета приведена на сайте “Роскосмоса”.
Надо сказать, что на запуск “Маяка” поехали все желающие из команды проекта и часть участников Летних космических школ 2015-2017 годов, всего 32 человека.
“Маяк” оказался на орбите в свободном полете примерно через 3 часа после старта, поэтому в тот же вечер мы пошли на берег Сырдарьи смотреть его первый ночной пролет над Байконуром. В расчетное время и разработчики спутника, и незнакомые зрители увидели яркие, непериодические вспышки спутника. Лично я не увидел ни одной, но при этом ликование было всеобщим!
Но позже оказалось, что это были не те вспышки! Мы перепутали направление прилета аппарата, смотрели в другую сторону и видели вспышки чего-то другого. Забавно, что мы смотрели на юг, так как подумали, что раз ракета на наших глазах улетела на север, то позже, обогнув Землю, она прилетит с юга. Мы не учли, что за 10 часов после старта Земля успеет повернуться вокруг своей оси вращения и подставит нас орбите с другой стороны :)
Видео о нашем запуске, видео самого запуска, наши ощущения и то, как мы искали “Маяк”, можно прочесть в статье Михаила.
Замечу, что там на Байконуре произошел разговор, который меня еще раз убедил, что идея делать “Маяк” была верной. Еще по дороге к городу, до пуска со мной связалась Юлия Алферова, тогда представитель администрации Байконура, и предложила прочесть лекцию для школьников и студентов. Я согласился, но сказал, что это можно будет после запуска. Мы тут на запуск своего спутника едем. Запустим — пожалуйста.
Кроме лекции на вечер после пуска намечалась встреча с городскими автолюбителями, которым было интересно как проехали на машинах от Москвы до Байконура. Я предложил совместить два этих события, лекцию и встречу, на что ребята-автолюбители ответили фразой, которая меня просто убила. Звучала она примерно так :“Мы на космодроме работаем, нам космонавтика не интересна”!
Анализ результатов полета
К 7 августа 2017 года, анализируя результаты поиска “Маяка” астрономами и данные по объектам нашего запуска в каталоге NORAD, мы пришли к выводу, что “Маяк” не раскрылся и поэтому не наблюдаем и не проявляет себя быстрым снижением орбиты. Более подробно о том, почему мы так думаем, написано в статье.
После такого вывода мы принялись разбираться в чем могла бы быть причина отказа “Маяка”. Собрали открытую статистику по отказам наших попутчиков. Отказавших оказалось на удивление много, целых 10 аппаратов, включая наш. Сначала мы решили проверить себя, поискать внутренние причины отказа “Маяка”. Поэтому мы дождались получения макета “Маяка” с Байконура, доработали его до летного состояния и провели его испытания на нагрузки, действующие при полете на ракете-носителе “Союз” с разгонным блоком “Фрегат”. После всех испытания “Маяк” все равно работал и раскрывался, то есть, внутренней причины его отказа мы не нашли. И начали искать внешнюю.
Для поиска внешней причины мы собрали открытую информацию по состоянию попутчиков “Маяка”, составили список возможных внешних воздействий, оценили их последствия и выбрали те, которые согласовываются с известными фактами. У нас получилось, что такое внешнее воздействие — это утечка гидразина из одного из рулевых двигателей “Фрегата”. Более подробно о нашем исследовании можно прочесть в статье.
Анализ результатов проекта
Итак, подведем итоги. К чему же привел проект “Маяк”, достиг ли он назначенной цели? Смог ли он изменить состояние дел в нашей космонавтике? Пришли ли в нее неравнодушные, увлеченные освоением космоса люди?
Мы не знаем.
Но мы смогли сделать и запустить на орбиту свой собственный спутник, доказали на практике, что сейчас, в России это возможно, доказали, что не обязательно жить в солнечной Калифорнии и иметь миллиарды долларов, чтобы на практике, самому реализовывать свои собственные космические проекты.
Мы надеемся, что после “Маяка” дорога в космос для любителей космонавтики стала проще и понятнее. Мы надеемся, что после “Маяка” появятся другие, более сложные и интересные любительские космические проекты, которые воспользуются нашим опытом и не повторят наших ошибок. Мы надеемся, ведь ничего больше нам не остается, что цель “Маяка” будет достигнута!
В заключение, несколько ссылок и благодарности.
Страничка “Маяка” на сайте сообщества “Твой сектор космоса”.
Отслеживать мнение инженерной космической общественности о нашем запуске в целом и “Маяке” в частности можно здесь, мнение астрономической общественности о “Маяке” можно узнать здесь.
Всем поддерживавших нас — большое спасибо за поддержку, без вашей помощи проект бы не состоялся! Всем критиковавших нас — большое спасибо за конструктивную критику, она позволила сделать проект лучше! Отдельное огромное спасибо тем, кто нам поверил в двух кампаниях по сбору средств, и партнерам, кто помогал нам!
Вроде бы все. Теперь со спокойной душой можно заявить, что проект “Маяк” завершен!
Хронология проекта “Маяк”
24 декабря 2013 года. Появление идеи проекта “Маяк”.
5 марта 2014 года. Первая встреча по проекту. Начало разработки.
18 марта 2014 года. Сформулировано ТЗ на космический аппарат.
27 марта 2014 года. Проект получил название “Маяк”.
25 июля — 03 сентября 2014 года. Первая кампания по сбору средств. Собрано 407 952 рублей.
сентябрь 2014 года — июнь 2015 года. Разработка макета для стратосферных испытания.
декабрь 2014 года. Переговоры с компанией “Спутникс” о запуске “Маяка” на “Днепре”.
13-14 июня 2015 года. Демонстрация макета солнечного отражателя на GEEK PICNIC в Москве.
27 июня 2015 года. Открытая защита проекта на Digital October.
19 июля 2015 года. Наземные испытания макета для стратосферных испытаний. Переход на механическую схему раскрытия каркаса солнечного отражателя.
19 октября 2015 года. Стратосферные испытания макета.
январь — февраль 2016 года. Разработка конструкторской документации.
1 февраля — 10 марта 2016 года. Вторая кампания по сбору средств. Собрано 1 993 146 рублей.
март-май 2016 года. Производство деталей для летного «Маяка» и макета.
30 мая — 27 июля 2016 года. Сборка летного «Маяка» и макета.
15 июня 2016 года. Завершена первая сборка “Маяка” и макета.
20 июня 2016 года. Успешно проведены тепловакуммные испытания летного экземпляра “Маяка” с раскрытием каркаса отражателя в вакууме.
25 июня 2016 года. Проведена примерка и летного экземпляра, и макета в макет транспортно-пускового контейнера компании ECM. Оба экземпляра вошли в контейнер, но силы пружины не хватало для выталкивания экземпляров из контейнера. Оба образца направлены на доработку.
27 июля 2016 года. Завершена вторая сборка “Маяка” и макета.
29 июля 2016 года. Проведена успешная примерка и летного экземпляра, и макета в макет транспортно-пускового контейнера компании ECM.
13 сентября 2016 года. В НИИЭМе завершились зачетные вибродинамические испытания летного экземпляра “Маяка”.
14 сентября 2016 года. При функциональных испытаниях “Маяка” обнаружился его отказ. Бортовая электроника оказалась без питания, напряжение на клеммах батарей отсутствовало.
15 сентября 2016 года. Произведена разборка летного экземпляра, обнаружено разрушение более половины точек контактной сварки проводников между элементами аккумуляторной батареи. При анализе причин разрушения выявлено, что элементы имели слишком высокую подвижность внутри батарейного блока и при возбуждении на своей резонансной частоте проводники между элементами разрушились. Была собрана идентичная батарея и создан малый вибростенд, на котором были определены резонансные частоты и экспериментально, в лабораторных условиях, подтвержден механизм разрушения сварочных соединений. На том же вибростенде проверена методика предотвращения разрушения сварки (см. ниже), метод показал свою пригодность. Резонансную частоту, приводящую к разрушению точек сварки или отказу батареи, выявить не удалось. Элементы батареи проверены индивидуально на стенде батарейного анализатора (отклонений не выявлено), и при сборке соединены клеевым соединением друг с другом, с платами и корпусом батарейного блока при помощи вакуумпрочного эпоксидного клея ВК-9, проводники между элементами заменены на более гибкие и продублированы (таким образом, каждая ячейка батареи имела 4-кратное резервирование контакта) и также залиты слоем ВК-9. На малом вибростенде успешно проведены вибродинамические испытания собранной батареи.
18 сентября 2016 года. Завершен ремонт батареи. Батарея заряжена. Летный экземпляр собран.
19 сентября 2016 года. Прошла успешная примерка и летного экземпляра, и макета в макет транспортно-пускового контейнера компании ECM.
22 сентября 2016 года. В Московском Политехе прошла презентация спутника “Маяк”.
23 марта 2017 года. Проведена проверка заряда батарей. Заряд составил более 95% номинальной емкости, разбалансировки элементов не обнаружено.
4 апреля 2017 года. “Главкосмос” объявил о том, что запуск будет 14 июля 2017 года.
10 мая 2017 года. Прошла успешная примерка и летного экземпляра, и макета в летный транспортно-пусковой контейнер компании ECM. Транспортный контейнер с летным экземпляром и макетом опечатан и передан “Главкосмосу” для отправки на Байконур.
21 июня 2017 года. В МИК площадки 31 космодрома “Байконур” проведена успешная интеграция летного экземпляра “Маяка” в летный транспортно-пусковой контейнер компании ECM. Проведена проверка заряда батарей. Заряд составил более 95% номинальной емкости, разбалансировки элементов не обнаружено. На летном экземпляре “Маяка”, размещенном внутри транспортно-пускового контейнера компании ECM, успешно проведен контроль срабатывания концевиков и запуска циклограммы работы бортовой аппаратуры.
14 июля 2017 года. Маяк на орбите!
9 августа 2017 года. Маяк не раскрылся, ведется поиск причин.
29 августа 2017 года. Спутники «Даурии» отказали, один LEMUR 2 и один FLOCK 2K оказались на нерасчетных орбитах.
Фактически, один из восьми «Лемуров» LEMUR 2 ARTFISCHER оказался на орбите с апогеем 477 км, на которой находятся 47 «Флоков», хотя их должно было быть 48, а один из «Флоков», вероятно, не включился и оказался на орбите с апогеем порядка 605 км, где находится оставшиеся семь «Лемуров». В каталоге NORAD 47 спутников FLOCK 2K, при этом должно было быть 48. Все 47 на орбите с апогеем порядка 477 км. Там же в каталоге NORAD 8 спутников LEMUR 2, причем на орбите с апогеем порядка 605 км — 7 спутников, на орбите с апогеем порядка 477 км — 1 спутник. Выглядит так, как будто один «Лемур» и один «Флок» поменялись местами.
31 августа 2017 года. Цитата с Ленты.ру. Руководитель пусковых программ «Главкосмоса» Всеволод Крючковский рассказал, почему несколько спутников, запущенных 14 июля российской ракетой «Союз-2.1а», не вышли на связь или оказались на незапланированной орбите. Свою версию случившегося он сообщил изданию Space News. По словам Крючковского, от всех зарубежных заказчиков «Главкосмос» получил официальное подтверждение успешного отделения спутников от верхней ступени ракеты-носителя. Дочерняя компания «Роскосмоса» также заверила иностранных партнеров, что во время разделения ракета работала в штатном режиме.
Иначе руководитель пусковых программ «Главкосмоса» оценивает ситуацию со спутниками российских разработчиков. «Это их первый опыт в разработке кубсата, — сказал он. — Может, что-то случилось со стороны разработки, или с компонентами, или с наземными станциями».
1 сентября 2017 года. Оказывается, при запуске отказали еще три спутника Cicero американской компании GeoOptics и один российско-эквадорский UTE-UESOR.
8 сентября 2017 года. Отказали 2 аппарата американской компании Astro Digital.
5 октября 2017 года. “Главкосмос” возвратил габаритно-массовый макет “Маяка”. Принято решение доработать макет до летного (идентичного запущенному аппарату) состояния и провести проверку его прочности при действии нагрузок от транспортировки и выведения, при этом его аккумуляторную батарею доработать по технологии ремонта летной аккумуляторной батареи.
8 ноября 2017 года. Начата доработка габаритно-массового макета “Маяка” до летного состояния.
12 ноября 2017 года. Закончена доработка габаритно-массового макета “Маяка” до летного состояния. Батарея изготовлена по той же технологии, что и на летном экземпляре, теми же сотрудниками на том же оборудовании.
15 ноября 2017 года. Начаты испытания макета “Маяка” по программе-методике вибродинамических испытаний, использовавшейся для допуска на ракету-носитель “Союз-2.1а”.
22 ноября 2017 года. Успешно завершены испытания макета “Маяка”. Отклонений в работе не выявлено, все системы после испытаний работают штатно.
28 ноября 2017 года. Опубликованы результаты исследования возможных причин аварии “Маяка”.
21 декабря 2017 года. Опубликован финальный отчет о проекте “Маяк”. Проект завершен.
Команда проекта “Маяк” на разных этапах
Александр Бельских — конструктор на начальной фазе проекта,
Александр Мугла — разработчик системы раскрытия,
Александр Панов — руководитель пиарщиков на втором краудфандинге,
Александр Шаенко — руководитель проекта,
Алексей Елисеев — инженер по теплообмену,
Андрей Бохан — конструктор “Ялини”,
Анна Лаврова — специалист по пиару и краудфандингу на первом краудфандинге,
Антон Александров — разработчик системы электропитания,
Антон Недогарок — баллистик,
Владимир Наргеленас — конструктор на начальной фазе проекта,
Владислав Бучарский — конструктор на начальной фазе проекта,
Глеб Лубин — разработчик системы раскрытия,
Дарья Бурова — специалист по пиару и краудфандингу на первом краудфандинге,
Дарья Мугла — разработчик системы раскрытия,
Денис Ефремов — организатор стратосферных испытаний, разработчик системы раскрытия,
Дмитрий Димитров — испытатель, разработчик схемы укладки солнечного отражателя,
Елена Емельянова — ключевой организатор второго раунда краудфандинга,
Илья Тагунов — разработчик электроники,
Мария Кузнецова — испытатель, разработчик схемы укладки солнечного отражателя,
Мария Троицкая — специалист по пиару и краудфандингу на первом краудфандинге,
Михаил Белокосков — разработчик химического реактора и системы раскрытия,
Михаил Лавров — главный конструктор,
Михаил Леонов — конструктор на начальной фазе проекта,
Родион Аюпов — конструктор “Ялини”,
Сергей Горгоц — разработчик электроники,
Сергей Калинкин — испытатель, разработчик схемы укладки солнечного отражателя,
Татьяна Водопьянова — специалист по пиару и краудфандингу на первом краудфандинге,
Федор Меркушев — конструктор “Ялини”.
Автор: Александр Шаенко
