Состояние спутника “Маяк”

Всем привет, это Александр Шаенко! Самые последние новости от разработчиков КА «Маяк».

Если коротко, то сейчас мы считаем, что “Маяк”, вероятнее всего, не раскрылся и то, что наблюдают многочисленные астрономы-любители и немногочисленные профессионалы — это другие кубсаты, оснащенные бликующими на Солнце солнечными батареями.

Винить в этом, а также во всех остальных грехах, включая неверные расчеты, отстойно работающее приложение, плохой пиар и все, что вам покажется имеющим отношение к проекту, можно меня. Я же этот проект инициировал и до сих пор им руковожу.

Кроме того, после анализа имеющейся технической информации приведены соображения по поводу общения с сообществом Geektimes, в целом, полезного для проекта, а также финансовой части нашей работы.

Итак, начнем.

Визуальные наблюдения

С первого вечера после запуска до настоящего времени команда проекта получает множество свидетельств о наблюдениях “Маяка”. Начиная от таких — “сегодня ночью видел яркую вспышку, это был “Маяк”?” до очень полезных наблюдений в расчетной области неба серьезными инструментами вроде Mini-MegaTORTORA (MMT) и The Fly’s Eye camera system.

Первый инструмент, ММТ, объекта, похожего по параметрам вспышки на “Маяк”, не видит, а второй прислал красивый трек, на котором пока виден только старый GLOBALSTAR M042.

Вот что выкладывали астрономы-любители:

Peter Pskov Вспышка на границе созвездий Пегас и Ящерица. По времени и траектории вроде бы совпало: 00.58. Продолжительность вспышки составила около 1-1.5 секунд, максимальный блеск был около -0.5. FPS4, объектив 24мм/1.4 при ИСО 6400.

Александр Aaalex Вспышка +3,5 зв. вел. в Малой Медведице (центр кадра 0:10-0:15 сек). Снято 18 июля в 00:57 мск в городе Ногинск, Московская область. Sony a7S + 50 mm F/1.1, ISO 16000.

Таким образом, наблюдатели видят нечто, что не является самой яркой звездой, и не подходит под независимые расчеты.

Можно, конечно же и дальше тянуть время и говорить, что пока просто не повезло, и “Маяк” вот-вот вспыхнет как мы планировали, но это будет нечестно.

Поэтому мы решили перейти ко второму источнику данных о нашем спутнике — Командованию воздушно-космической обороны Северной Америки 🙂

Данные NORAD

В группе из 24 КА, запущенных на одну орбиту с «Маяком», по средней скорости изменения периода обращения выделяется объект 42830 или 2017-042F. Ранее были приведены доводы в пользу того, что объект 42830 является “Маяком”, так как его параметр B* и скорость изменения среднего движения существенно отличаются от прочих объектов запуска.

Накопленная статистика по объектам запуска 14.07.2017 г., в частности, зависимости скорости измерения изменения среднего движения (количества витков в сутки) от времени, позволяет продолжать выделять объект 42830 как снижающийся наиболее быстро.

При осреднении за все время наблюдений, убирающем явные ошибки измерений, объект 42830 все еще выделяется.

Закономерно встает вопрос о корректности расчетной модели.
Проведем по тому же алгоритму анализ полета КА InflateSail, представляющего собой кубсат 3U, оснащенный развертываемым в полете аэродинамическим тормозным устройством площадью 10 кв. м.

Аппарат был запущен на орбиту 23.06.2017 г. индийской РН PSLV-XL. КА был присвоен номер 42770 в каталоге NORAD. Диапазон номеров каталога для КА из этого запуска 42765 — 42795. Два объекта, 42796 и 42797, представляют собой последнюю ступень РН и обломок, и были исключены из анализа.

Результаты применения алгоритма следующие.

График скорости изменения среднего движения (количества витков в сутки) от времени.

При осреднении наблюдений объект 42770 выделяется совершенно явным образом.

Анализ приведенных результатов говорит о том, что алгоритм определения быстро снижающихся КА верен.

Следовательно, в запуске 14.07.2017 г. на высоте 600 км отсутствуют быстро снижающиеся космические аппараты. Это позволяет предположить, что солнечный отражатель “Маяк” раскрылся нештатным образом, либо не раскрылся вовсе.

Сравним зависимости среднего движения (количества витков в сутки) от времени для двух сценариев полета “Маяка”, с раскрытым отражателем и с нераскрытым. В первом случае его время орбитального существования составляет 28 суток, во втором случае время орбитального существования составляет более полутора лет. Для сравнения приведены данные NORAD для объекта 42830.

Анализ данных позволяет утверждать, что наиболее вероятен сценарий нераскрытия солнечного отражателя. При этом частичное раскрытие отражателя — маловероятно.

В дальнейшем наша команда планирует провести анализ возможных причин аварийной работы КА “Маяк”, а также исследовать состояние спутников, запущенных одновременно с “Маяком”.

Общение с сообществом Гиктаймс

Перед началом изложения мыслей на эту тему позволю себе заметить, что “Маяк” — это первый российский спутник, в котором на этапе проектирования и летных испытаний, приняло и принимает участие сообщество Гиктаймс.
Это действительно так, потому что именно после обсуждения под статьей и последующей переписки по почте мы сначала сделали второе сопло в реакторе раскрутки спутника, а потом, в ходе дальнейшего обсуждения, убрали закрутку из циклограммы полета. И это случилось благодаря обсуждениям здесь.

Не знаю, насколько авторам советов это важно, но лично мне кажется просто потрясающим! По-моему, впервые в истории отечественной космонавтики любой желающий мог принять участие в обсуждении реального проекта космического аппарата, который потом был запущен в космос! И не просто принять участие, а внести мысли, которые потом были воплощены на практике.

Поэтому я глубоко признателен тем комментаторам, которые высказывали критику в адрес проекта. Очень тяжело, несомненно, читать критические отзывы о деле, которому ты посвятил три с половиной года собственной жизни, но тем не менее это было нужно!

Спасибо, ребята! Было тяжко, но полезно.

Значение звездной величины

Напомню, что изначально мы планировали сделать самый яркий объект на небе после Луны, с яркостью вплоть до -10 m. Такий план основывался на двух предположениях:
Мы сможем сделать хороший, гладкий солнечный отражатель.
Наш отражатель будет ближе к Земле и больше, чем текущий самый яркий объект — спутники “Иридиум”.

Первое утверждение базировалось вот на таком макете

Видно, что его плоскость хоть и не идеально, но отражает, причем во многом зеркально. При этом планировалось, что каркас пирамиды будет упругим и будет натягивать пленку.

Второе — на следующих числах. Площадь одной грани отражателя: у нас она предполагалась в 3,9 кв. метра, у КА “Иридиум” — 1,6 кв. метра. Высота нашей орбиты — 600 км, у “Иридиума” — 780 км. Все, казалось бы, очевидно.

Исходя из этих расчетов мы и планировали анонсы и начали сбор средств.

В процессе работы, после долгих экспериментов, выяснилось, что сделать пневматический каркас не получается. С одной стороны, сделать реакцию разложения реагента, надувающего ребра, необратимой, разумными методами не удалось. Реагент после надувания ребер выпадал в осадок в виде порошка уже внутри ребер. С другой — обеспечить герметичность системы без увеличения толщины пленки также не удалось, а увеличенная толщина пленки не вписывалась в заданные габариты CubeSat 3U.
В результате мы перешли на “раздвижной” каркас из упругих профилей. В начале работы с ним нам было непонятно, насколько сильно он сможет растянуть пленку и насколько гладкой она будет.

Тем не менее, мы запустили вторую кампанию по сбору средств под лозунгом “Самая яркая звезда”, основываясь на предыдущих предположениях. Испытания велись параллельно сбору средств и как раз тогда, в середине февраля 2016 года, внимание сообщества Geektimes и оказалось обращено на наш проект, повторюсь, обогатив его. В процессе обсуждения появились достаточно обоснованные сомнения в том, что звезда будет самой яркой, однако убедительная публикация с независимой моделью расчетной звездной величины вышла только в августе 2016 года.

Конечно, можно было бы остановить сбор средств, остановить технические работы, отказаться от запуска, к которому мы шли уже два года и который, кстати, тогда планировался на лето 2016 года и объявить, что проект остановлен из-за того, что комментаторы из Geektimes сомневаются в том, что спутник “Маяк” будет самой яркой звездой на ночном небе. Объявить так, получить свою дозу критики от других комментаторов, может быть не с Geektimes, все перепроверить, переделать и через год в лучшем случае искать деньги, непонятно как и где, и новую возможность запуска.

Несмотря на сомнения, мы решили довести проект до запуска, посчитав, что созданный руками энтузиастов и запущенный в космос спутник, к работе которого есть претензии, лучше вызывающего только положительные эмоции правильного спутника, оставшегося на Земле. Кстати, после выхода статьи с независимым расчетом лично я уже говорил, что, скорее всего, объект будет не самым ярким, но все равно хорошо видимым невооруженному глазу.

Единственные места, где осталась формулировка “самая яркая звезда” — это сайт и соцсети, которые принадлежат пиарщикам. О наших с ними отношениях чуть ниже, в разделе про деньги.

Сейчас “Маяк” на орбите, скорее всего, не виден ни профессионалам, ни любителям, и наше дело выяснить, в чем причина, так как главная задача проекта — это привлечь внимание к освоению космоса. Мне, как создателю проекта, да и всей инженерной команде, как я думаю, было приятно и полезно, если бы опыт “Маяка” был критически оценен, проанализирован, и следующие проекты частной или персональной космонавтики прошли дальше, чем удалось пройти нам.

Про деньги и пиар

В начале моего знакомства с Александром Пановым, руководителем рекламного агенства 12.digital, которое сейчас ведет сайт и социальные сети проекта, была договоренность, что они работают бесплатно, как и все мы, но все средства, вырученные сверх того, что нужно было на технику, забирают себе. С учетом этого договора мы начали с ними работать, причем всеми деньгами — вырученными на Бумстартере, через смс-ки и переводы — владели и распоряжались они. И сейчас владеют и распоряжаются.
Инженеры только приносили счета на оплату и говорили, с кем и на что заключать договора.

Давайте разберем финансовую часть проекта.

Из каких этапов складывается разработка космического аппарата? Это проектирование, производство, сборка, испытания, запуск и орбитальная эксплуатация.

Так как инженеры работали на голом энтузиазме, то проектирование велось бесплатно. У нас был период довольно интересных взаимоотношений с частной космической компанией “Ялини”, которая сейчас прекратила существование, и их инженеры участвовали в проектировании “Маяка”, получая зарплату, но зарплату им платил их работодатель, которого привлекли к работе пиарщики.

Производство космического аппарата складывается из производства его систем. В нашем случае: корпуса, системы раскрытия солнечного отражателя, самого отражателя, системы энергопитания, бортового компьютера, реактора и бортовой кабельной сети. Новые детали, производство которых нужно было заказывать, входили во все эти системы.

Механическая обработка с нанесением покрытий заказывалась у двух поставщиков ООО “Ралливоркс” и ООО “Интехпро”. Первых рекомендую, вторых — нет. Первый договор был на сумму 156 694 рублей, второй — 194 070 рублей.

Производство электроники для бортовой вычислительной машины заказывалась во всем известном “Резоните” и стоило порядка 35 000 рублей.

Покупные изделия, крепеж, провода, те самые пресловутые рулетки, кейс для транспортировки стоили порядка 75 000 рублей.

Пленку для солнечного отражателя нам бесплатно предоставил производитель НИИКАМ, большое ему за это спасибо!

Систему энергопитания на основе элементов Panasonic NCR18650B, стенды телеметрии для ТВИ Антон Александров делал за свой счет, на что у него ушло порядка 200 000 рублей. За свой счет — потому что он начал это делать в период финансовой неопределенности между кампаниями на Бумстартере, когда батарея была уже нужна, а денег не было вообще.

На всякие мелочи у всех участников команды ушло еще порядка 50 000 рублей.

Итого на производство и сборку ушло порядка 710 764 рублей.

Испытания мы проводили на дружественных стендах ЦПТА, НИИ ЯФ МГУ, которые нам предоставили бесплатно. Более того, ЦПТА за нас договорились с одной очень классной вакуумной камерой, в которую нас тоже пустили бесплатно! Пришлось, правда, закупать запчасти и городить стенды, оснастки, переходники в герморазъемы и т.п. За что мы на этом этапе действительно заплатили, так это за полный цикл испытаний в НИИЭМ. Там был вибростенд, ударный стенд и центрифуга. Успешное проведение этих испытаний позволило нам стать на борт ракеты-носителя и полететь в космос. Договор на эти испытания был на сумму 196 234 рубля.

Пиарщики, которые распоряжаются деньгами проекта, оплачивали дорогу для трех инженеров на Байконур и проживание там, когда мы летали на интеграцию, установку спутника на ракету. Стоило это примерно 140 000 рублей. На запуск большая часть команды поехала за свой счет и единственным, кто поехал за счет проекта, был наш студент-второкурсник Сергей, у которого, понятное дело, денег не было. Он поехал туда в плацкарте, обратно с нами на машине, жил вместе со всеми в общаге. Стоило это примерно 30 000 рублей.

Таким образом, на всю техническую часть проекта, с учетом производства, испытаний и командировок, потрачено из бюджета проекта порядка 936 998 рублей, из них 250 000 вложено своих денег инженерами проекта на разных этапах.

Почему я так на этом заостряю внимание? Потому что “Маяк” — это действительно дешевый спутник, доступный многим.

Послесловие

Закончилась эта статья, но не закончилась история спутника “Маяк”. Необходимо точно выяснить, что с ним, и если все же солнечный отражатель не раскрылся, то по какой причине. Возможно, это потребует проведения дополнительных наземных испытаний на макетах его конструкции.

Ну и наконец, пока не написан всеобъемлющий отчет о результатах проекта, передающий наш опыт всем желающим строить в России малые космические аппараты.

Мы, команда проекта “Маяк”, будем очень рады, если результаты наших трудов помогут идущим за нами!