13 АВГУСТА/ 2020
ПЕРСОНА

Будущее космического рынка – за миниатюризацией и сервисным обслуживанием

Антон Сивков, заместитель руководителя Лаборатории высокоточных систем ориентации МФТИ – о том, как за полтора года и за относительно небольшую сумму можно смастерить космический аппарат весом в 20 килограмм, решающий задачу того, что весит полтонны.

— Задача нашей энциклопедии находить и показывать, что хорошего происходит в разных отраслях промышленности, кто делает то, чем нам можно гордиться, и почему этим можно гордиться. Поэтому мы пригласили в герои лабораторию, которая занимается разработкой приборов для космических аппаратов. Кажется, такое встретишь не часто.

— В нашей стране в целом аналогичных компаний и лабораторий действительно не так много. Мы можем разрабатывать не просто приборы, а космические аппараты «под ключ».

— Как это возможно? Где же тогда огромное закрытое производство?

— Лаборатория разрабатывает приборы для космических аппаратов массой от 1 до 100 кг. В общей классификации это нано- и микроразмеры. Это как раз те аппараты, которые отечественная космическая отрасль производит в малых количествах, и рынок приборов еще не успел сложиться, поэтому нам пришлось делать всё самим. У нас так получилось, что мы и болты, и гайки, и сами приборы, и калибровки, и тесты делаем.

— Почему же лаборатория может, а промышленность не выпускает такие аппараты?

— Если мы говорим о создании высоконадежного аппарата сроком жизни 15 лет и построенного по всем ГОСТ, то его почти невозможно произвести в микроразмере.

Если подойти к вопросу с точки зрения «мне достаточно чтобы аппарат полтора года на орбите выполнял задачу», можно существенно упростить требования к составу борта, к элементной базе и сократить как сроки производства, так и габариты. Можно брать элементную базу чуть ли не из смартфона.

— Но если появилась ваша лаборатория, значит, есть спрос и на «космические смартфоны»?

— Мы как лаборатория можем позволить себе экспериментировать. Мы боремся за то, чтобы можно было брать компоненты «смартфона». Это дает нам возможность быть гибкими. Если миссию аппарата можно описать как научную, то это допустимо. С заказчиками нам тоже везет: им важен результат, а не процедура. Они дают нам производить приборы с удобной элементной базой.

— Кто ваши заказчики?


— Преимущественно это государственные компании. Мы участвуем в поисковых проектах, смысл которых – получить максимальный результат с минимальными затратами и габаритами, поскольку каждый килограмм, запущенный в космос, стоит от 10 до 50 тысяч долларов.

Есть и частные запросы, по крайней мере, мы сейчас их прорабатываем. Нашими заказчиками становятся предприятия или проекты, которым совершенно неинтересно ждать 7 лет разработки космического аппарата. У них оперативные цели и задачи. Они приходят к нам, и мы говорим, что выполним заказ за полтора года. При этом наши решения следуют мировым трендам, поскольку малые аппараты, за счёт постоянной миниатюризации элементной базы, способны решать всё больше серьёзных задач. Получается, что за полтора года и гораздо меньшую сумму можно создать космический аппарат массой в 20 килограмм, решающий задачу, которую несколько лет назад был способен решать космический аппарат массой 500 килограмм.

— Какие задачи решают эти классы аппаратов?

— В целом, можно сказать, что это все миссии исследовательского характера: проверка, отработка и подтверждение какой-либо технологии, гипотезы и так далее. Например, разработали какой-то новый двигатель. Его нужно запустить в космос и посмотреть, как там будет корректироваться орбита с расчетом времени. В этом случае разработчик приходит к нам, мы собираем вокруг двигателя аппарат, помогаем с интеграцией. Его запускают и проводят эксперимент, подтверждают тактико-технические свойства изделия. В таком варианте гораздо проще и удобнее работать на микроаппарате, чтобы уже потом написать для отрасли крутое ТЗ на семь лет за миллиарды денег.

— Как так случилось, что группа ученых-энтузиастов решила собирать космические аппараты?


— В 2012 году в Сколково собралась команда в ООО «Спутникс», чтобы собрать первый частный российский аппарат. И в 2014 году 19 июня состоялся его запуск. Можно сказать, мы совершили невозможное. Изначально мы делали набор систем – то, что называется платформой. В процессе разработки к нам пришли коллеги из «Космотрас» и сказали, что у них «отвалился» участник запуска – не хотим ли мы встать на его место и полететь? Мы сказали «конечно!» И дальше 8 месяцев подвига. Мы собрали и запустили космический аппарат. Это было чудо.

С нами работало много профессионалов, которые давали консультации, помогали. В том числе, сотрудники МФТИ. И в 2014 году Сергей Серафимович Негодяев (заведующий кафедрой прикладной механики, директор физтех-школы аэрокосмических технологий МФТИ – Прим. ред.) предложил: давайте сделаем лабораторию, потому что нельзя допустить, чтобы такие разработки шли мимо образовательного процесса.

Сначала фокус лаборатории был на приборах системы стабилизации космического аппарата. Мы разработали двигатель-маховик для управления аппаратами массой около 150 кг с прецизионной системой стабилизации. Сделали большой классный прибор, которым полностью импортозаместили некоторые швейцарские изделия. А потом, в конце концов, наша лаборатория получила комплексный заказ на разработку космического аппарата.

— Но это же не мопед собрать. Как вы за 8 месяцев создали космический аппарат, никогда раньше такого не делая?

— Залог успеха – это классная команда. У нас такая была и есть. Когда собирали аппарат, люди бросили личную жизнь, переехали жить в офис и 8 месяцев мы все работали. Восемь месяцев – это же почти ребенок.

Когда к нам прилетела весточка, что есть возможность собрать космический аппарат на запуск, не было вопросов, сможем ли мы его собрать. Был только вопрос, успеем ли банально выточить столько алюминия и спаять столько микросхем. Заканчивали сборку уже на космодроме.

— Какой это был аппарат?

— Это аппарат класса микро – весил почти 27 килограмм.

— И сейчас вы преимущественно выпускаете такие же формы?

— Мы не самые консервативные ребята. У нас есть платформа – такой набор систем, с программным обеспечением, которые можно масштабировать и собирать из них хоть килограммовый, хоть стокилограммовый аппарат. Конечно, всегда есть нюансы, но в целом, набор систем позволяет это сделать относительно быстро и удобно.

— Сколько космических аппаратов вы производите?

— Тут стоит сказать, что мы делаем не только спутники, но и системы, которые потом кем-то устанавливаются на космические аппараты. Сейчас у нас два таких проекта, и мы точно знаем, что будет запуск. Примерно получается, что у нас один запуск в два года. Но мы хотим поработать над тем, чтобы хотя бы раз в год, а лучше два раза в год запускаться.

— Дорогое ли это удовольствие – собрать космический аппарат?

— Если нужно сделать простейшую модель спутника, что-то вроде того, что запустил в 1957 Королев, то это может стоить около 3 миллионов рублей с запуском. Если нужно чтобы аппарат еще что-то делал, выполнял полезную задачу, то стоимость зависит от оборудования. Например, аппарат, который фотографирует Землю в высоком разрешении, а мы потом рассматриваем эти снимки на картах в сети, стоит 20 миллионов долларов.

— Космические аппараты одноразовые? То есть являются космическим мусором?

— Все космические аппараты «одноразовые». Если запустить спутник на орбиту, дальше он просто сгорит в атмосфере через какое-то количество времени.

«Уничтожить» аппарат можно двумя способами: заставить его тормозить, чтобы сгореть в атмосфере, либо, наоборот, разогнаться и уйти на орбиту захоронения.

Такие требования к разработке аппаратов появились недавно, потому что не было проблемы космического мусора. Но сейчас, когда запусков стало много, люди задумались над новым регламентом. Появляются проекты «космических пылесосов», но пока они выглядят странно, поскольку, к сожалению, в них просматривается двойное назначение. Можно ведь не только мусор, но и живые аппараты засасывать. Пока реальной программы по очистке орбиты не придумано, но проекты возникают красивые, классные, интересные. Впрочем, у нас есть еще лет двадцать для того, чтобы решить задачу, если сохранится примерно такая же частота запусков. На данный момент нет такого, чтобы космические аппараты кому-то мешали.

— Вы сказали, что запусков стало много. Какие страны активны в этом отношении?

— Сейчас мы заметили интересную тенденцию: очень многие страны запускают образовательные проекты с запусками космических аппаратов. Мы с радостью помогаем в таких проектах. Рынок действительно существует. Так же есть и прикладные задачи. Есть страны, которые не являются космическими державами, но у них вполне понятные задачи для космоса, например, фотографирование и отслеживание полей в сельском хозяйстве. Поэтому можно сказать, что уже все страны активны. У большинства, как минимум, по одному и больше аппаратов. А самые массовые запуски, кроме России, делают США, Индия, Китай и Европа. Это большой и активно растущий рынок. Он оценивается в несколько миллиардов долларов. К сожалению, наша страна сейчас не в лидерах – около 1% от мирового рынка космических услуг, но хочется верить, что ситуация меняется.

— Всего один процент?

— И все же ниша частной космонавтики в России формируется. Отрасль очень интересная. Роскосмос должен приносить прибыль и при этом делать классные научные исследовательские проекты. Мне кажется, это не совсем связанные вещи. Наверное, было бы правильно, чтобы Роскосмос стал агентством, а все предприятия отрасли были приватизированы и эффективно конкурировали.

— Какая инфраструктура нужна для таких запусков? Космодром или можно стартовую площадку оборудовать на своей лужайке?

— Сейчас активно развивается тема запуска ракет малого класса, которые позволяют выводить 100 килограмм полезной нагрузки на орбиту. Я их называю ракетами, которые можно запустить со своего собственного заднего двора. В Новой Зеландии уже такие успешные проекты есть. Потому что, на самом деле, чтобы запустить 100 килограмм в космос, не требуется «Байконур». Обслуживание проще, стоимость запуска дешевле. Но оборудованная площадка, разумеется, нужна. Все-таки нехорошо со двора запускать то, что летает с первой космической скоростью.

— Ага, мы перешли ко второй части рынка коммерческой космонавтики – к ракетам.

— Способ запуска аппарата, в целом, одинаковый. Миссия планируется следующим образом: есть ракета, есть основной заказчик полета, который выводит на орбиту какой-нибудь дорогой, например, телекоммуникационный аппарат. Но на ракете всегда остаются свободные места под попутный груз – аппараты, которые и «цепляются» к ракете. Рекорд, по-моему, принадлежит индийской ракете-носителю PSLV: они умудрились отправить более 100 аппаратов за один запуск.

В 2014 наша команда участвовала в запуске спутника на ракете «Днепр»: более 30 аппаратов за пуск вывели тогда. Это конверсионный пуск – и аппарат вывели в космос, и баллистическую ракету утилизировали, и бизнес.

Итак, если мне надо запустить свой аппарат в космос, я либо сам согласую установку с запускающей стороной, либо, если это кубсат, я прихожу в специальную контору, которая занимается запусками, они предлагают мне контейнер на ракете, сходимся в цене, я привожу к нужной дате свой аппарат, закладываю в контейнер и любуюсь запуском. Дальше мой аппарат в нужной точке на орбите выкидывают, и он делает свою работу.

— Потенциально это тоже большой рынок или оборудовать стартовую площадку не так просто?

— Если бы это не был рынок, мы бы не говорили об Маске, Безосе, Пушкине. И не было бы столько стартапов, которые пытаются строить ракеты. Все-таки 50 тысяч или 100 тысяч за килограмм – это солидно. 100 килограмм – уже 5 миллионов. Маск делает, между прочим, 2 запуска в месяц. Одна ракета у него стоит 90 миллионов, значит, 24 запуска в год – это 2 миллиарда получается. Какая-то маржа здесь, очевидно, есть.

— Вернемся к вашей лаборатории: как и чем она укомплектована?

— Испытательное оборудование для своих систем мы строим сами. У нас свои стенды для калибровки датчиков магнитного поля, солнечных датчиков, датчиков угловой скорости. Мы собрали стенд для отработки бортового комплекса управления в сборе. Так как мы делаем двигатель маховик от обмотки статора и до законченного изделия, то тут тоже есть набор специализированного оборудования нашей придумки. Но если нам нужен какой-нибудь эталонный измеритель, то просто покупаем. Вне лаборатории мы проходим испытания на стойкость к механическим нагрузкам, ЭМС и термовакууму.

— Как ваши идеи встречает руководство МФТИ?

— Хорошо встречает. Руководство МФТИ, кажется, всегда хотело такую комплексную базу. И когда мы здесь появились в 2014 году, сразу получили все условия, чтобы комфортно обосноваться. Сергей Серафимович всегда поддерживает наши новые идеи и помогает им воплотиться в жизнь.

— Что в планах лаборатории?

— В 2016 году мы активно начали прорабатывать вопрос о проведении эксперимента по сервисному обслуживанию в космосе. Докладывали об этом Дмитрию Рогозину. У нас проект не пошел, но в 2019 году DARPA провела первый подобного рода эксперимент. И нам кажется, что за этим будущее: бизнес же не только на строительстве и запуске космического аппарата, но и на обеспечении сервисного обслуживания. И мы бы хотели в этом участвовать.

Я бы отметил интересные европейские проекты, за которыми нам интересно наблюдать: швейцарский стартап (ELSE), который поднял четыре миллиона, чтобы сделать интернет вещей на малых аппаратах. В Германском центре авиации и космонавтики ребята (iBOSS) собрали 15 миллионов для того, чтобы на орбите начать строить группировки: запускать отдельные аппараты, которые потом стыкуются и собираются в конструкцию.

— Сколько аппаратов нужно для такой группировки?

— Для оперативного отслеживания пожаров, например, достаточно всего 12 аппаратов. Но, как мы помним, они довольно дорогие – по 20 миллионов.

— Какое космическое будущее у нашей страны, на ваш взгляд?

— Давайте формулировать таким образом. Во-первых, существуют разные фонды, которые поддерживают инновационные бизнесы. Среди этих инноваторов появляются и космические стартапы. Эти люди меняют парадигму, они создают рынок. Кластер Космических технологий и телекоммуникаций в Сколково очень даже вдохновляет аэрокосмическую отрасль в России. Часто вопреки, но все-таки создаются компании, которые пытаются формировать поле для игры. На данный момент можно сказать, что у нас частная космонавтика одновременно есть и одновременно ее нет. Но перспективы у нее потрясающие.

Во-вторых, существуют лаборатории как наша. Вузы активно поддерживают их в Томске, Омске, Новосибирске, Санкт-Петербурге, Москве. Есть Военмех, есть СибГАУ, есть во Владивостоке некоторые начинания. Наверняка есть и другие коллективы. Классное образование по-прежнему с нами, классные умы по-прежнему с нами.

— Сколько же нужно энергии, чтобы поддерживать свой пыл…

— Те, кто идут в российскую космонавтику, особенные люди. Просто для нас это жизнь. Нам важно трогать звезды.



О лаборатории

Лаборатория высокоточных систем ориентации открыта в Московском физико-техническом институте (национальном исследовательском университете) в 2014 году. Занимается разработкой и созданием приборов систем ориентации, стабилизации, навигации, а также бортовых комплексов управления для космических аппаратов массой от 1 до 100 кг. В частности, в лаборатории создаются двигатели-маховики; электромагнитные устройства; датчики угловой скорости; солнечные датчики; магнитометры; бортовые вычислительные машины; навигационные приемники; коммутаторы питания.

Сотрудники лаборатории создают уникальные стенды для наземных испытаний бортовых приборов космических аппаратов. Также проводятся исследования алгоритмов определения и управления ориентацией, динамики полёта. Много внимания уделяется работам по исследованиям калибровки и наземных испытаний приборов космических аппаратов.

Разработки лаборатории представляют собой системные платформенные решения служебного борта космических аппаратов. За счёт единства электрических, механических и информационных интерфейсов, приборы лаборатории представляют собой экосистему, которая постоянно развивается в сторону миниатюризации, унификации и повышения технических характеристик.
Автор интервью: Светлана Морозова
Фото предоставлены пресс-службой МФТИ

Энциклопедия промышленности России