Технологии создания малоразмерных космических средств для гео- и гелиофизического мониторинга в целях обеспечения безопасности космической деятельности и поддержки наземной инфраструктуры

Освоение Российской Федерацией ближнего, а в перспективе и дальнего космического пространства является стратегическим направлением развития нашей страны. Научный и технологический прогресс сегодня в мире становится невозможным без развития спутниковых группировок, обеспечивающих, в частности, решение задач зондирования Земли, задач связи и навигации, задач гео- и гелиофизического мониторинга. Высокая стоимость и длительные сроки разработки традиционных космических аппаратов в сочетании с необходимостью создания группировок из сотен и тысяч аппаратов, выводят на первый план задачи получения тех же целевых данных, но с использованием малоразмерных стандартизированных КА, имеющих более низкую стоимость и возможности поточной («конвейерной») сборки. Снижение массы и размера КА позволяет, помимо прочего, выводить их на орбиту пакетными запусками, существенно снижая стоимость пусковых услуг в пересчете на один КА. Переход осуществляется на спутники среднего размера, с массой порядка 100 кг, (например, группировка Starlink) и КА с массой порядка 1-10 кг (так называемые наноспутники; например спутники компании Planet Labs). В последнем случае для создания космических аппаратов обычно применяется так называемая архитектура Кубсат. Основным коммерческим и прикладным приложением аппаратов нанокласса, исходя из анализа текущих программ ГК Роскосмос, является гео- и гелиофизический мониторинг. Целью его является прикладное исследование околоземного пространства, а также обеспечение безопасности техники и человека, как при использовании космического пространства, так и при освоении северных (арктических) областей, где ослаблено экранирование магнитным полем Земли. Критическим элементом для реализации этих программ являются технологии создания миниатюризированных инструментов с массой 1-5 кг и энергопотреблением порядка 1-5 Вт, но при этом способных проводить эффективные измерения ключевых гео- и гелиофизических параметров. Ранее, в рамках НИР «Авангард» (аппараты-3), заказчик ОАО «ЦНИИмаш» (ГК Роскосмос), была проработана программа таких исследований и сформирован требуемый для её реализации перечень миниатюризированной аппаратуры. При этом было показано, что основная часть необходимых инструментов является новой и в мире до стадии создания штатных летных изделий не доводилась. В то же время научная проработка таких приборов активно ведется во многих странах, что подтверждается научными публикациями и сообщениями в СМИ. Одновременно формируется практический запрос на такие средства со стороны ведущих космических агентств. В частности, в действующей дорожной карте НАСА в области гелиофизики (действует до 2033 года) предусмотрено создание магнитосферных группировок из 30 и более малоразмерных спутников типа кубсат. В нашей стране, помимо программ ГК Роскосмос (например, программа «Универсат»), создание группировки наноспутников для гео-гелиофизических исследований предусмотрено программой космических исследований Союзного государства Россия и Беларусь до 2027 года. Существует также запрос на такие инструменты со стороны инновационных фирм – прежде всего, на ключевые системы приборов, в частности на малоразмерные детекторы, датчики ориентации и др. Настоящий проект направлен на решение перечисленных выше проблем. Основной задачей проекта является научная и технологическая проработка вопросов проведения фундаментальных и прикладных гео-гелиофизических исследований с использованием малоразмерных инструментов на аппаратах типа Кусбат. С учетом результатов предшествующих исследований в рамках НИР ГК Роскосмос, а также с учетом конкретных запросов со стороны партнеров определен перечень из 7 конкретных инструментов и нескольких служебных систем, проработка которых и составляет список конкретных задач проекта. Научные результаты проекта (полученные новые знания в области научного приборостроения и в области гео-гелиофизики) будут представляться в форме публикаций в рецензируемых журналах. Коммерциализация результатов проекта будет осуществляться партнером ООО «Орбитальные космические системы». Для части приборов будет проведена их лётная отработка в космосе с участием ГК Роскосмос, а также при поддержке ещё одного партнёра – АО «ВПК НПО Машиностроения». Результаты проекта будут также предоставляться обществу через сайт лаборатории https://xras.ru.