0: Область знаний, лекция на радио звезда как устроены спутники.

1: Рассказывает аэрокосмический инженер, лектор российского общества знания Денис Прудник. Область знаний. Уважаемые слушатели, всем добрый день. И сегодня хотел бы рассказат.

2: О том, как устроен современный спутник, потому что спутникостроение активно развивается. И, конечно, очень важно понимать вообще, что это такие за объекты, что у них есть внутри, поскольку, как ни странно, каждый спутник имеет примерно одинаковый состав, который отличает

3: Лишь архитектура в 1 случае чуть больше компьютер, в другом случае чуть меньше компьютера. Вот сегодня как раз поговорим о том, какие есть блоки, какие есть основные функционирующие устройства, которые необходимы для того, чтобы спутник правильно и штатно работал на орбите. Начнём, пожалуй, с того,

4: То, что опишем. Что же такое спутник, искусственный спутник нашей планеты. Сегодня мы говорим о том, что спутники это объекты, которые летают вокруг нашей планеты. При этом стоит понимать, что не обязательно вокруг именно родной планеты. Это может быть marc, это может быть, Венера, это могут быть аппа.

5: Которые летают вокруг юпитера, сатурна, плутона. В общем, любых объектов солнечной системы. Дальше мы, к сожалению, не проникли, но, тем не менее, это объекты, которые запускаются для выполнения какой-то определённой научной задачи. Эта задача заявлена собственно в задании, которое необходимо

6: И выдаётся проектировщиком спутника и задач на самом деле большое множество. Нет, наверное, какого-то смысла делить на определённые блоки задач, там научные задачи, навигационные задачи и так далее. Потому что спутники, они решают определённый спектр задач, который перед ними стоит, но

7: Опять же, самые яркие примеры спутников это навигационные спутники, которые помогают нам в обычной жизни, то есть это группировка космических аппаратов, которые необходимы для того, чтобы определять местоположение объекта на земле. Это, к слову о том, как космонавтик влияет на нашу

8: Обычную жизнь. Но если говорить в общем, да, то спутник это рукотворный объект, созданный силами инженеров и учёных и предприятий отрасли, которое запускается на орбиту для выполнения какой-то определённой задачи. Иногда для выполнения этой задачи может потребоваться не 1 спутник, а нескольк.

9: Тогда эти спутники формируют спутниковую группировку или группировку космических аппаратов, которые выполняют ту или иную задачу. Это в целом, про то, что такое спутник. Напомню, что 1 искусственный спутник земли был запущен нашей страной 4.10.1950.

10: Года с территории космодрома байконур был запущен 1 искусственный спутник нашей планеты, который представлял из себя такой металлический шар диаметром 58 сантиметров, у которого по поверхности были расположены 4 антенны. Эти антенны нужны были как

11: Вы догадались для того, чтобы передавать сигналы на землю? Это были простейшие сигналы, обычные пипиканье, которые, собственно, были необходимы для того, чтобы любой радиолюбитель на нашей планете мог получить сигнал от этого спутника, потому что заранее было известно чисто.

12: Ту, на которой этот спутник передавал. Ну, как вы едете в машине, да, крутите крутилку с радиостанциями и выбираете нужную волну. Также здесь спутник на определённой волне передавал. И, в принципе, если он в зоне вашей радиовидимости этот сигнал передавал, вы могли к нему подключиться.

13: Это было нужно не только для того, чтобы получить 1 в истории космический сигнал, что вот само по себе было уже волшебно и как-то магически на самом деле нужно было для того, чтобы дополнительно подтвердить, что именно Советский союз запустил 1 искусственный спутник на орбиту я это к слову.

14: Было шоком для западных стран, потому что прошло всего 12 лет после окончания великой отечественной войны, и многие страны, преимущественно те, с которыми мы устраивали гонку в космической сфере, соединённые штаты америки, не подразумевали, что такие поистине космические техно

15: Имеется в нашей стране. Ну, собственно, поэтому это было шоком для них, возможно, неприятным. Но, тем не менее, 1 искусственный объект мы отправили на орбиту 4.10.1957 и, как принято говорить, историками космонавтики стартовали космическую эру челове.

16: Как устроены спутники область знаний. Стоит понимать, что любой спутник это часть большой космической системы и часто люди

17: Которые не сильно погружены в техническую особенность космонавтики, путают космические корабли с ракетоносителями, спутники с космическими кораблями. Ну, в общем то, есть идёт абсолютная подмена терминологии. Поэтому предлагаю вам разобраться, в чем же отличие тех или иных

18: Изделий ракетно космической техники, любой космический аппарат и под космическим аппаратом. Мы понимаем все то, что мы отправляем в космос. Он выводится на орбиту, то есть достигает космоса при помощи ракетоносителя, той самой большой конструкции, которую вы наверняка

19: Видели по изображениям в интернете или в средствах массовой информации. Это большущая конструкция ракетоноситель, которая позволяет выводить полезную нагрузку, космический аппарат в космическое пространство. Ракетоносители бывают абсолютно разные. Не будем там углубляться в

20: Ряд этих самых ракетоносителей, они бывают разные, какие-то побольше, какие-то поменьше, но важно, что в данном случае ракетоноситель это средство доставки полезного груза в космос, то есть наш полезный груз это лишь часть ракетоносителя. Ракетоноситель не равно полезной.

21: Нагрузка чаще всего полезная нагрузка. Ну, например, спутник находится под так называемым головным обтекателем ракеты носителя. То есть, если мы с вами представляем вертикальную ракету, то на самом верху есть такая Гладкая обтекаемая часть, которая называется головным обтекателем. Он нужен для

22: Того, чтобы уменьшить лобовое сопротивление воздуха при старте ракеты и, собственно, под головным обтекателем находится то полезное, что мы отправляем в космос. Собственно, поэтому это называется полезной нагрузкой ракетоносителя, потому что это, ну, по сути, багажник, в котором находится полезный груз, который мы

23: Космос выводим и собственно полезная нагрузка может быть опять же все что угодно. Это может быть космический корабль, может быть группировка спутников, может быть 1 большой спутник, может быть много маленьких спутников, может быть луноход телескоп это уже зависит от того, какая конкретная задача конкретно

24: Запуска ракетоносителя, но важно тут запомнить, что ракетаноситель это лишь средство доставки, поэтому фраза о том, что ракета носитель летает в космосе, она в принципе некорректна, потому что ракетоноситель достигает космоса, но там находится уже в нерабочем состоянии.

25: Любая ракета это многоступенчатая конструкция, чаще всего 2 или трехступенчатая, и ступени это части, которые от неё отделяются, когда в них заканчивается топливо. Эту идею предложил наш великий русский учёный Константин Дорович циолковский, которая предположил во

26: Время своей научной деятельности это было начало 1000/900 годов о том, что для запуска в космос нам могут потребоваться так называемые космические ракетные поезда, он представлял себе как головной вагон с вагонами с углём, которые необходимы для работы двигателя.

27: Этого поезда. Ну, по сути, многоступенчатая конструкция из себя тоже самое и представляет. То есть мы имеем ступени, которые состоят фактически из Баков с топливом и ракетных двигателей. Как только топливо заканчивается, двигатель работать не может. Соответственно, тянуть за собой кусок металла.

28: Которая даёт дополнительную массу, не имеет смысла, и мы можем эту ступень отвалить от ракеты. И тем самым она продолжает полёт в количестве на 1 ступень меньше. Обычно, как я уже говорил, ступени 2 или 3, потому что одноступенчатые ракеты, ну практически нереально создать, по крайней мере, на теку.

29: Технологическом уровне. И, соответственно, после того, как все ступени отделяются, у нас полезная нагрузка выведена на орбиту нашей планеты. И с этого момента наш космический аппарат, например, опять же спутник начинает своё автономное существование на орбите начинает

30: Это выполнение своей научной задачи. С этого момента можно уже официально говорить о том, что наш спутник начинает свою работу. Хотел бы отдельно остановиться на размерности спутников вообще нету такого. Прям правила или аксиомы, что спутники нужно

31: Делить по размеру, по определённым характеристикам и выделять какие-то определённые классы или делать какую-то определённую классификацию, но принято делить спутники на малые, средние и большие, при этом опять же нету аксиомы какое деление, где проходит граница.

32: Но я считаю, что можно выделить, что малые спутники это до 500 килограмм. Средние спутники это от 500 до 1000 килограмм. Большие спутники это больше 1000 килограмм. При этом в разных источниках литературы, в разных научных статьях вы можете видеть другую классификацию. Это абсолютно нормальн.

33: Потому что, в принципе, честно говоря, большой у вас спутник или малый, это не сильно важно, потому что важно, чтобы он выполнял свою научную задачу. При этом стоит понимать, что сегодня отдельно и очень активно развивается направление именно малых космических аппаратов. Это является следствием того, что

34: То наша электроника становится все меньше и меньше. Соответственно, мы теперь в меньший объём можем помещать более серьёзные вычислительные средства. И, соответственно, спутники начинают банально уменьшаться по своему размеру, как устроены спутник.

35: Область знаний отдельное направление, которое сейчас развивается внутри малых космических аппаратов, это создание спутников формата кубсат, о которых мы сейчас

36: С вами поговорим что же такое кубсат кубсат это сокращение от английского слова кьюб сад это сокращение от 2 слов кьюб собственно кубический сад это сокращение от слова satellite, что переводится как спутник, и фактически мы говорим о том, что кубсат это некий.

37: И квадратный спутник, если переводить дословно, на самом деле так оно и есть, потому что был разработан такой класс малых космических аппаратов, которые представляют из себя маленькие кубики, которые могут выполнять вполне себе научные серьёзные задачи. Каждый кубик имеет размер

38: Примерно с 10 на 10, на 10 сантиметров. Ну то есть можете представить, что эти кубики на самом деле очень, очень маленькие. И вообще, если погружаться в историю этого проекта, то изначально формат кубсат был создан для того, чтобы готовить будущих инженеров для собственно, работы в

39: Космической отрасли. То есть подразумевалось, что это некий образовательный проект, чтобы студенты не на основе учебников и сухой теории, а на практике могли строить свои настоящие спутники, которые имеют примерно похожий функционал на настоящие, если в начале девяностых годов

40: В 1900/90 годов это была лишь идея как образовательная некая конструкция, некоторый образовательный фор фактор спутников, то на сегодняшний день в силу того, что опять же электроника уменьшается и активно развивается, мы можем в этот маленький, крайне маленький объём помещать.

41: Вполне себе настоящее научное оборудование, которое вполне может выполнять серьёзные задачи, которые стоят перед кубсатами, то есть из разряда образовательных спутников. Это стало отдельным классом космических аппаратов, которые достаточно активно выводят на низкую околоземную орбиту.

42: Для выполнения определённых задач вообще кубики бывают абсолютно разного размера. То есть принято делить классификацию кубсатов по форм фактору в формате наименования ю. То есть стоит какая-то цифра, после неё идёт ю, это значит, что у нас какой-то кубсат

43: Размером определённого юнита. Если я, например, вам говорю, что это одноюнитовый кубсат, что равно как 1 ю, то это значит, что это 1 кубик размером 10, на 10, на 10 сантиметров. Если я говорю, что это у нас трехнитка, соответственно, это

44: 3 юнитовые 3 ю кубсат размерностью как 3 кубика 10 на 10 на 10. То есть мы их кладём друг на друга. Получается такой длинненький прямоугольничек, параллель пипед размером 30 на 10, на 10, который выполняет задачи. При этом вы можете компоновать кубсаты, как хотит.

45: Сейчас известно, запуски кубсатов размером шестнадцатью и одноюнитовые запускают и трехнитевых здесь уже зависит от конкретной задачи, которая стоит. Но, как вы понимаете, да, чем больше количество юнитов, тем более серьёзное научное оборудование можно установить на

46: И тем более серьёзные задачи этот спутник может выполнять, но, тем не менее, такой класс аппаратов очень сильно развивается. Стоит понимать, что само создание формфактора кубсата это не столько форма, то есть просто кубик, да, в который мы помещаем, это целая, по сути, экосистема.

47: Тема, которая показывает, как разрабатывать полезную нагрузку для таких кубсатов, как её размещать, как её сертифицировать для запуска. Ну то есть это не просто, да, человек пришёл и придумал, а давайте делать кубики, а все-таки это целая подготовительная работа, и поэтому это направление активно развива.

48: Потому что в данном случае стоимость выведения полезной нагрузки, она сильно уменьшается. Как вы знаете, доставка 1 килограмма груза стоит несколько Десятков тысяч долларов доставкой на орбиты. В данном случае, если мы говорим про одноюнитовый кубсат, то этот

49: Фактор подразумевает, что кубсат такого размера будет весить примерно 1,33 килограмма. Ну то есть чуть больше килограмма, который нужно вывести на орбиту. Это, конечно, меньше, чем какие-нибудь там многотонные спутники, которые выводятся на орбиту. Это банально деше.

50: При этом, да, тут я также сделаю акцент на то, что само развитие кубсатов не говорит о том, что нам не нужны другие спутники. В любом случае, если мы возьмём большой многотонный космический аппарат, даже если его, ну, не даже если, а его разработка, в принципе, будет

51: Стоит сильно дороже, чем разработка кубсата. Все равно он свою задачу будет выполнять куда эффективнее. То есть, если мы берём 2 аппарата для выполнения 1 и той же задачи, например, фотографирование земли из космоса, то, конечно, многотонный аппарат будет выполнять её более качественно, более хорошо.

52: Потому что в больший объём мы можем разместить более совершенное оборудование, поэтому, обращаясь к таким юным, надеюсь, слушателям этой лекции скажу, что не надо думать только о кубсата кубсат это лишь 1 из for факторов, и вам, как инженерам, важно понимать, о какой

53: Применим к вашей ситуации. Либо это какой-то новый спутник, большой, гигантский, либо это маленький Купса тут уже зависит от вашей технической подкованности. Но то, что все делают кубсаты, не значит, что только кубсаты нужно отправлять на низкую околоземную орбиту, как

54: Спутники область знаний. Но теперь мы переходим к блоку о том, что же внутри спутника есть для того, чтобы он успешно функционировал и выполнял свою научную задачу. Навер,

55: 1 из основных систем любого космического аппарата это система электропитания. Опять же, не надо классифицировать, да, ставить какой-то рейтинг того, какие системы более важны, какие нет, потому что важна их комплексная совместная работа, но тем не менее, без систем.

56: Тема электропитания, о которой я уже говорил, наверное, невозможно, наверное, невозможно. В принципе, работа космического аппарата. Что такое система электропитания? Это набор устройств, которые необходимы для того, чтобы обеспечивать потребителя космического аппарата электроэнергией.

57: То есть любое оборудование, которое находится на борту космического аппарата, будь то научное или служебное, оно нуждается в энергетике. Эту энергетику нужно откуда-то получать. И, соответственно, система электропитания нужна для этого самого получения. При этом механизмов получения много, если

58: Мы возьмём за пример какой-нибудь современный обычный кубсат, то чаще всего это обычная солнечная панель, которая расположена на этом спутнике, которая из солнечной энергии вырабатывает электричество, которое необходимо для работы потребителей космического аппарата. При этом

59: Как вы понимаете, если у нас электропитание закончится, то есть энергетики больше не будет, то наш космический аппарат спутник превратится в обычный кусок космического мусора, потому что оборудование работать не может без электроэнергии подключиться к какой-то розетке или как?

60: Как-то подзарядиться мы по другому не можем. Поэтому действительно это очень важная система. И самое обидное, что вы можете идеально создать космический аппарат, он будет супер идеально работать, но если не будет работать система электропитания, то ваши труды на смарку, потому что это будет пят.

61: Опять же, кусочек металла, который летает в космосе, создаёт дополнительные проблемы в виде космического мусора. Поэтому система электропитания крайне важна. При этом это не только солнечные панели, как принято думать, это и платы, это определённые электронное устройство, которое

62: Регулирует работу этой системы. Ну, например, если нам на солнечную панель мало попадает электропитания, наш спутник имеет в своей конструкции механизм поворота солнечной панели, то он выдаст команду на то, чтобы эту панель к солнышку повернуть и вырабатывать больше электроэнергии.

63: Поэтому система электропитания важна, и, к слову, в космонавтике принято сокращать её до системы sap система электропитания, сокращённо сэп следующая система это бортовой компьютер, или, как принято это называть в технической литературе, бортовая.

64: Вычислительная машина, конечно, здесь не совсем корректная аналогия. Вот с обычным бытовым компьютером или с вашим смартфоном, потому что логика немножко другая, но в целом бортовой компьютер выполняет примерно такие же задачи, как выполняет человеческий мозг, то есть мозг.

65: В нашем случае, в случае человека является неким, ну, таким распределительным и самым важным устройством, которое регулирует работу всего организма. Ну, если я хочу там двинуть пальцем, да, то сначала сигналы идут в мозг. Мозг выдаёт команды на мои мышцы. Я

66: Двигаю пальцем ну, выдаёт импульс, чтобы мои мышцы сокращались, и я двигаю пальцем Ровно. Тоже самое делает бортовой компьютер внутри космического аппарата. Он получает данные от всех систем космического аппарата, регулирует их работу и как раз отвечает за то, чтобы эта работа

67: Была в определённых рамках. Ну то есть есть рамки штатной работы, оборудования, космического аппарата и собственно, бортовой компьютер отвечает за то, чтобы эти рамки были соблюдены. Ну то есть, опять же, если у нас там не выдаётся так много энергии, как нам нужно для штатной работы бортовой компьютер,

68: Должен выдать команду системе электропитания для того, чтобы система электропитания воздействовала на приводы солнечных панелей на маленькие двигатели и повернула эту самую панель. Ну то есть аналогия с человеческим мозгом здесь вполне правильная именно с точки зрения функционала.

69: Действительно, бортовой компьютер это важный элемент, который позволяет нам регулировать работу всего нашего космического аппарата. Ну а мы переходим к следующей системе. И следующая система это у нас система ориентации. На самом деле, она есть не в каждом космическом аппарате, но в целом про неё важн.

70: Рассказать, поскольку иногда нам нужно совершать на орбите определённые манёвры. Ну, например, мы летим с вами к нашему, естественно, спутнику к луне. Понятно, что мы не можем идеально направить аппарат сразу на какую-то нужную траекторию. В любом случае нужны будут какие-то

71: Коррекция и собственно система ориентации позволяет нам корректировать траекторию движения спутника. Это 1, a2, что более важно, ориентировать сам космический аппарат. Ну, например, мы с вами запустили аппарат опять же, для фотографирования нашей планеты, соответственно, камера нашего косми

72: Аппарата должна быть направлена на поверхность нашей планеты, и система ориентации должна поддерживать вот правильную ориентацию нашего аппарата на землю, чтоб мы получили фотографию. Поэтому эта система не всегда есть в космических аппаратах, потому что она достаточно сложная, технически ёмкая.

73: Но тем не менее, как класс она присутствует тоже, может быть, внутри космического аппарата, также внутри космического аппарата могут быть наборы разных служебных бортовых систем, например, солнечные датчики, которые показывают вам положение на солнце или

74: Связи, которые необходимы для передачи сигнала и крайне важны на самом деле набор этих систем немножко отличается в зависимости от того, какой космический аппарат мы отвечаем, и, в принципе, это принято называть отдельным классом так называемые служебные системы космического

75: Аппарата, опять же разные, датчиков много, устройств много, но в целом они все нужны для того, чтобы наш аппарат штатно работал, штатно функционировал, выполнял свою научную задачу. Ну и, наверное, самая главная часть любого космического аппарата и спутника это его

76: Полезная нагрузка. То есть, с 1 стороны, у нас есть полезная нагрузка ракетоносителя, это сам спутник, но у спутника есть своя полезная нагрузка. Это тот полезный инструмент научный, который позволяет выполнять научную задачу. Опять же приведём простой пример спутника.

77: Которая занимается фотографированием нашей планеты. В данном случае, собственно фотоаппарат будет полезной нагрузкой нашего спутника. То есть вся вот эта сложная система, о которой я говорил выше, которая необходима для работы спутника, она, в общем то, обеспечивает выполнение научной задачи.

78: И функционирование полезной нагрузки. Ну, например, опять же, фотоаппарата. Если этих систем не будет, то наш спутник опять же, превращается в какую-то жестяную металлическую конструкцию, которая нам не нужна, потому что само по себе функционирование и бортового компьютера, и

79: Служебных систем и систем электропитания необходимо для того, чтобы полезная нагрузка выполняла свою научную задачу. Поэтому для каждого спутника важна именно полезная нагрузка. И, собственно, для этого спутника разрабатывается, разрабатывается вся архитектура его конструкции, архитектура.

80: Его систем рассказывал аэрокосмический инженер, лектор российского общества знания Денис Прудник область знаний.