агентствами с целью создания 'серьезных' проектов в отличие от 'студенческих'.
Используемые современные технологии, конечно же, не способствуют удешевлению самого спутника. Чаще всего спутники становятся даже дороже. Ибо прямое, уменьшающее габариты масштабирование лишь увеличивает трудоемкость изготовления, например, малогабаритных приводов или реактивных двигателей, при очевидном снижении лишь затрат на материалы. Однако, применяя современные достижения в электронике, материаловедении и нетрадиционные подходы к конструированию, удается создать спутники, значительно отличающиеся по массе и размерам в меньшую сторону от традиционных аппаратов. При уменьшении массы спутника значительная экономия достигается в процессе его вывода на орбиту, особенно на орбиту межпланетных перелетов, так как цена запуска традиционно вычисляется 'покилограммно'. Примерами малых спутников, разработанных организациями космической отрасли, могут служить японский NOZOMI для полета на Марс (запуск - 1998 год), европейский SMART-1 массой 350 кг, выведенный на орбиту в 2003 году и достигший окрестности Луны с использованием двигателей малой тяги, разрабатываемый отечественный малый спутник 'Фобос-Грунт' для доставки грунта с Фобоса. Вызывает несомненный интерес миссия Японского национального космического агентства под названием Hayabusa. После запуска с японского космодрома 9 мая 2003 года и совершения в мае 2004 года гравитационного маневра около Земли аппарат достиг окрестности астероида Итокава размером чуть больше полукилометра. А уже 20 и 26 ноября 2004 года аппарат три раза совершил посадку на астероид (вторая космическая скорость для этого астероида составляет лишь 0,2 м/с!), после чего взял курс на Землю с образцами грунта. Его прибытие ожидается в 2010 году.
Малые спутники инициировали еще один подход к космическим исследованиям. В настоящее время интенсивно разрабатываются полеты (Formation Flying) группировок малых спутников для проведения физических экспериментов. Formation Flying состоит из нескольких спутников, объединенных одной целевой задачей и выполняющих совместный полет на небольшом удалении друг от друга (от десятков метров до десятков километров). Взаимное положение и движение спутников контролируется и управляется. В 2008 году ожидается технологический запуск двух малых спутников Prisma (массой 150 и 40 кг), разрабатываемых Швецией совместно с Германией, Францией и Данией. Предполагается их групповой полет с маневрированием и стыковкой.
Большой интерес уделяется использованию малых спутников для наблюдения Земли из космоса, несмотря на пресловутое отношение l к d. Можно смело сказать, что каждая страна, входящая в 'клуб космических держав', старается свой первый спутник снабдить камерой для съемки поверхности Земли. Помимо ежегодных Конгрессов Международной федерации астронавтики каждые два года в апреле месяце, в Берлине, начиная с 1996 года, на Симпозиум 'Малые спутники для наблюдения Земли из космоса' собираются фанаты этого их применения. SSTL много сделала для распространения такого опыта и даже пошла дальше. Среди большого количества проектов, в том числе и реализованных, отмечу лишь два, с моей точки зрения, нетривиальных в идее и в исполнении. Это Flying Laptop, разрабатываемый в Институте космических систем Университета Штутгарта и в PRISM Лаборатории интеллектуальных систем Университета Токио.
Первый микроспутник массой около 100 кг несет три камеры наблюдения и прецизионную систему ориентации, содержащую, пожалуй, весь мыслимый набор датчиков и исполнительных органов, для обеспечения точности ориентации в 150 угловых секунд. Особенностью спутника является наличие программируемой вентильной матрицы с большими собственными вычислительными возможностями, которая может быть запрограммирована самим пользователем (в условиях космического полета с наземной станции). Скорость передачи данных на Землю - 100 Мбит/с. Спутник разрабатывается в кооперации с ведущими германскими организациями (например, Фраунгоферовский институт компьютерной архитектуры и технологии программ). Этот микроспутник вряд ли можно отнести к числу дешевых, 'университетских'.
Второй спутник относится к классу наноспутников, имея массу менее 5 кг и размеры 15х15х20 см. Спутник создан на базе идеологии CubSat, прошедшей испытания на предыдущем выведенном на орбиту пикоспутнике CubeSat XI массой около 1 кг. Особенностью спутника является использование гравитационной штанги для создания управляющего момента и формирования длиннофокусного объектива. При этом штанга сплетена из упругих тонких пластиковых стержней, подобно корзине из ивовых прутьев. В сложенном состоянии она похожа на плоское птичье гнездо, а в развернутом - представляет собой жесткий 'скелет' трубы длиной около 60 см, на конце которой закреплен объектив камеры. Ожидаемое разрешение составляет 10–15 метров на пиксель. Система ориентации включает в себя три маховика и три токовых катушки с солнечным, магнитным и гироскопическим датчиками ориентации.
КОМПАС
Для создания управляющего момента используется взаимодействие собственного (постоянного или управляемого) магнитного поля спутника с геомагнитным полем. Такие системы ориентации весьма просты по устройству, но требуют аккуратного расчета алгоритмов управления и динамики спутника. Широко применяются для малых аппаратов.
Из отечественных проектов микроспутников для наблюдения Земли хочется обратить внимание читателя на недавно анонсированный проект спутника 'Прозрачный Мир', разрабатываемый НПО 'Полет' при финансовой поддержке ИТЦ 'СканЭкс'. Предполагается, что микроспутник будет распространять изображения в непрерывном режиме передачи в реальном масштабе времени с пространственным разрешением 50 м в полосе шириной 400 км в четырех спектральных каналах (голубой, зеленый, красный и ближний ИК). Служебные подсистемы предполагается создать на базе столь новейших технических разработок, что любопытно их здесь процитировать. 'Для трехосной ориентации изготовлены гиромаховики управления с максимальной частотой вращения более 90 000 об./мин. и массой 35 г каждый. В их конструкции использованы принципы плавающей подвески роторов, самые современные швейцарские и российские технологии, цифровое управление обмотками электромоторов и интеллектуальный контроль управляющего и кинетического момента. В подсистеме ориентации в качестве датчиков использованы высокоточный магнитометр массой 60 г и мощностью 0,1 Вт, электромагниты массой по 50 г, высокоточные солнечные датчики по 125 г. Все датчики интегрированы в микропроцессорную структуру, состоящую из четырех малопотребляющих микроконтроллеров DSP. Навигацию в космосе обеспечивает бортовой GPS-приемник массой 150 г вместе с антенной. Для коррекции параметров орбиты предназначена двигательная установка тягой 0.003 Н при удельном импульсе более 100 с и массой 100 г. Для передачи на Землю видеоизображений от оптической камеры разработаны передатчики со скоростью 32 Мбит/с при энергопотреблении 40 Вт и массе 1,6 кг. Информационный поток данных ДЗЗ с использованием этого передатчика достигает 60 Гбайт в сутки'.
Отметим, что практически отсутствуют в классе микроспутников радиовещательные и телевизионные спутники. Это легко объясняется 'законами сохранения' типа 'отношения l к d', так как для работы вещательного передатчика нужна электроэнергия, запас которой определяется площадью солнечных батарей, а тогда … это уже будет не малый спутник. Для транспортировки электронных сообщений в режиме почтового ящика или персональной связи, не потребляющих много электроэнергии, малые спутники использовались с 60-х годов, вначале в интересах силовых ведомств под названием 'Стрела-1' и 'Стрела-2', а затем в конверсированном виде под название 'Гонец-Д'. Масса аппарата составляет около 300 кг, скорость передачи данных 1,2–64 кбит/с, пропускная способность системы - 1000 Мбит/сутки. Зарубежные системы связи включают в себя микроспутники Orbcomm (масса от 22 до 28 кг), малые спутники Globalstar (масса 220 кг). Каждая из систем содержит в своем составе несколько десятков спутников, летающих на орбитах с разными аргументами восходящего узла, что приводит к более или менее равномерному покрытию земной поверхности их
