9 августа 2022 г. в 08:52 по московскому времени с космодрома Байконур состоялся запуск 16 малых космических аппаратов научно-образовательного проекта «Space-π» программы «Дежурный по планете» в качестве попутной полезной нагрузки при запуске коммерческого зарубежного спутника. Основная и попутная полезные нагрузки были выведены на целевые орбиты ракетой-носителем «Союз-2.1б» и разгонным блоком «Фрегат». Среди запущенных малых космических аппаратов - спутник КНИТУ-КАИ «КАИ-1».

Реализация проекта состоялась при поддержке и непосредственном участии Госкорпорации «Роскосмос», а также министерства экономики Республики Татарстана. Пусковая услуга была оказана компанией «Главкосмос» (входит в Роскосмос).

Тимур Алибаев, и.о.ректора КНИТУ-КАИ

Мы верим, что талантливая молодежь сыграет ключевую роль в научно-техническом прогрессе, поэтому в КНИТУ-КАИ мы уделяем пристальное внимание расширению кругозора и поддержке интереса ребят к научным знаниям с использованием передовых научных и технических разработок. С этой целью на орбите Земли появился новый спутник – малый космический аппарат, гордо носящий имя «КАИ-1». Это совместный проект молодых исследователей университета, инженеров «НИЛАКТ ДОСААФ» и талантливых учащихся СУНЦ «Инженерный лицей-интернат КНИТУ-КАИ», реализованный благодаря программе «Дежурный по планете» по гранту Фонда содействия инновациям и получивший финансовую поддержку от АО «Татнефтехимнинвест-холдинг». Отмечу, что «КАИ-1» - первый проект Республики Татарстан по запуску малых спутников на орбиту.

Космос – это особый мир, быть сопричастным к которому для КНИТУ-КАИ большая честь. «Малый космический аппарат КАИ-1» несет как образовательную направленность – проведение экспериментов для фиксирования метеорологической обстановки и проведения дистанционного зондирования, так и новаторский вектор – впервые в конструкцию спутника заложен измеритель температуры, изготовленный на основе волоконной брэ́гговской решётки (разработка кафедры радиофотоники и микроволновых технологий ИРЭФ-ЦТ).

место проведения съемки в формате: космодром Байконур, пл. 31

Спутник «КАИ-1» был разработан совместно специалистами ООО «НИЛАКТ ДОСААФ» под кураторством Сергея Краснопеева, сотрудниками Института радиоэлектроники, фотоники и цифровых технологий КНИТУ-КАИ Артемом Кузнецовым, Игорем Васильевым и Константином Липатниковым, студентом КНИТУ-КАИ Шамилем Валиуллиным, сотрудниками СУНЦ «Инженерный лицей-интернат КНИТУ-КАИ» Динаром Габидуллиным и Ильнаром Хайдаровым. Для отработки систем управления спутником и разработки миссий были привлечены лицеисты Кирилл Богданов, Карим Гилмутдинов, Алмаз Долгоаршинных, Георгий Косов, Салават Нуриев, Василий Сазонов, Булат Рахманов, Азамат Каримов, Руслан Насибуллин, Никита Малышев и Амирхан Шакиров.

Аппарат построен на базе отечественной спутниковой платформы CubeSat формата 3U, который представляет собой конструкцию из трех юнитов – «образовательных космических экспериментов» (ОКЭ). Первый юнит ОКЭ №1 позволяет совершать видеосъемку околоспутникового пространства камерой высокого разрешения, во втором юните ОКЭ №2 закреплена сборка из пяти камер высокого разрешения с широкоугольными объективами. Третий юнит ОКЭ №3 отведен под служебные системы ДОКА-Б, бортовые радиокомплексы, контролер спутниковой навигации и датчики температуры на волоконно-оптических брэгговских решетках.

В список задач спутника входит: синхронная съемка с пяти камер и передача снимков на наземный комплекс, а также апробация измерителя температуры на волоконно-оптических датчиках в условиях космоса.

В результате обработки снимков с камер аппарата лицеисты посредством специального программного обеспечения смогут сформировать панорамные 3D изображения пространства (180-270 градусов) вокруг спутника. Данные позволят изучить видимые объекты: Луну, Землю; провести анализ метеорологических условий, изучить особенности северного сияния. В целом, полученные визуальные данные позволят школьникам провести широкий ряд наблюдений и исследований. В результате анализа работы измерителя температуры, изготовленного на основе волоконной брэ́гговской решётки, будут получены новые сведения о возможности использования таких измерителей в условиях космоса и их точностных характеристиках.

Сергей Краснопеев, инженер ООО "НИЛАКТ ДОСААФ"

На момент, когда к нам обратился директор лицея Динар Габидуллин с предложением разработать малый космический аппарат класса CubeSat, мы уже имели опыт разработки другого малого космического аппарата для НИИЯФ МГУ. В проекте «КАИ-1» мы выступали с одной стороны, изготовителями всех служебных систем и части полезных нагрузок. С другой, мы выступили в новой для себя роли - интегратора космического аппарата.

Центр управления полетами расположен в Калуге. У нас оборудовано четыре поста: два – с антеннами малой направленности, для командно-телеметрической информации, два - острой направленности, для приёма «скоростной» информации. В первые несколько недель после запуска спутник будет подвергнут летно-конструкторским испытаниям. Мы должны проверить состояние всех служебных систем и убедиться в том, что они работают должным образом, либо выявить возникшие неисправности. Затем будут проверены все полезные нагрузки.

После завершения ЛКИ начнётся рутинная, будничная работа по эксплуатации космического аппарата: группа управления, сформированная из школьников с наставниками, будет формировать задания: например, при пролете над определенной территорией сделать съемку в заданном режиме. Мы, в нашем ЦУП, по получению данного задания, преобразуем его в набор команд управления – циклограмму, и выполним её закладку на борт космического аппарата. После того как циклограмма будет выполнена, накопленные данные будут переданы в наш ЦУП, обработаны и выложены на наш сервер, к которому будет предоставлен доступ.

На МКА «КАИ-1», специально для радиолюбительской службы, предусмотрены дополнительные возможности: маяк в формате кода Морзе; маяк в формате AX.25 (AFSK1200); возможность проигрывать звуковые фрагменты, включая передачу сигналов SSTV; цифровой радиолюбительский ретранслятор, встроенный в каждый из двух штатных бортовых УКВ радиомодулей. Ретранслятор позволит радиолюбителям обмениваться информацией через пролетающий рядом с ними МКА «КАИ-1», находясь при этом за тысячи километров друг от друга

Артем Кузнецов, доцент кафедры радиофотоники и микроволновых технологий ИРЭФ ЦТ КНИТУ-КАИ

Инициатором проекта был инженерный лицей КНИТУ-КАИ. Они предложили нам разработать вариант полезной нагрузки спутника. Мы давно занимаемся тематикой волоконно-оптических датчиков, и применение их в такой новой и необычной сфере стало для нас интересной задачей. По нашим данным, никто раньше не использовал их для спутников. На борту установлено два датчика: один ближе к границам, к обшивке и солнечной батарее, другой – в середине спутника. Датчики будут измерять температуру в этих двух точках. Среди особенностей, которые нужно было учесть – особые габариты и специфические условия эксплуатации. Разрабатываемые нами аналогичные системы имеют бОльшие габариты, а здесь нужно было всю аппаратную реализацию вместить в небольшой объем. Фактически сохранилась только логика работы, а сама компоновка сильно поменялась. Конструкцию всей нагрузки разрабатывали исходя из рабочих диапазонов по вибрации и по температуре, требования к которым устанавливает Роскосмос для всех космических аппаратов.

Решение, которое разработано нашей кафедрой – уникально. Оптические датчики удобны тем, что они компактны и нечувствительны к электромагнитным полям. Мы работаем на низких орбитах, где радиация не настолько велика и не так сильно сказывается на показаниях приборов. Если же работать на более высоких орбитах, то оптические датчики могут быть более удобны, чем электрические, т.к. они меньше подвержены радиации и их старение медленнее.

Помимо оптической части, в конструкции нагрузки есть еще блок электроники, которую разработал студент КНИТУ-КАИ Шамиль Валиуллин.