Cпутникам KazEOSat-1 и KazEOSat-2 семь лет – полет нормальный



Мы живем в век прогресса и космических технологий. Сегодня люди управляют не только автомобилями, поездами и самолетами. Но и спутниками. Когда спутник летает на немыслимой высоте среди далеких звезд, инженеры на Земле контролируют все его перемещения.
Каким образом это происходит, и кто этим занимается? Давайте спросим у сотрудников АО «НК «Қазақстан Ғарыш Сапары».
Молодой и перспективный инженер 1 категории Управления обеспечения съемки отдела Динамики полета космических аппаратов, Бакдар Амангулов ответил на все интересующие вопросы.

WhatsApp Image 2021-07-02 at 12.37.08 (1).jpeg
WhatsApp Image 2021-07-02 at 12.37.07 (1).jpeg



- Бакдар, после окончания университета вы три года работаете в компании и уже зарекомендовали себя, как отличный специалист. Какое у вас образование?
В 2017 году закончил бакалавриат и магистратуру в Англии, где обучался на факультете инженерии и электроники направления аэрокосмической инженерии в течении пяти лет. То есть моя профессия связана с космическими системами, ракетами, спутниками, механикой и динамикой полета.
- А как вы пришли к этой профессии, мечта детства?
- Да, в детстве я увлекался самолетами, интересно было, а потом это просто переросло в нечто большее и мой выбор был сделан в пользу того, что мне нравится. Мой отец в прошлом был авиаконструктор и поэтому я тоже решил пойти в этом направлении. В Англии очень качественное образование, университеты Ливерпуля и Ковентри котируются по всему миру. Профильными предметами были: высшая математика, аэродинамика, термодинамика, динамика и механика полета, проектирование, т.е использование современных компьютерных технологий 3D для составления 3D моделей - полностью воплощать это в цифровом варианте в виде деталей или системы.
- «ҚҒС» своего рода ваш альма-матер, нравится ли вам здесь работать?
- Да, работа здесь очень интересная, именно с точки зрения технической, инженерной. Ну, во-первых, знания, которые я получил в университете, они сейчас подкрепляются практикой. Второй момент, это когда нужно применять не только какие-то технические знания, но и аналитические и в общем прийти к какому-то заключению.
- Что входит в ваши функциональные обязанности?
- Я выполняю одновременно две задачи: в эксплуатации спутника среднего разрешения KazEOSat-2 я занимаюсь управлением космического аппарата, высокого разрешения KazEOSat-1 – динамикой полета системы. В Управлении космических аппаратов работают те, кто непосредственно контактирует со спутником, смотрят параметры, посылают команды, контролируют системы спутника. Динамика полета немного в стороне, но идет также параллельно. Моя задача следить за тем, как спутник летает на орбите, чтобы ничто не помешало ему в полете: космический мусор или другие космические аппараты. Есть строго зафиксированная орбита, высота полета и направление и ее нужно всегда придерживаться. Это очень важно, т. к. если не придавать большого значения динамике полета, то в худшем варианте можно просто потерять спутник или он может, например, с чем-то столкнуться. И естественно, здесь задача стоит в том, чтобы рассматривать спутник как целую систему, как точку и смотреть, чтобы летала в правильном направлении. Если какие-то ситуации возникают, например, по пути встречается космический мусор или другой космический аппарат, то принимать меры - проводить маневры, уклоняться от них.
Когда проходит сеанс связи, спутник сбрасывает много служебных файлов. После того, как эти файлы примутся, обработаются, только потом происходит работа динамики полета. Изучаем файлы и если что-то не так, то корректируем. После обработки системных файлов, динамика полета выдает уже свои, которые отправляются в отдел планирования съемки. Часть файлов уходит на антенну для управления спутником - куда антенна должна смотреть, наводиться на спутник. Такая вот у нас цепочка всей системы получается.

Динамика полета, угрозы столкновения и
«продолжительность жизни» спутника

- А были ли ситуации, связанные с угрозой столкновения спутника и если да, то как часто это случается?
- Ну, в год мы получаем угроз столкновения раз пять-шесть. В Соединенных Штатах Америки существует компания 18SPCS (Объединенный центр космических операций), она является военной и следит за тем, что происходит вокруг Земли: какие есть спутники, мусор, как они летают и т.д.
Тем, кто регистрирует свои спутники, компания предоставляет услуги, направляя свои файлы о потенциальных столкновениях. У этой организации есть большая база данных и собственные радары, которые каждую секунду сканируют околоземное космическое пространство и когда пролетает любая точка – будь то спутник или мусор, она фиксирует и постоянно проводит расчеты. Если, например, возникает угроза столкновения, сообщения присылаются за три дня. К примеру, сегодня могут прислать и через три дня это событие должно произойти. У нас есть всего пару дней на то, чтобы принять решение. Как правило, на каждое такое событие приходит семь-восемь сообщений, с каждым разом точнее и с указанием позиций, как относительно друг другу будут располагаться наш аппарат и например, космический мусор. Затем мы берем эти данные и проводим расчеты в программе динамики полета, она анализирует и выдает вероятность столкновения. У нас есть определенный порог – если мы выше его, значит нам необходимо делать маневр уклонения. Если мы ниже этого порога, все безопасно, то мы никаких действий не предпринимаем. Система очень умная и может сама выдавать рекомендации в плане того - нужно делать или не нужно.
- От чего приходилось уводить спутник?
- Чаще всего это космический мусор: обломки старых спутников, которые были запущены еще в 90-х годах, потерявшиеся в космосе. Самым проблематичным для полета спутника KazEOSat-1 являются обломки столкнувшихся в 2009 году на высоте 788 км двух спутников: Космос-2251 и Иридиум 33. Тысячи осколков тогда разлетелись по всем орбитам и летают до сих пор. Больше всего концентрации в районе высот 600-700 км от Земли. Размеры космического мусора разные – от нескольких сантиметров до нескольких метров. Еще часто встречаются ступени от ракет, которые сбрасываются при взлете и остаются летать в космическом пространстве.

WhatsApp Image 2021-07-13 at 14.07.29 (1).jpeg
WhatsApp Image 2021-07-13 at 13.48.30 (1).jpeg


- В январе этого года вы вносили корректировки в динамику полета спутника, расскажите, как вам удалось это сделать?
- Динамика полета спутника отвечает также и за маневры. У нас есть три основных маневра. Первая из них – обычная коррекция орбиты. Со временем спутник теряет высоту, притяжение Земли его притягивает, происходит торможение о верхние слои атмосферы, а также действует Солнечная активность, и надо его поднимать. Это у нас стандартная коррекция орбиты. Мы
проводим ее в среднем один-два раза в год. Второй тип маневров – маневры по уклонению от космического мусора и третий – маневры по коррекции наклонения орбиты. Соответственно, есть высота и есть наклонение относительно плоскости экватора. И этот маневр был, наверное, самый сложный в истории эксплуатации KazEOSat-1. Если два предыдущих маневра делаются в течение одного-двух дней, то маневры по наклонению мы делали две недели совместно с инженерами по управлению KazEOSat-1 и аппаратно-программного обеспечения. Выходили без перерыва каждый день - днем и ночью. Нам нужно было увеличить наклонение орбиты. До маневра угол наклонения был 98,2 градуса относительно экватора, а уже после – 98,5 градуса. Это было сделано для того, чтобы привести орбитальные параметры к тем значениям, которые они имели при запуске спутника. Со временем происходит деградация и параметры ухудшаются. Необходимо было вернуть все обратно, потому что все это потом влияет на качество съемки. Конечный результат всей этой деятельности – это получение хороших качественных снимков.
Такой тип маневров проводится один раз в шесть-семь лет. За этот период орбита ухудшается, деградирует и ее опять нужно восстанавливать. В январе в общей сложности мы провели 12 маневров и эти маневры были по своей силе самые мощные (с точки зрения импульса). Мы очень много потратили на это топлива. Если на обычный маневр мы тратим 30-40 грамм, здесь мы потратили 11-12 кг.
- А сколько топлива на борту спутника KazEOSat-1 сейчас осталось?
- На борту осталось 66,5 кг. Теоретически, этого может хватить еще лет на 20-30 (!).
- Какова «продолжительность жизни» у спутника?
- Производители дают семь лет, но по факту спутники могут функционировать и после этого срока. Например, спутник KazEOSat-1 мы сможем эксплуатировать и дальше. Ситуация со спутником среднего разрешения KazEOSat-2 аналогична. У любого спутника есть система резервирования, дублирующие системы, т.е в случае, если из строя выходит основная система, можно перейти на них и примерно пролетать столько же.
- Когда подходит срок эксплуатации спутников, как их потом возвращать назад?
— Это как раз четвертый маневр по деорбитации. Он связан с тем, чтобы либо уничтожить спутник, когда он закончил свой срок активного существования, либо увести его на орбиту захоронения. И третий вариант – оставить его там, где он летает.
- Расскажите, как проходит процесс уничтожения спутника и увода его на орбиту захоронения?
- В первом случае - спустить его как можно ниже, истратить все топливо, которое осталось на борту и в течении нескольких лет под действием силы притяжения Земли он сгорит в плотных слоях атмосферы. Это очень часто практикуется в мире.
Во втором случае, на орбиту захоронения (1.5тыс. км и выше) не все могут туда добраться, притяжение Земли очень высокое и на это нужно много топлива. А как обычно бывает, к концу срока существования спутника, топлива остается очень мало и его может просто не хватить. Поэтому выбирают два варианта – максимально снизить, чтобы потом он сам сгорел или же, оставляют его просто на орбите, пополнив ряды космического мусора. При этом мы должны уведомить соответствующие организации, что оставляем спутник.
Орбиту захоронения в основном используют те спутники, которые находятся ближе к ней. В нашем же случае, так как мы находимся ближе всего к атмосфере, проще сжечь….

Управлять спутником – дело ответственное
В Центре управления полетом KazEOSat-2 каждые сутки происходят три дневных и три ночных пролета. Три дневных пролета совершаются с 09.00 до 13.00 часов. Во время пассов (пасс-сеанс связи, длина одного пасса в среднем составляет 10 минут) спутник успевает скинуть снимки, основную телемметрию.
Один оборот вокруг планеты спутник совершает приблизительно за 1 час 37 минут со скоростью 7,5 км в секунду. Высота полета спутника среднего разрешения KazEOSat-2 составляет 630 км, высокого KazEOSat-1 – 750 км.
Инженеры центра управления полетом следят за тем, как «чувствуют» себя спутники.
«В каждый сеанс связи мы видим все, что происходит на космическом аппарате (КА) – напряжение в сети, количество снимков на борту, все что делает бортовой компьютер, какое состояние у спутника.
Задача управления полетом состоит в том, чтобы следить за параметрами КА. Если происходит какая-то внештатная ситуация, мы должны разобраться, посмотреть первопричину и принять дальнейшие меры по восстановлению», - говорит ведущий инженер Управления космических аппаратов Камал Калабаев.

WhatsApp Image 2021-07-02 at 13.11.58 (1).jpeg


В компании Камал Маратович работает 12 лет, главная его обязанность следить за «здоровьем» и сохранностью космического аппарата высокого разрешения, выполнять каждый сеанс телеметрии, ежедневно отправлять на борт аппарата телекоманды.
В Центре управления полетом обстановка чисто мужская. По-деловому спокойная, кругом техника и каждый сотрудник сосредоточен на своей работе. Отвлекаться на лишние разговоры и мелочи здесь не получится. Ребята выполняют важное дело, можно сказать, государственной и международной важности. Ведь управление спутником - большая ответственность и по силам лишь людям, увлеченным своей работой. И поверьте, так и есть. Взахлеб рассказывать о технических деталях с горящими при этом глазами – счастье инженеров, любящих свою работу.

Пресс-служба
АО «НК «Қазақстан Ғарыш Сапары»