, 
Cпутникам KazEOSat-1 и KazEOSat-2 семь лет: полет нормальный
Кто и как следит за «здоровьем» казахстанских спутников? Как они избегают столкновений с космическим мусором и как становятся его частью? Об этом рассказал инженер 1 категории Управления обеспечения съемки отдела Динамики полета космических аппаратов АО «НК «Қазақстан Ғарыш Сапары» Бакдар Амангулов.
– Бакдар, после окончания университета вы уже три года работаете в компании, зарекомендовав себя как отличный специалист. Какое у вас образование?
– В 2017 году я 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?
– В детстве я увлекался самолетами, а потом это переросло в нечто большее. К тому же, мой отец был авиаконструктором, и я решил пойти по его стопам. 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 полного воплощения в цифровом варианте в виде деталей или системы.
– «ҚҒС» своего рода ваш альма-матер. Нравится ли вам здесь работать?
– Да, работать здесь очень интересно именно с точки зрения технической, инженерной. Во-первых, знания, которые я получил в университете, сейчас подкрепляются практикой. Во-вторых, есть необходимость применять не только технические знания, но и анализировать ситуации в целом.
– Что входит в ваши функциональные обязанности?
– Я выполняю одновременно две задачи: занимаюсь управлением космического аппарата среднего разрешения KazEOSat-2 и динамикой полета системы высокого разрешения KazEOSat-1. 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, которых нужно всегда придерживаться, иначе он может с чем-то столкнуться или, что хуже, просто потерять спутник. Поэтому задача стоит в том, чтобы рассматривать спутник как целую систему и в случае, если, например, на его 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 обрабатываются, при необходимости происходит корректировка динамики полета.
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?
– Такие угрозы появляются несколько раз в год. В США работает военный Объединенный центр космических операций, который 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. 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 он высокий, значит необходимо делать маневр уклонения. Если он низкий, то мы никаких действий не предпринимаем.
– 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.
– 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. Первый – обычная коррекция орбиты. Со временем спутник теряет высоту под притяжением Земли, а также за счет действия солнечной активности происходит торможение о верхние слои атмосферы. Это стандартная коррекция орбиты, которую мы проводим в среднем один-два раза в год. Второй тип – маневры по уклонению от космического мусора. Третий – маневры по коррекции наклонения орбиты, 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. Днем и ночью без перерыва мы приводили орбитальные параметры к тем значениям, которые они имели при запуске спутника.
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 они 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 дольше. У любого спутника есть система резервирования, дублирующие системы, которые позволяют их использование практически на такой же срок.
– А когда подходит срок эксплуатации спутников, как они возвращаются назад?
– Это как раз четвертый маневр по деорбитации. Спутник либо уничтожается, либо уводится на орбиту захоронения. И третий вариант – оставить его там, где он летает. В случае уничтожения он спускается как можно ниже, все оставшееся на борту топливо истрачивается 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 увода на орбиту захоронения (1.5тыс. км и выше) 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 его к Земле, 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….
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 (длина одного пасса в среднем составляет 10 минут) спутник успевает скинуть снимки, основную телеметрию.
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 Бакдар.
