К любому конструктору полагается инструкция, а значит её нужно изучить (да-да, кто читает эти инструкции и все такое, но и мы не утюг собираем, так что наберёмся терпения). Итак, что из себя представляет типовой Кубсат?
Кубсат – это, проще говоря, основа, на которую «навешиваются» модули и в итоге можно получить рабочую станцию для выполнения определённых задач. Для наглядности ниже приведены некоторые основные модули с кратким описанием их функционала:
Рама – каркас из блоков размером 10х10х10 см. Каждый такой блок обозначается как 1U. На фото слева направо – рама типа 1U, 2U и 3U. Рама удерживает модули на местах и защищает их от внешних механических воздействий.
Вычислительный модуль – одноплатный микрокомпьютер, способный получать и обрабатывать данные со всех модулей, а также записывать и подготавливать информацию к отправке на наземную станцию.
Аккумуляторный блок - комплект батарей с платами контроля питания. Хранит накопленный от солнечных панелей заряд для нужд модулей платформы и полезной нагрузки.
Модуль-приемопередатчик – плата с разъемами для антенн (в некоторых случаях – с встроенными антеннами). Через эту плату выполняется прием и передача сигналов от спутника к наземным станциям и наоборот.
Солнечная панель – самый популярный способ зарядить аккумуляторы на орбите. Если освещается солнечным светом - вырабатывает ток.
Итак, собрав все нужные модули воедино - получится почти готовый спутник. Почему почти? Потому что ему не хватает самого главного – модуля полезной нагрузки! Она-то и выполняет космическую миссию, передавая экспериментальные данные вычислительному модулю, который через приемопередатчик отправит их на наземную станцию.
Полезная нагрузка проектируется с учетом всех факторов, которые могут на нее повлиять. Что же именно нужно учесть?
1. В космосе вакуум, в котором ростки сирени не особо-то захотят расти. Решение – создаем для них герметичную колбу, чтобы сохранить внутри воздух и атмосферное давление.
2. В космосе прохладно, а значит наш «урожай» побьет морозами. Решение – поставить небольшой нагреватель рядом с герметичными колбами, чтобы поддерживать комфортную температуру. Но есть нюанс: а точно ли будет холодно? Вопрос хороший. Рассмотрим на примере с луной: у нее на солнечной стороне температуры могут доходить до +140С, а на затенённой – до -170С. Значит, помимо нагрева на полезной нагрузке лучше предусмотреть и запасной вариант с охлаждением.
3. В космосе важен вес космического аппарата, а значит полезная нагрузка должна иметь как можно меньшую массу и не мешать работе всех остальных модулей. Решение – подобрать для полезной нагрузки прочный и легкий материал, который и ростки от внешних воздействий защитит, и своим же товарищам-модулям не помешает работать. А что там с материалом? Как он может помешать работе других модулей? Если сделать корпус полезной нагрузки из стали, то она будет оказывать влияние на ЭлектроМагнитное Излучение, а значит радиосигнал от спутника или наземной станции может исказиться. Но можно ведь сделать из алюминия или титана, они тоже прочные и не будут так сильно влиять на ЭМИ, верно? Да, но титан при одинаковых размерах деталей будет прочнее алюминия, а значит и более надежным.
Конструктивную часть полезной нагрузки мы обсудили, теперь обсудим экспериментальную часть. Остались нерешенными вопрос по наблюдению за сиренью, а также формой ячеек и самой полезной нагрузки.
Первое, что приходит на ум при слове «наблюдение» - камера. Да, это отличный вариант, ведь можно делать снимки и наблюдать за ростом сирени практически онлайн. На этом и остановимся – поместим внутрь полезной нагрузки небольшую камеру, которая будет фотографировать сирень и сохранять снимки в памяти вычислительного модуля спутника. Для удобства наблюдения стенки в ячейке сирени сделаем прозрачными, например, из стекла. А чтобы фотографии не были темными – добавим светодиоды и окно. Идеально!
А что насчет почвы и удобрений? Отличное решение по этому вопросу предложили ученые из Ботанического сада «НИУ БелГУ» - использовать модифицированную среду Мурасиге-Скуга. В этой среде ростки сирени смогут расти и получать питательные элементы на протяжении всего хода эксперимента - до года, а благодаря её высокой вязкости ростки будут закреплены на дне колбы и их не разбросает в невесомости.
Ну что, пришло время собирать полезную нагрузку? ...
