Специалисты Московского физико-технического института разрабатывают не имеющую аналогов в России трёхдиапазонную бортовую аппаратуру связи для космических аппаратов нанокласса, предназначенных для научных исследований.
Космические аппараты, предназначенные для фундаментальных научных исследований околоземного космического пространства, дистанционного зондирования Земли и связи, становятся всё легче, меньше и проще. Сегодня активно используются аппараты нанокласса, масса которых не превышает 10 килограммов. Для сравнения: первый искусственный спутник Земли весил более 83,6 килограмма. При этом требования к системам, от которых зависит их функциональность, неуклонно повышаются.
Это касается аппаратуры связи для управления аппаратом, получения телеметрии с бортовых систем и отправки на Землю больших объёмов данных (например, детализированных снимков поверхности планеты). Космический аппарат должен передать информацию, находясь над земной станцией связи. Высокоэффективная передающая аппаратура обычно громоздкая и энергоёмкая. Отечественных решений, которые бы удовлетворяли одновременно требованиям скорости передачи данных, массе, габаритам и энергопотреблению, до сих пор не существовало.
За решение проблемы взялись сотрудники лаборатории прикладных технологий МФТИ, которые разрабатывают трёхдиапазонную бортовую аппаратуру связи для космических аппаратов нанокласса в рамках проекта по разработке командно-телеметрической и высокоскоростной радиолиний Национальной технологической инициативы «Перспективные технологии для космических систем и сервисов».
По словам разработчиков, аппаратура, которую создают в МФТИ, по большинству характеристик не уступает лучшим мировым аналогам, а по некоторым параметрам превосходит их.
«Мы создаём специальное оборудование для связи с космическими аппаратами, которое работает в трёх диапазонах. Первый — УКВ. Он предназначен для экстренных ситуаций и позволяет нам связаться с аппаратом, в каком бы положении тот ни находился. При этом потребляется очень мало энергии, — комментирует один из авторов проекта, ведущий инженер лаборатории Сергей Лаврентьев. — Второй режим — это S-диапазон, который используется для обычной связи. Здесь мы можем передавать и получать данные со скоростью несколько мегабит в секунду. В этом случае аппарат должен быть направлен одной стороной к Земле, что является штатным режимом работы для многих космических аппаратов. В этом режиме происходит обновление ПО бортовых систем и получение расширенной телеметрической информации. Наконец, третий режим — Х-диапазон — предназначен для передачи больших объёмов данных со скоростью 200–300 мегабит в секунду, этот диапазон является опциональным. Технология является модульной, в зависимости от назначения космического аппарата возможна установка аппаратуры в различных конфигурациях».
Авторы проекта поясняют, что для группировки перспективных аппаратов нужны передатчики со скоростями 200–300 мегабит в секунду, которых в России до сих пор не было.
«В S-диапазоне отечественные разработчики, например “Спутникс”, ориентировались на микроспутники, их аппаратура не подойдёт к аппаратам нанокласса. Здесь по энергетике и скорости нам удалось сравняться с мировыми лидерами, при этом в стандартизированном корпусе у нас не один, а сразу два комплекта аппаратуры на S- и УКВ-диапазоны (фактически 4 модема в одном), что даёт полное резервирование системы связи и повышает живучесть аппарата в целом», — добавил Сергей Лаврентьев.
Научной группой уже разработаны и изготовлены экспериментальные образцы. Вскоре будут проведены их наземные испытания. За ними последуют лётные испытания, чтобы институт смог получить лётную квалификацию и предлагать использовать новую аппаратуру разработчикам космических аппаратов. Внедрение такой системы в космическую отрасль позволит строить перспективные аппараты нового поколения, сократив затраты на бортовую аппаратуру связи в несколько раз.