Группа студентов МФТИ посетила германский Центр космических технологий и микрогравитации (ZARM) Университета Бремена в рамках проекта «Design, Development and Operation of Small Satellite for Education», выполняемого при поддержке Германской службы академических обменов (DAAD) с 2002 года и с недавнего времени – в рамках четырехстороннего Соглашения между МФТИ, РНИИ космического приборостроения, ZARM и Института прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН.

«Одномерный» космос медленно, но верно уходит в прошлое. После одного витка Юрия Гагарина, который он пролетел в гордом одиночестве, многое изменилось. Человечество устремилось к созданию сложных космических систем, состоящих из автономно работающих модулей. Это и известная МКС, это и современные спутниковые системы – созвездия, покрывающие весь земной шар.

Совсем недавно возникла идея создания групп спутников, летящих на относительно небольшом расстоянии и решающих общую задачу. Группу иногда называют формацией – калька с английского названия Formation Flying. Такой пространственно упорядоченной системе становятся под силу задачи мониторинга среды, наблюдения Земли, проведения научно-технологических экспериментов, недоступных для одиночного аппарата. Она сохраняет работоспособность в случае выхода из строя даже части аппаратов. Однако ее создание требует решения ряда сложных задач. В частности, к ним относится проблема управления взаимным положением спутников и их взаимной ориентацией на основе автономной навигации.

Именно с целью разработки и анализа алгоритмов управления групповым полетом нас направили в Германию в Центр космических технологий и микрогравитации      (ZARM) Университета Бремена в рамках проекта «Design, Development and Operation of Small Satellite for Education», выполняемого при поддержке Германской службы академических обменов (DAAD) с 2002 года и с недавнего времени – в рамках четырехстороннего Соглашения между РНИИ космического приборостроения, ZARM, Института прикладной математики им. М.В.Келдыша РАН и МФТИ.

Для отработки алгоритмов управления группой объектов в ZARM’е создан лабораторный стенд http://www.zarm.uni-bremen.de, который позволяет частично имитировать движение аппаратов в космосе. Международная команда студентов (в том числе и русских) разработала два макета, которые благодаря воздушной подушке (тонкой прослойке воздуха между ножками макета и поверхностью) могут двигаться по гладкому стеклянному горизонтальному столу практичес-ки без трения. Стеклянный стол огорожен темной материей. С одной стороны стола находится яркая лампа – имитатор солнца. Сверху расположено «звездное небо» – потолок, усеянный светодиодами. Такая окружающая среда позволяет по данным датчиков – солнечного и звездного – определить положение макета на столе. В ходе работы со стендом наша группа разработала и реализовала следящий алгоритм движения одного макета относительно другого по заданной траектории. Для этого мы также использовали данные с веб-камеры, фотографирующей освещенный имитатором солнца макет. После распознавания освещенной области макета на снимке вычисляется относительное положение следящего макета. Такой алгоритм может быть использован для реальных спутников в групповом полете или в задачах стыковки. И наша работа была по достоинству оценена. Доклад по ее результатам в ZARMe удостоен Диплома второй степени на конкурсе молодежных докладов на 7-ом Симпозиуме международной академии астронавтики (IAA) «Small Satellites for Earth Observation», проходившем в Берлине в мае этого года. Кстати, это уже не первый успех физтехов на столь представительном международном научном форуме. В 2005 году А.А. Дегтярев, ныне уже доцент кафедры теоретической механики, был удостоен диплома за оригинальную работу, выполненную совместно с нашими партнерами из Университета «Federico II» в Неаполе.

Стенд ZARM’а является эффективным и относительно недорогим средством для обучения специалис-тов космической отрасли. Однако и на Физтехе реализуются схожие подходы к инновационному обучению студентов.

В МФТИ создана Лаборатория «Управление и динамика сложных информационно-механических систем» при кафедре теоретичес-кой механики, где для студентов 2-4 курсов всех факультетов читается оригинальный годовой курс по выбору «Динамика и управление механическими системами».

В рамках курса ребята изучают дополнительные главы механики космического полета и теоретической механики, знакомятся с исследованиями, проводимыми на реальных объектах и микроспутниках, выполняют лабораторные работы с макетами, на которых реализована элементная и информационная база прототипа системы управления спутником. Заинтересовавшиеся студенты могут даже попробовать себя в качестве инженеров и конструкторов, создав собственный управляемый макет, и, что самое важное, встретить здесь своих единомышленников.

Другой студенческий проект, который сейчас реализуется совместно с ZARM’ом, относится уже к реальному спутнику. Проект называется GRESAT и в ходе него при определяющем участии РНИИ космичес-кого приборостроения создается совместный российско-немецкий технологический наноспутник, на котором будет реализована активная система управления ориентацией. Студенты и аспиранты обеих сторон сейчас работают над созданием и отработкой алгоритмов управления, которые будут реализованы на спутнике.

Отдельно хочется рассказать о студентах и аспирантах, обучающихся в ZARM’e и Бременском университете. Такого национального разнообразия, как здесь, я не видел нигде! Такое ощущение, что это Университет дружбы народов: тут можно встретить представителей почти всех стран! Было интересно беседовать с ребятами о культуре и национальных особенностях. Но в целом, студенты везде одинаковые – любят погулять, не всегда очень любят учиться, но всегда чем-то сильно увлечены.

Хочется сказать спасибо организаторам этой поездки – руководителям совместного Проекта профессору М.Ю. Овчинникову, доктору Штефану Тайлю и Даниелю Бинделю за возможность принять участие в этом международном проекте и получить ценный профессиональный и языковой опыт, а также пожелать следующим студентам    (кто поедет в Бремен на следующий год) с честью продолжить наше дело.

Кстати, начать его можно в нашей лаборатории уже с сентября.

(http://teormech.mipt.ru/laboratory/)

Данил Иванов,

студент 472 гр.

Выпуск №16(1831)-31.08.09.