Проект: Спутник для исследования высокоэнергетических явлений, Шевчук Владислав Иванович, Жданов Игорь Леонидович, Приморский край, г. Владивосток

Давиденко Роман Александрович,  Лихачёва Светлана Сергеевна

Детский мобильный технопарк Кванториум КГАУ ДО «РМЦ Приморского края»

Портфолио1

Портфолио2

Презентация

Современные малые космические аппараты, такие как CubeSat, делают космические исследования доступнее для образовательных учреждений. Однако высокая стоимость оборудования для изучения рентгеновского и гамма-излучения (например, сцинтилляционных детекторов с SiPM) ограничивает их применение в учебных проектах.  

Проект предлагает решение — CubeSat со спектрометром на основе pin-фотодиода. Эта технология сочетает низкую стоимость и простоту интеграции, сохраняя возможность анализа спектров рентгеновского и низкоэнергетического гамма-излучения в космосе. Разработка позволит студентам и ученым участвовать в реальных исследованиях, демократизируя доступ к космическим экспериментам.

Цель:

Разработка  макета-прототипа космического аппарата формата CubeSat с компактным спектрометром на основе pin-фотодиода для образовательных и исследовательских задач.  

Задачи:

1.  Разработать компоновку спутника

2.  Рассчитать параметры орбиты спутника

3.  Разработать корпус спутника

4.  Разработать бортовые системы 

5.  Разработать полезную нагрузку

6.  Провести испытание и корректировку систем

7.  Составить смету стоимости летного экземпляра спутника

8.  Оценить потенциал патентования полезной нагрузки

Актуальность проекта: 

Разработка CubeSat со спектрометром на основе pin-фотодиода решает ключевую проблему недоступности дорогостоящего оборудования для изучения рентгеновского и гамма-излучения в образовательных целях. Замена традиционных детекторов (например, сцинтилляторов с SiPM) на компактные и бюджетные pin-фотодиоды снижает стоимость миссий, сохраняя функциональность для сбора данных о радиационном фоне, солнечной активности и низкоэнергетическом излучении. Это открывает вузам и научным коллективам доступ к реальным космическим исследованиям, обеспечивая студентов практическим опытом в разработке спутников и анализе данных, а также стимулирует международное сотрудничество. Проект соответствует глобальным трендам миниатюризации и демократизации космических технологий, объединяя образовательные, инженерные и научные задачи в рамках доступной платформы.

Маршрутная карта

1. Декабрь: разработка основной концепции, 3D моделей 

2. Январь–Февраль: расчет систем спутника, компьютерное моделирование

3.  Март – Апрель: изготовление печатных плат и сборка макета – прототипа спутника

4.  Май: пуско – наладка спутника и полезной нагрузки. Анализ полученных результатов

Текущий этап проекта (Март): Переход к изготовлению и сборке

Достигнутые результаты (Декабрь – Февраль) 

1. Разработана 3D-модель кубсата 3U:

   — Полная визуализация структуры спутника, включая расположение спектрометра на основе фотодиода, блоков питания, коммуникационных модулей и системы терморегуляции.  

   — Оптимизация компоновки для минимизации массы и обеспечения доступа к критическим компонентам (например, для калибровки спектрометра).  

   — Примеры визуализации (картинки: общий вид кубсата, схема полезной нагрузки, внутренняя компоновка).  

2. **Завершены расчеты и моделирование:**  

   — Проведен анализ орбитальной стабильности и нагрузок (вибрационные, термические) для выбранной низкой околоземной орбиты (НОО).  

   — Рассчитан энергобаланс: подтверждена достаточность площади солнечных панелей для питания спектрометра и бортовой электроники.  

   — Смоделирована работа спектрометра: определены рабочие диапазоны, чувствительность фотодиода и алгоритмы обработки данных.  

   — Примеры графиков (картинки: диаграмма энергопотребления, тепловая карта спутника, спектральная характеристика фотодиода).  

С марта команда приступает к:  

— Изготовлению печатных плат для бортового компьютера и системы управления спектрометром.  

— Сборке функционального макета с последующей интеграцией компонентов.  

— Тестам на совместимость подсистем и калибровке полезной нагрузки.  

Результат работы: