Чингиз Майсеит
Космос становится ближе
Репортаж о деятельности Национального космического Центра.
Акционерное общество «Национальная компания «Қазақстан Ғарыш Сапары» была создана 2005 году. Цель компании реализация государственной программы по развитию космической деятельности республики. Сегодня «Қазақстан Ғарыш Сапары» ведет работы по созданию и сборке космических аппаратов и спутников для разных нужд. На территории Национального космического Центра (НКЦ), который расположен в Астане, скоро будет запущен большой сборочно-испытательный комплекс, соответствующий мировым стандартам. О том какую работу ведет центр сегодня, вы узнаете из репортажа портала El.kz.
Высокоточная спутниковая навигация
Александр Люц у мониторов вычислительного центра СВСН.
Система высокоточной спутниковой навигации осуществляет прием сигналов глобальных навигационных спутниковых систем и обеспечивает предоставление потребителям специальных данных по которым можно определить свое местоположение с точностью до сантиметра. Определение местоположения осуществляется потребителем в реальном времени, при этом, для режима постобработки, чем дольше объект находится на одном месте, тем точнее возможно вычислить его положение вплоть до нескольких миллиметров. При этом стандартные навигационные сигналы, дают точность всего лишь 10-20 метров.
«Помимо высокоточной спутниковой навигации наш Центр предоставляет услуги по мониторингу и диспетчеризации транспорта– определению его местоположения, контроля за состоянием топлива в баках и др. Программа, которая используется для мониторинга – это разработка наших специалистов, и она широко внедряется в разных отраслях экономики. Также, в Центре высокоточной спутниковой навигации находится уникальное имитационное оборудование с использованием которого осуществляется поверка навигационной аппаратуры», - говорит Александр Люц – начальник управления эксплуатации системы высокоточной спутниковой навигации (СВСН).
Все же любой человек имеющий сотовый телефон с интернетом, не сможет стать пользователем такой услуги высокоточного позиционирования. Для этого необходимо иметь специальное высокоточное геодезическое оборудование со средствами коммуникации. Поэтому главные потребители этой системы, это юридический и физические лица, работающие в области геодезии, кадастра, строительства и другие. Основное приемное оборудование, которое используется, это навигационные приемники GLONASS, GPS, GALILEO, Beidou со специальным устройством для приема информации по интернету.
«Наши станции расположены во всех крупных городах и районных центрах страны и для того чтобы потребитель получал качественную информацию с гарантированной точностью ему достаточно находиться на удалении не далее 30 километров от наших базовых дифференциальных станций. Для обеспечения надежной работы системы все данные с базовых станций стекаются в единый вычислительный центр. Здесь, Центре высокоточной спутниковой навигации ведется мониторинг за нашими станциями, которые собирают информацию с глобальных навигационных спутниковых систем, мониторятся каналы связи, потребители, подключенные к системе. Информация предоставляется по интернету, то есть потребитель у которого есть выход в сеть и при наличии соответствующего оборудования может подключиться к нашей услуге», - рассказывает Александр Люц.
В этом году сотрудники СВСН начали работу по проведению аэрофотосъемки, которая подразумевает фотографирование местности с высоты порядка тысячи метров. Для съемки используются беспилотные летательные аппараты. На этих снимках запечатлен процесс запуска беспилотников.
«Беспилотные авиационные комплексы, состоят из самого беспилотного аппарата самолетного типа, размах крыльев порядка 2 метров, наземной станции управления – ноутбуков с ПО, средств связи и передачи телеметрии. Для работы такого аппарата нужна бригада обученных специалистов, мониторинг полета ведется оператором в реальном времени. Время полета составляет порядка 3 часов», - поясняет Александр Люц.

Сотрудники СВСН запускают беспилотник.
Эти работы ведутся в рамках бюджетной программы для решения задач Комитета гражданской авиации. В ходе оказания услуги, специалисты проводят мониторинг объектов и выявляют новые строящиеся объекты в том числе и высотой более 100 метров. Полученные разновременные снимки эксперты сравнивают, и выясняют, за какой период какие объекты были построены. Благодаря полученному стереоизображению, определятся их высота, и выявляются незаконные постройки, которые могут угрожать полетам гражданской авиации.
Сборочно-испытательный комплекс
Мырзахан Омарбаев возле оборудования сборочно-испытательного комплекса.
В управлении сборочно-испытательного комплекса космических аппаратов, занимаются поставкой, монтажом и запуском технологического оборудования. При этом здесь активно используют мировые технологии.
«Наш основной стратегический партнер «Airbus Defence and Space». Мы перенимаем опыт у специалистов этой компании и технологии для комплектующих космических аппаратов. Мы уже освоили производство двухосевого солнечного датчика для космического аппарата. Если говорить о самом сборочно-испытательном комплексе, то мы находимся на стадии реализации этого проекта. Помимо сборочно-испытательного комплекса в проект входит создание специального конструкторского технологического бюро, оно будет проектировать и изготавливать космические аппараты и его комплектующие», - поясняет Мырзахан Омарбаев, начальник Управления сборочно-испытательного комплекса космических аппаратов НКЦ.
Стенд для определения массовых характеристик.
Как только испытательный комплекс начнет свою работу, Национальный космический центр будет предлагать свои услуги по испытаниям и сборке аппаратов, с заказами сюда смогут обратиться любые мировые космические организации.
Это основной зал сборки. Здесь могут проходить тестирование геостационарные спутники по типу KazSat. Это стенд для определения массовых характеристик космического аппарата сокращенно MPM (Mass Property Measurement). Это не только весы, но еще оборудование для балансировки. С его помощью можно определить центр тяжести аппарата, и главные оси инерции.
«Все это делается для того чтобы в будущем во время программирования систем космического аппарата, он знал свои параметры, массу и габариты. Это оборудование прошло испытания совсем недавно. Космический аппарат будет крепиться на специальный диск. Он может работать со спутниками массой от 100 килограммов до 6 тонн, это могут быть спутники дистанционного зондирования земли, могут быть и телекоммуникационные, то есть по назначению ограничений нет, только по массе», - говорит Мырзахан Омарбаев.
Это камера будет испытывать космические аппараты на электромагнитную совместимость, ведь в них очень много электроники и поля этих приборов могут друг другу мешать при работе. Камера полностью состоит из так называемой клетки Фарадея, все ее шесть стен покрыты тонким слоем меди. Также внутри камеры есть абсорберы они поглощают электромагнитные волны так чтобы те не рассеивались эхом. Тестирование проходит таким образом: аппарат помещают в камеру запускают его и попеременно включают приборы.
В реверберационно-акустической камере, испытывают аппарат на звуковую нагрузку, которой обычно космические аппараты подвергаются при запуске на ракетоносителе. Мощный звук реактивных двигателей может также выводить из строя приборы спутника. Тестируемый аппарат подвергается силе звука более 150 децибел.
«Есть конструкции аппаратов, которые производятся серийно, но это бывает очень редко, обычно любой аппарат для космической отрасли - всегда уникальный в одном экземпляре и его нужно тестировать на всех испытательных участках. Потому что нужно убедиться, что аппарат будет работать на протяжении всего запроектированного цикла, например, 5 - 7 лет», - подчеркивает Мырзахан Омарбаев.

Высота ревербирационно-акустической камеры 9-10 метров. В сравнении с человеческим ростом, это довольно внушительные размеры.
На участке термовакуумных испытаний, можно увидеть две камеры диаметром 8 метров и длиной 10 метров. В них проверяют аппараты на поддержание теплового режима, герметичность, теплоизоляцию. Здесь создается вакуумная среда, - откачивается воздух и давление, имитируются условия космоса, как если бы спутник заходил в тень земли или был на солнечной стороне. Температура при этом опускается до - 170 градусов по Цельсию и поднимается до +120 градусов. Чем сложнее, дороже аппарат и цели его применения, тем дольше и тщательнее проводятся его испытания. Есть еще одна камера - компактный антенный полигон, в нем тестируют антенны.
«Ғалам» открывает Вселенную
Операционной деятельностью и управлением сборочно-испытательным комплексом будет заниматься компания «Ғалам» (GHALAM) – совместное предприятие «Казахстан Гарыш Сапары» и европейского «Airbus Defence and Space». «Ғалам» проектирует, создает и собирает космические системы и их компоненты. Проект в рамках которого были запущены спутники на американском Falcon 9, был для компании дебютным, главная его миссия состоит в создании космической системы научно-технологического назначения.
Кадыр Адилкайыр, руководитель коммерческого отдела по ДЗЗ и космическим технологиям ТОО «Ғалам».
«На орбиту были запущены два космических аппарата, один технологического назначения, другой научного. Цель первого – отработка технологий по проектированию и созданию космических систем и получение летных историй по компонентам собственных разработок компании «Ғалам». Эти компоненты мы создали сами и установили их на аппарат и сейчас будем получить летные истории чтобы в будущих миссиях использовать свои разработки. По научному спутнику главная цель получение данных по ионосфере Земли, основная полезная нагрузка спутника – феррозондовый магнитометр, который измеряет магнитное поле Земли. Например, с помощью этой информации казахстанские ученые смогут прогнозировать различные природные катаклизмы», - рассказывает Кадыр Адилкайыр, руководитель коммерческого отдела по ДЗЗ и космическим технологиям ТОО «Ғалам».
Контракт на запуск на Falcon 9 компании Space X, был заключен в 2017 году, подготовка к запуску шла около двух лет. Технологический спутник рассчитан на 5 лет работы – это микроспутник KazSTSat массой 110 килограммов, а научный будет работать 1 год, - это наноспутник формата «CubeSat» - KazSCiSat-1 массой 6 килограммов.
«Можно разработать различные компоненты для спутника, но, если у компании нет подтверждения что данный компонент может работать в условиях космоса, не имеет летной истории, на рынок его вывести будет невозможно. И в будущем те казахстанские спутники, которые были запущены ранее, со временем их нужно будет замещать, и «Ғалам» сможет использовать свои наработки и технологии в замещающих аппаратах. Во-первых, это увеличит казахстанское содержание, во-вторых снизит стоимость, то есть, нам не нужно будет закупать готовые спутники и все компоненты у иностранных партнеров», - отмечает Кадыр Адилкайыр.
Микроспутник был создан совместно с известной английской компанией «Surrey Satellite Technology Ltd» (SSTL), а наноспутник собирался и тестировался в Казахстане, на производственных мощностях ТОО «Ғалам».
Подготовка деталей для спутников
Токарно-фрезерный станок с ЧПУ.
Цех по обработке и выточке деталей для космических аппаратов – оснащен гигантскими станками, способными очень быстро фрезеровать металл. Это высокоточная токарно-фрезерная группа с числовым программным управлением.
Альберт Ким рассказывает о работе станка.
Примечательно, что производство деталей для спутников, практически не отличается от производства частей для автомобилей, за исключением одного – для космоса требование к качеству материала гораздо выше. Сперва деталь вытачивается из дешевого и мягкого пластика - конструкционного полимера капролона.
«В первую очередь мы отрабатываем форму и размеры. Эти станки позволяют не переставлять обтачиваемую деталь вручную и это большой плюс, потому что при ручном преставлении падает точность обточки», - говорит Альберт Ким, начальник цеха металлообработки.
Деталь созданная в этом цеху, была включена в казахстанский спутник, который недавно отправился на околоземную орбиту на американской ракете-носителе Falcon 9, компании Space X. Эта деталь - кронштейн, на который крепится датчик, сигнализирующий об отделении ступени ракеты-носителя.
Еще один важный этап, который проходят все детали – проверка на качество. На координатно-измерительном участке (КИМ – координатно-измерительная машина), высокоточная машина измеряет полученные детали толщиной до 4 микрон.
«Здесь установлен графитовый щуп, который измеряет космические детали после обработки в цеху. Здесь поддерживается температура ровно 19 градусов, чтобы внешние факторы не влияли на измерение. Стол, на котором производятся измерения сделан из гранита, так как именно гранит менее всего подвержен влиянию окружающей среды» - отмечает Альберт Ким.

Контрольно-измерительная машина.
Гидроабразивная машина.
А это оборудование режет металл водой и песком. Так называемая гидроабразивная резка - вид обработки материала, где в качестве режущего элемента используется, струя воды или очень мелкие смеси. Такая струя способна с легкостью разрезать кусок металла толщиной до 20 сантиметров. Здесь же хранятся стальные заготовки для будущих деталей космических аппаратов.
Екатерина Арсеньева показывает рабочую платформу 3D-принтера.
Небольшие части для космических аппаратов создаются на 3D-принтере. Это обеспечивает высокую скорость и точность.
«Для создания деталей мы используем нержавеющую сталь, титан и алюминий. Внутренняя рабочая платформа 3D-принтера имеет характеристики 24x24 сантиметра, шириной и высотой 28 сантиметров. Обычно, мы эту платформу загружаем полностью, то есть делаем сразу несколько деталей», - рассказывает Екатерина Арсеньева оператор, инженер-технолог участка 3D-принтинга.
На этом оборудовании можно сделать детали, и комплектующие части абсолютно для любых нужд от космических до медицинских. Металл поступает в камеру в виде порошка.
«Камеры герметичные так как мы работаем с инертными газами азотом и аргоном, и чтобы избежать их воспламенения нам нужна бескислородная среда. На нас также надеты антистатические костюмы чтобы избежать любого трения и искр», - подчеркивает Екатерина Арсеньева.
Так выглядит обшивка спутника из алюминия, выполненная на 3D-принтере. Можно увидеть какую сложную структуру способен создавать этот аппарат.
Дистанционное зондирование Земли
Дистанционное зондирование Земли (ДЗЗ) - система, включающая в себя аэросъемку и космическую съемку. Спутники, ведущие зондирование: KazEОSat-1 и KazEОSat-2.
KazEoSat-1.
KazEoSat-1 - спутник высокого разрешения, первый казахстанский спутник дистанционного зондирования Земли, он предназначен для космической съёмки земной поверхности центральной Азии. Размер пикселя его снимка равен одному метру. Он был запущен в 2014 году и сделан совместно с «Airbus Defence and Space».
KazEОSat-2 имеет среднее разрешение с пикселем 6,5 метров и фокусное расстояние 633 миллиметров - это второй казахстанский спутник дистанционного зондирования Земли, созданный на базе спутниковой платформы «SSTL-150+» британской компанией «SSTL». Его запустили 20 июня 2014 года с российской пусковой базы «Ясный».
С помощью этих спутников ведется мониторинг за вырубкой лесов, незаконным строительством, нефтяными разливами на морских месторождениях, также обследуются посевные угодья и многое другое. Заказчики зондирования, как государственные организации, так и частные компании.
Мурат Абылайхан, инженер второй категории отдела оценки качества космических снимков Центра ДЗЗ.
«Снимки бывают оптические и радарные. Оптические – обычные снимки, как на фотоаппарат, а радарные - это картинка в виде спектральных данных. Я оцениваю эти снимки. Так как спутники находятся в космосе, есть разные факторы влияющие на качество их работы, это радиация, движение, помехи и т.д, следовательно, съемочный аппарат изнашивается. Бывает мы получаем снимки низкого качества с шумами, чтобы этого избежать мы делаем геометрическую коррекцию – калибровку оптики спутника, создаем для него программу и отправляем ее по каналам к нему. Кроме того, обрабатываем и сами полученные снимки», - говорит Мурат Абылайхан, инженер второй категории отдела оценки качества космических снимков Центра ДЗЗ.
Сейчас сотрудники центра зондирования Земли приступили к научному проекту по созданию методики мониторинга мест имеющих риски наводнений.
«Мы взяли территорию Атбасара в Акмолинской области, потому что каждую весну там подтапливает вода, с помощью спутников мы делаем стереоснимки, позволяющие получить 3D-картинку местности, цифровую модель рельефа. Это достигается за счет наложения фото, сделанных с двух противоположных сторон, такая картинка позволяет определить высоту объектов. Из снимков мы выяснили в каком состоянии находятся водоемы, на каком уровне вода, потом учитываем количество осадков, снега в этой местности, чтобы рассчитать потенциальный уровень воды», - отмечает Мурат Абылайхан.
Для этих целей была создана компьютерная программа, которая прогнозирует, ток талой воды в будущем. Однако в этой работе есть одна сложность – почва и климат в Казахстане везде разные и специалистам центра следует учитывать ее свойства. Все собранные данные будут использоваться для нужд комитета по ЧС.

К 2020 году «Қазақстан Ғарыш Сапары» видит себя высокотехнологичной, динамично развивающейся компанией, которая способна самостоятельно проектировать, создавать и эксплуатировать передовые космические системы и предоставлять услуги, востребованные в стране и мире. В планах компании расширение и территории Национального космического Центра, где будут располагаться не только новые научно-исследовательские блоки, но и общежития для сотрудников.