25 июля 2025 года с космодрома Восточный стартовала ракета «Союз-2.1б» с космическими аппаратами «Ионосфера-М» № 3 и № 4 и 18 малыми космическими аппаратами попутной нагрузки. Среди них девять кубсатов компании Геоскан.

Кубсат — это стандартизированный нано- или микроспутник, который можно собрать в университетской лаборатории за несколько месяцев. На таком аппарате помещается камера для съемки Земли или научные приборы для исследования космоса.

Раньше создание спутника требовало несколько лет работы и значительных ресурсов, до миллиардов рублей. Сегодня запустить свой спутник можно за 1—2 года с бюджетом от 15 млн рублей. За последние четыре года мы разработали и вывели на орбиту шестнадцать спутников стандарта CubeSat.

Дисклеймер: Геоскан — наш партнер, мы производим для них печатные платы. Статья написана на основе интервью с Александром Хохловым, руководителем отдела проектов малых космических аппаратов в Геоскане.

В статье расскажу как космос из закрытой отрасли становится доступным для частных компаний, университетов и даже школ.

Кубсат: космическое лего со стандартами

Помните детский конструктор? Берешь стандартные кубики и собираешь что угодно — от домика до космического корабля. Кубсаты работают по тому же принципу.

Кубсат — это форм-фактор и международный стандарт малых космических аппаратов для образовательного, научного и коммерческого применения. Его придумали в 1999 году в Калифорнийском политехническом и Стэнфордском университетах. Сегодня действует уже 14 версия стандарта.

Конкретный форм-фактор выбирают исходя из задач спутника и размеров полезной нагрузки, то есть тех приборов, что нужно отправить в космос. Спутник размером 3U — это три условных кубика в длину. 

Конструкция корпуса кубсата может отличаться. Кто-то использует цельные детали, кто-то сборные. Стандарт описывает габаритные размеры, не лишая космических конструкторов технической фантазии при проектировании спутника. 

Но всё-таки аппарат не собирают буквально из кубиков по одному «юниту», как может показаться из названия. Кубсаты больше походят на более сложный «лего техник», чем на простой оригинальный детский конструктор.

Зачем нужна стандартизация

В «большой космонавтике» стандарты и унификация спутниковых платформ появились давно, но для университетов их использование было неподъемным. Небольшой команде студентов сложно следовать тем же требованиям проектирования, испытаний и подготовки к запуску, что положены для отраслевых предприятий.

Образовательные спутники делали и раньше, но каждый раз спутник создавали с нуля. Свой корпус, своя электроника, своя система отделения в космосе. Это была редкость. Теперь можно купить готовую спутниковую платформу стандарта CubeSat или собрать ее из покупных деталей до нужного размера и установить в нее свое оборудование. 

Эта основа берет на себя всю рутинную работу. Вы устанавливаете на это «шасси» свою полезную нагрузку: особую камеру для съемки Земли, научный прибор или любое другое оборудование, ради которого и затевалась миссия.

Кроме того, производители создали каталоги компонентов кубсатов — как в автомобильной индустрии. Бортовой компьютер от одного производителя, камера от другого, солнечные панели от третьего. Но инженеры должны разбираться в технических характеристиках, чтобы убедиться в их совместимости. И команде нужны хорошие программисты, чтобы это «железо» выполняло задачи в космосе.

Множество компаний разрабатывают для кубсатов электронные модули, делают детали или готовые спутниковые платформы. Команды космических миссий выбирают — заказать спутник под ключ или купить часть комплектующих, а часть разработать самостоятельно.

Результат: создание настоящего, пусть и небольшого, спутника сократилось с нескольких лет до месяцев, а стоимость упала в десятки раз.

Зачем бизнес запускает спутники

Представьте: вы агрокомпания и хотите понять, где на ваших полях растения болеют, а где здоровые. Или вы логистическая фирма и следите за кораблями в океане. Раньше для таких задач нужно было заказывать дорогие снимки и сервисы связи у операторов группировок из больших спутников.

Теперь можно запустить свои спутники или использовать услуги небольшой частной компании, которая вывела на орбиту  группировку нано- или микроспутников. И получать данные постоянно получается дешевле. Конкуренция многих частных космических компаний дает новые возможности для использования спутниковых данных.

Например, в сельском хозяйстве. Небольшие спутники с мультиспектральными камерами постоянно следят за полями и создают «карты здоровья» для растений, показывая фермеру, какой участок нуждается в поливе, а какой — в удобрениях.

Строительные компании могут следить за ходом работ на площадках, а экологи — выявлять незаконную вырубку леса или свалки.

Но кубсаты умеют не только смотреть, но и слушать. Например, они ловят сигналы системы AIS с морских судов по всему Мировому океану, позволяя логистам отслеживать грузы, а аналитикам — прогнозировать товарные потоки. 

Сейчас малые спутники осваивают и технологию автоматического зависимого наблюдения-вещания (АЗН-В). Она позволяет им отслеживать местоположение, скорость и направление движения самолетов, оперативно передавая данные в системы организации воздушного движения.

Кубсаты работают и для «интернета вещей». Собирают короткие сообщения с тысяч наземных датчиков в тех местах, где нет сотовой связи: от буйков в океане и датчиков на трубопроводах до ошейников на диких животных.

Как осваиваем космос с нуля

Мы начали с образовательных проектов и постепенно переходим к коммерческим задачам.

Запустили первый спутник

Первый спутник запустили 9 августа 2022 года. Назвали его «Геоскан-Эдельвейс» — в честь горного цветка, который растет в суровых условиях. Название предложила школьница во время открытого конкурса.

Главная задача была простая: проверить, работает ли платформа в космосе. Или как говорят, получить летную квалификацию спутниковой платформы. А еще испытать новый малогабаритный двигатель на сжатом азоте, который сделали в ОКБ «Факел». Он позволяет спутнику изменять высоту орбиты на несколько километров. Это нужно, чтобы продлить срок службы или избежать столкновения с космическим мусором. 

В некоторых странах требуют установку двигателей на каждый спутник, даже небольшой кубсат, чтобы иметь возможность быстрее свести его в плотные слои атмосферы, когда основная его работа выполнена. Это уменьшает количество космического мусора на орбите.

Спутник проработал полтора года и выполнил все задачи. Газовый двигатель заработал как ожидали, системы работали стабильно. 18 февраля 2024 года он снизился настолько, что вошел в атмосферу и сгорел без остатка. Последний сигнал с кубсата получила радиолюбительская станция в Австралии.

Проводим технологические эксперименты

25 июля 2025 года отправили в космос сразу девять спутников — восемь размером 3U и один большой размером 16U. Почти у каждого спутника своя задача: научная или технологическая.

Два аппарата тестируют пакетную передачу данных — технологию для интернета вещей. Такие спутники принимают короткие сообщения от наземных устройств где-нибудь в тайге и ретранслируют их через наземные станции в нужные информационные системы.

Другие спутники следят за самолетами и кораблями, передают их координаты и скорость. Это помогает предотвращать столкновения в открытом море и воздухе.

Наш самый крупный аппарат — ИнноСат16 размером 16U. Это первый российский кубсат такого форм-фактора на орбите. Раньше максимальный размер в нашей стране составлял 12U.

Больший объем позволил установить качественную панхроматическую (черно-белую) камеру отечественной разработки. Она дает разрешение около 2,5 метра на пиксель с высоты 500 км.

Участвуем в научных миссиях

Два спутника стали охотниками за космическими взрывами. На них установлены гамма-спектрометры — детекторы, которые регистрируют гамма-всплески. Ученые предполагают, что такие события происходят, например, при слиянии нейтронных звезд.

Несколько спутников с аналогичными приборами позволяют использовать метод триангуляции — точно определить направление на источник гамма-всплеска.

Как запустить свой спутник на орбиту

Создание кубсата начинается с технического задания. Заказчик объясняет, что хочет получить от космического аппарата на орбите. Дальше есть два варианта: партнер предоставляет свою полезную нагрузку или заказывает ее у Геоскана. 

Параллельно изготовлению спутниковой платформы создается и то оборудование, что выполнит затем цели спутника в космосе. Затем из платформы и компонентов собирают итоговый аппарат.

Спутник проходит обязательные испытания на механическую целостность. Инженеры проверяют платформу и готовый аппарат на вибрации и удары — имитируют условия запуска на ракете-носителе.

Оператор запуска должен убедиться, что аппарат не развалится в пусковом контейнере. Иначе в космос попадет груда мусора вместо спутника. Команда разработчиков проверяет, что не отвалится важный шлейф или провод — без них система сломается.

Дополнительно спутник проходит дополнительные испытания в вакуумной и термовакуумной камерах. Все аккумуляторы проверяют в вакууме обязательно.

Остальные системы и полезные нагрузки испытывают по необходимости. Заказчик может попросить проверить их на перепады температуры, которые будет испытывать спутник на орбите. Про контроль качества сложной электроники можно дополнительно почитать здесь.

Кубсаты летают в космос часто. В технической литературе накопилось много данных о поведении материалов, покупных систем и электронных компонентов в космическом пространстве. Поэтому часть испытаний компания или университет может не проводить, а взять данные из открытых источников. Это снижает стоимость подготовки малых спутников к запуску.

На орбите по очереди открываются крышки и пружины выталкивают спутники по направляющим в открытый космос — как тостер выбрасывает горячий хлеб.

Покупаем билет в космос

Запуск — самая дорогая часть любой космической миссии, если рассматривать кубсаты. Большие сложные научные спутники, такие как космический телескоп «Джеймс Уэбб» стоят намного дороже ракеты.

Цена ракеты — десятки миллионов долларов, но иногда места хватает не только основному спутнику. Для небольших спутников есть возможность попасть на орбиту в качестве попутной нагрузки. 

Если у ракеты и разгонного блока большая грузоподъемность, чем масса основного груза, в отдельных случаях можно взять дополнительных «пассажиров»: кубсаты или небольшие спутники оригинальной конструкции.

Готовые спутники отправляются на космодром в пусковых контейнерах. На космодроме контейнеры устанавливаются между разгонным блоком и основным спутником. Разгонный блок — это дополнительная ступень ракеты, которая довозит груз до нужной орбиты.

На орбите включается автоматика и запускается программа выведения, где все расписано по секундам. Компьютер ждет, пока основной спутник отойдет на безопасное расстояние. Обычно это 15-20 минут.

Потом начинается «салют» из кубсатов. Контейнеры открываются с интервалом 5 секунд. Пружины выталкивают спутники в разные стороны — одни влево, другие вправо, третьи вверх. Такое разделение предотвращает столкновения. За 10 минут разлетается 40-50 аппаратов, и каждый летит по своей траектории.

В ноябре 2024 года с нашим участием был установлен российский рекорд — 49 отечественных кубсатов за один запуск. Все поместились в 12 контейнерах размером с чемодан.

Сколько это стоит

Кубсат сам по себе стоит около трех-четырех миллионов рублей. Но это только начало. Стоимость полезной нагрузки может быть больше миллиона, и даже нескольких. 

Чтобы подготовить спутник к полету, нужны испытания — они имитируют условия запуска или работы на орбите. Еще компания потратится на получение радиочастот и настройку управления спутником.

С учетом всех нюансов готовый к запуску кубсат обойдется в 4-6 миллионов рублей.

Больше всего денег уходит на запуск, он добавит еще 7-8 миллионов. Итого полная миссия обойдется примерно в 14 миллионов рублей.

Главная проблема коммерческого космоса — окупаемость 10-15 лет. Путь долгий: сначала прототип отправить в космос, доказать работоспособность. Потом продукт, который обычно состоит из группировки спутников, разработка приложений и наземных систем, клиенты, продажи.

Инвестиций в российской космонавтике немного, поэтому частные компании развиваются в основном за счет грантов. Пока лишь некоторые инвесторы готовы вкладываться в рискованные и долгосрочные проекты. 

Компании могут решить проблему диверсификацией доходов. Они зарабатывают на востребованной продукции и вкладывают прибыль в космические направления. Другой способ — создавать новые рыночные ниши в космонавтике. Но это требует бизнес-зрелости и креативности.

Программы поддержки

Роскосмос в 2019 году запустил программу «УниверСат» — университеты, которые готовят кадры для космической отрасли, могут бесплатно отправить свой спутник на государственной ракете. Платить нужно только за создание аппарата.

Фонд содействия инновациям запустил в 2021 году космический научно-образовательный проект Space-π. Грант покрывает половину стоимости — платформу спутника. Университет, школа или компания доплачивает вторую половину за создание полезной нагрузки и обязуется привлечь к проекту около 200 школьников.

Частные и образовательные запуски на орбиту организует Главкосмос, дочерняя компания Роскосмоса.

Сколько живут спутники

Наши кубсаты запускаем на высоту от 500 до 570 километров. На этой орбите действует остаточная атмосфера — сильно разреженный воздух тормозит спутник. Аппарат постепенно снижается и через 2-3 года сгорает в плотных слоях атмосферы.

Срок службы спутников зависит от солнечной активности. В 2025 году Солнце находится на пике 11-летнего цикла. Активность разогревает атмосферу, спутники тормозятся сильнее и быстрее сходят с орбиты.

Солнце покрывается темными пятнами, которые вызываются локальными магнитными полями. Этот процесс сопровождается выбросами вещества — солнечным ветром.

Заряженные частицы долетают до Земли, если она оказывается на их пути. Частицы разогревают верхние слои атмосферы и увеличивают ее плотность на высотах, где летают кубсаты.

А вот спутники с двигателями могут корректировать орбиту и продлевать срок службы до 3-5 лет.

Как получить данные со спутника на земле

Вместе с Фондом содействия инновациям и АНО «Развитие космического образования» создаем сеть наземных приемных станций СОНИКС — от Калининграда до Чукотки. В проекте участвуют радиолюбители, университеты и школы. 

Каждая станция стоит 100 тысяч рублей — во много  раз дешевле профессиональных комплексов. 55 приемных станций Геоскан бесплатно передал в пользование образовательным учреждениям. 

Научно-образовательные спутники передают данные в радиолюбительских диапазонах 435–438 МГц. Любой человек может принимать эти сигналы с простой антенной и USB-радиоприемником.

Данные со спутников в радиолюбительском X-диапазоне получить сложнее. Нужны дорогие приемники и антенны-тарелки.

В будущем планируем оснастить станции СОНИКС таким оборудованием.

Спутник пролетает над станцией 4-6 раз в сутки. Сеанс связи длится 8-9 минут при слежении за аппаратом. За это время наземная станция скачивает до 200 килобайт данных по УКВ-каналу — фотографии, телеметрию, результаты экспериментов. По высокоскоростному X-диапазону за то же время получают гигабайт данных.

УКВ-связь используют для команд, X-диапазон — для объемных данных дистанционного зондирования Земли. УКВ-станции СОНИКС с ненаправленными антеннами получают 130-140 килобайт при высоком пролете спутника.

Все данные со станций СОНИКС автоматически загружаются в открытую общую базу, пример можно посмотреть здесь.

УКВ-станции помогают командам отслеживать образовательные и радиолюбительские спутники на орбите. Любой желающий может понять, как работает техника в космосе.

Хочется, чтобы и ученые смогли полноценно использовать СОНИКС. Поэтому скоро подключим станции других диапазонов для приема данных с научных, коммерческих и метеорологических спутников.

На следующем шаге планируем включить в сеть не просто приемные, а приемопередающие станции. Это позволит отправлять команды на спутники. Например, запрашивать снимки Земли. В будущем можно пойти дальше — дать командам научно-образовательных спутников полноценно управлять своими кубсатами, используя приемопередающие станции СОНИКС по всей территории России.

Титры

Спасибо, что прочитали!

У нас есть канал о печатных платах. Разбираем сложные технические вопросы, делимся экспертизой в производстве и проектировании. Выкладываем полезные материалы и руководства. Отвечаем на вопросы в комментариях. Некоторые темы, которые уже обсуждали:

• классы IPC, их отличия и схожесть с ГОСТ;

• концепция DFM при проектировании плат;

• проектирование HDI-плат и их особенности;

• финишные покрытия;

• возможности производств в целом.

Подписывайтесь, будет интересно.