500 километров над Землей. Как управляют первым белорусским спутником
В 2012 году произошло знаковое для Беларуси событие: ракета-носитель «Союз», стартовавшая с космодрома «Байконур», вывела на орбиту первый отечественный спутник с лаконичным названием — Белорусский космический аппарат (БКА). С того момента прошло уже больше пяти лет, «космический парк» страны пополнился еще одним — телекоммуникационным — сателлитом, уже идет работа над созданием нового аппарата, но уходить на заслуженный отдых БКА пока не собирается. Мы побывали в центре управления, откуда «рулят» объектом, и узнали, зачем стране был нужен собственный спутник и как он используется сейчас. Вместе с «Приорбанком» мы запускаем проект «Белорусский космос», в котором расскажем о том, как наша страна осваивает внеземное пространство.
На земле и под землей
ЦУП, откуда осуществляется управление белорусским спутником, входит в структуру отдельного унитарного предприятия «Геоинформационные системы» НАН Беларуси. Учреждение занимает верхний этаж одного из зданий совсем рядом с Академией наук. Своеобразный фирменный знак и символ организации — девятиметровая антенна на крыше, которая время от времени поворачивается, «следя» за пролетающим на высоте более 500 километров спутником. Сотрудники центра управления сразу же успокаивают: воздействия на жителей близлежащих домов огромная тарелка не оказывает, так как никаких сигналов не передает, а работает только на прием. Для связи с аппаратом используется другая антенна, расположенная в отдельном комплексе в Плещеницах.
— Несмотря на то, что первая попытка Национальной академии наук отправить собственный аппарат в космос успехом не увенчалась (имеется в виду авария ракеты-носителя «Днепр», приведшая к потере спутника «БелКА» в 2006 году — прим. TUT.BY), мы от проекта не отказались, — говорит начальник центра эксплуатации Белорусской космической системы дистанционного зондирования Земли Василий Сивуха. — Для Беларуси было важно иметь неограниченный доступ к снимкам земной поверхности, а не платить достаточно большие деньги за получение такой информации на стороне. Нельзя сбрасывать со счетов имиджевый аспект. Целевую аппаратуру (панхроматическая и многозональная съемочные системы, бортовая информационная система) разработало и изготовило наше предприятие «Пеленг». Эта техника прекрасно показала себя в тяжелых условиях космоса, и последующие заказы не заставили себя ждать. Кроме того, мы получили возможность испытать ряд других наработок Академии наук в сфере космоса.
Всего на спутнике установлено две камеры: панхроматическая и многозональная. Первая предназначена для четкой черно-белой съемки земной поверхности и имеет разрешение 2,1 метра (то есть, позволяет распознать на земле объекты этого и большего размера). Вторая снимает с разрешением 10,5 метра, однако позволяет различать четыре спектральных диапазона: синий, зеленый, красный и ближний инфракрасный. Именно с ее помощью снимки с первой камеры в случае необходимости можно «раскрасить».
За квадратный километр — два рубля
Запуск БКА состоялся в 2012 году. Ракета-носитель вывела на орбиту наш аппарат, а также его брата-близнеца — российский спутник «Канопус-В». Оба сателлита занимают одинаковую орбиту, но разведены на 180 градусов, то есть постоянно находятся по разные стороны Земли. Таким образом, они входят в состав совместной группировки спутников. В случае необходимости управление белорусским аппаратом можно передать в российский ЦУП и наоборот. Более того, оба государства могут получать данные с «чужих» камер. К примеру, если белорусской стороне срочно понадобятся снимки определенной территории, а «Канопус-В» будет пролетать над ней раньше, наши специалисты могут заказать съемку у россиян.
Кроме этого, в минском центре управления принимают данные для Белгидромета и МЧС с двух общедоступных зарубежных метеоспутников.
— Схематически работа БКА выглядит достаточно просто, — объясняет начальник ЦУПа Владимир Юшкевич. — Предположим, какой-то организации требуются снимки определенного участка земной поверхности. Они составляют заявку, в которой указывают все необходимые параметры, в частности координаты местности, допустимый уровень облачности на снимке, угол съемки и так далее. Мы рассчитываем, в какой момент аппарат будет находиться над заданной территорией, сверяемся с прогнозом погоды и составляем программу съемки. Эти данные передаются на спутник через командно-измерительную станцию в Плещеницах. В момент пролета над нужной территорией БКА начинает фотографировать. Данные записываются во флеш-память целевой аппаратуры спутника (ее объем составляет 72 гигабайта, из которых 24 — выделенных под запись снимков), а затем «сбрасывает» их уже на нашу антенну в Минске. Для этого нужно, чтобы БКА находился в зоне радиовидимости — это радиус не более 2 тысяч километров от столицы. Далее мы обрабатываем информацию и отдаем ее заказчику. Вообще, существуют разные алгоритмы работы, при определенных условиях мы можем даже передавать картинку практически в режиме «онлайн».
Орбита БКА рассчитана таким образом, что спутник пролетает над всей поверхностью Земли, за исключением полюсов. Но даже их сфотографировать можно — для этого необходимо повернуть БКА под небольшим углом к поверхности планеты. Период полного обращения — спутника вокруг Земли — 94 минуты. Время пролета над Беларусью днем всегда одинаковое — около 11 часов по минскому времени, именно в эти минуты обеспечиваются наилучшие условия для съемки.
Услугами «Геоинформационных систем» пользуются самые разные учреждения страны. К примеру, в том числе с помощью спутника оценивали масштабы ущерба, нанесенного ураганами летом 2016 года. Анализируя насыщенность различных спектральных каналов на снимках, лесохозяйственные организации могут определять участки леса, пораженные вредителями, сельскохозяйственные — оценивать урожайность, мелиораторы — анализировать состояние дренажных систем. Однако главные потребители — картографы: с помощью спутника актуализируются планы местности самого разного назначения. Еще одна важная функция — обнаружение пожаров. К примеру, недавно так было обнаружено возгорание на границе Беларуси и Украины. Информация была оперативно передана нашему МЧС, а те перенаправили ее коллегам из соседней страны.
— В популярных в интернете сервисах, которые предоставляют пользователям доступ к снимкам со спутников, качество приблизительно такое же, — говорит начальник ЦУП, демонстрируя одни из первых снимков, полученных с БКА. — Другое дело, что часть фотографий устарела, мы же можем всегда предоставить актуальные изображения.
Все снимки белорусские государственные организации получают абсолютно бесплатно. Это позволило за пять лет сэкономить для страны достаточно серьезные деньги — Белорусская космическая система ДЗЗ уже не только окупилась, но и заработала около 16 миллионов рублей. Теоретически же воспользоваться услугами «Геоинформационных систем» может любое юридическое лицо, заказав снимки интересующей его территории. За фотографии одного квадратного километра земной поверхности из архива нужно будет выложить чуть больше двух белорусских рублей. Правда, с такими объемами организация не работает — минимальный заказ составляет 400 квадратных километров — а это уже примерно тысяча. Съемка «под заказ», естественно, стоит дороже.
— С физическими лицами мы работаем мало. Но именно с ними иногда происходят курьезные ситуации. Как-то директору предприятия позвонил мужчина. Говорит: «Это вы Землю со спутника снимаете?» Ему в ответ: «Да, все верно». Вопрос огорошил: «Ребят, помогите, у меня коня утром украли», — смеется Василий Сивуха. — Конечно, человека можно понять. Сказали, что в тот момент спутник пролетал над другой частью земного шара, так что с лошадью помочь не можем.
Слабое место и ремонт с перезагрузкой
— За все время эксплуатации было лишь несколько сбоев в работе белорусского оборудования, — говорит Владимир Юшкевич. — Это прекрасный показатель. Работу платформы контролирует главный конструктор, то есть российская сторона. Гарантия на аппаратуру их производства составляла пять лет, и техника россиян также показала себя хорошо — у спутника достаточно ресурсов, чтобы проработать еще долгое время. Пока что мы продлили срок эксплуатации до конца этого года, а если все пойдет хорошо, то планируем увеличить его еще как минимум на два года.
— Существуют разные примеры, — дополняет Василий Сивуха. — Например, метеоспутник «Терра», запущенный в 1998 году, должен был эксплуатироваться семь лет, а летает уже 20. Топлива на БКА по нашим расчетам хватит еще как минимум на 11 лет, так что все возможно.
В первые месяцы после запуска БКА находился под управлением российских специалистов — именно они проводили летные испытания, во время которых проверяли работоспособность всех систем. Затем полный контроль был передан в белорусский ЦУП. Центр занимает лишь одну не очень большую комнату, в которой на нескольких рядах столов установлены обычные персональные компьютеры. Машин здесь больше, чем сотрудников, так как у каждой из них есть «дублер». На стене размещен традиционный для ЦУПов большой экран — на нем отображается карта земной поверхности и траектория БКА. Есть и счетчик витков — на момент нашего визита аппарат сделал уже более 31 тысячи оборотов вокруг планеты.
БКА летает на высоте около 520 километров. Атмосфера на таком уровне есть, пусть и очень разреженная. Ее сопротивление немного затормаживает спутник, из-за чего он «падает» на 6−7 метров в сутки. Чтобы нивелировать это смещение и не дать сателлиту «свалиться в пике», время от времени в ЦУПе проводят операцию по поднятию орбиты. Для этого используется два плазменных двигателя.
— Больше всего на спутнике подвержена деградации литиевая батарея, именно она является «слабым местом» БКА, — говорит Владимир Юшкевич. — Это тот элемент аппарата, который из-за большого веса не дублируется запасным. Другая электроника тоже портится: нужно понимать, что это космос: жесткое космическое излучение и резкие перепады температур сказываются на работе всех систем. Наш спутник, если можно так выразиться, метеозависимый, точнее, магнитозависимый. В управлении задействованы магнитометры, которые ориентируются на магнитное поле Земли, и любые внешние воздействия сильно мешают правильной работе. Поэтому мы внимательно следим за солнечной активностью, и если наступают сильные магнитные бури, иногда переводим аппарат в режим солнечной ориентации — по сути, «отпускаем в дрейф». Однажды во время затяжной геомагнитной активности мы по рекомендации главного конструктора отключали аппарат на две недели. Насколько нам известно, в те дни несколько зарубежных спутников вышло из строя.
Внештатные ситуации, по словам экспертов, тоже случаются, пусть и нечасто. Однако в аппарат заложен специальный алгоритм, который обеспечивает его выживаемость. Если автоматика обнаруживает проблему, которая может стать критической, спутник отключает целевую аппаратуру, разворачивается панелями к Солнцу и ждет команд с Земли, не переставая планово выходить на связь. Таким образом, у сотрудников ЦУПа появляется достаточно времени на принятие решений и устранение неполадок.
— Одна из самых распространенных проблем — зависание GPS. Решается она обычно самым простым и известным любому пользователю компьютера способом — перезагрузкой, — улыбается Владимир Юшкевич. — Мы отключаем питание, затем снова его подаем — и все работает.
Зарплата — чуть больше тысячи рублей
По словам собеседников, до начала работы над собственной космической программой никакой соответствующей инфраструктуры на территории Беларуси, в отличие от некоторых других бывших союзных республик, не было. ЦУП создавался уже во времена независимости и именно для управления нашим спутником. Сейчас здесь работает почти четыре десятка человек. Из них 26 человек работает в Минске, еще 13 человек закреплено за комплексом в Плещеницах.
— Изначально я набирал в команду выпускников Военно-космической академии имени Можайского в Санкт-Петербурге. — вспоминает Владимир Юшкевич. — У нас таких специалистов были единицы — большинство осталось работать там, где служили. Поэтому появление такого проекта позволило вернуть многих белорусов на родину — здесь для них появилась работа. Дополняли штат выпускниками белорусских вузов: БГУ, БГУИРа. Обучение прямо на месте проводили специалисты корпорации «Роскосмос». Несколько лет назад открылась подготовка по аэрокосмическим направлениям в БГУ, так что в будущем проблем со штатом у нас быть не должно.
В день нашего визита в ЦУПе находится четыре человека, один из них — стажер Леонид Бабушкин.
— До прихода сюда служил в вооруженных силах, в авиации, — говорит он. — В последние годы перешел больше на штабную работу. Когда уволился из армии, начал искать работу на «гражданке». По первой специальности я инженер авиационного электронного оборудования, а здесь как раз искали такого человека. Уже прошло два месяца стажировки, меня все устраивает. Работа интересная и необычная, здесь все отличается от того, чем я занимался раньше. По сути, только теоретические основы совпадают, а практика управления космическим аппаратом — это вещь уникальная.
Вообще, большинство работников ЦУПа — бывшие военные. До появления университетской подготовки в сфере аэрокосмической деятельности, армия была единственным местом, где давали необходимые для такой работы знания. Тем не менее, штат центра управления не ограничивается уволившимися из вооруженных сил.
— Моя задача заключается в анализе телеметрической информации, которая поступает со спутника, — рассказывает ведущий инженер Анна Сазонова. — Все делается в специальной программе: во время сеанса связи спутник пересылает нам данные, которые собирались, пока он находился вне зоны видимости. В отчете я вижу все параметры спутника и информацию о выполнении команд, которые мы отправляли на аппарат. Мне нужно следить за всем этим и замечать, если что-то идет не так.
В ЦУП выпускница факультета компьютерного проектирования БГУИРа попала шесть лет назад. После получения диплома два года отработала на одном из столичных предприятий, а потом узнала о вакансии в «Геоинформационных системах» — здесь как раз набирали штат. Средняя зарплата ведущего инженера — около 1100 рублей «чистыми». Естественно, начисляются и премиальные, на них влияет количество проданных снимков, а также участие работников ЦУПа в научной работе.
«Не нужно бежать к соседу за кружкой»
Уже ведется разработка нового спутника под названием Российско-белорусский космический аппарат дистанционного зондирования земли (РБКА ДЗЗ). Как и в случае с БКА, создание платформы и вывод сателлита на орбиту будут произведены «Роскосмосом», Беларусь же создаст целевую аппаратуру. Рывок в технологическом отношении заметный — разрешение спутника будет меньше 1 метра.
— Сейчас проходит этап эскизного проектирования и согласования вида спутника, — рассказывает Владимир Юшкевич. — Он, конечно, будет намного тяжелее, чем БКА, соответственно, платформа от «Канопуса» уже не подойдет — для этого проекта будет разработана новая «основа».
Несмотря на хорошие показатели сохранности, срок эксплуатация БКА когда-то подойдет к концу, после чего он будет утилизирован.
— Конечно, мы получили огромный опыт и толчок для развития с началом проекта БКА, — резюмирует начальник ЦУПа. — Выражение «космическая держава» — не преувеличение, потому что у нас теперь появился целый сектор экономики, который занимается сферой космоса. Спутник потянул за собой развитие других областей. Мы освоили новые технологии в сельском хозяйстве, мелиорации. Да и банально — рабочие места создали. Ну и главное: теперь нам не нужно бежать к соседу за кружкой. Конечно, создать полноценный космический аппарат самостоятельно Беларусь все еще не в силах — у нас нет тех финансовых и технологических возможностей, которые для этого требуются. На формирование «школы» уходят десятки лет, поэтому без помощи России нам пока не обойтись. Но БКА — это первый и верный шаг для нашей страны.
Партнер проекта:
