А.Н. Зайцев,
Институт космических исследований РАН, г.Москва

Введение: немного истории.

С началом космической эры радиолюбители стали ее полноправными участниками, наблюдая за космическими объектами, работая инженерами, конструкторами, ведя научные эксперименты, координируя работу многих специалистов. И сразу возникла идея запуска спутника для радиолюбителей, используя профессиональные возможности тех радиолюбителей, кто работал в области космической связи и запусков. Именно так 12 декабря 1961 года первый радиолюбительский спутник OSCAR-1 (Orbital Satellite Carrying Amateur Radio) был запущен попутно к основному запуску спутника Дискавери-36. Это был простейший аппарат, весом всего 4,5 кг, работал он от сухих батарей, имел передатчик на частоте 144,983 МГц мощностью всего 125 мВт, и передавал непрерывно азбукой Морзе "hi-hi". 570 радиолюбителей в 28 странах сумели принять его сигналы. Таким образом, OSCAR-1 повторил  в целом эксперимент на первом советском спутнике, запущенном в 1957 году. А далее конструкции  радиолюбительских спутников становились все сложнее и сложнее. И здесь радиолюбители продемонстрировали великолепные результаты: радиолюбители впервые  запустили на низкую орбиту голосовой ретранслятор (ОСКАР-3, 1965 г.), впервые показали возможность по эффекту Доплера определять координаты на Земле (ОСКАР-6, 1972 г.), впервые реализовали электронный почтовый ящик (store-and-forward) и режим цифровой пакетной связи по протоколу AX.25 (ОСКАР-11, 1984 г.). До сих пор радиолюбители выступают смелыми экспериментами, во многих случаях опережая профессионалов, хотя очевидно, что имя «радиолюбитель» на самом деле означает свойство увлеченного человека, который как правило является профессионалом.

В СССР разработки радиолюбительских спутников были начаты под эгидой ДОСААФ и в ряде учебных институтов, готовивших специалистов для космической индустрии. 26 октября 1978 года с космодрома Плесецк попутным запуском с аппаратом КОСМОС-1045 были запущены первые советские радиолюбительские спутники РС-1 и РС-2. В последующие годы была запущена целая серия спутников вплоть до РС-14 / OSCAR-21, сконструированного совместно советскими и немецкими радиолюбителями и запущенного 29 января 1991 года. В России, как и везде,  запуски любительских спутников проходят попутным образом на «общественных» началах или при использовании технологических пусков конверсионных ракет. В декабре 1994 года был запущен спутник РС-15 системой РОКОТ, в 2002 году спутник РС-21 (Колибри-2000) с борта корабля «Прогресс» после отделения от МКС. В настоящее время в России сохранился всего лишь один коллектив разработчиков радиолюбительских спутников в г. Калуге под руководством А. Папкова ( UA3XBU). Этот коллектив имеет опыт создания БРТК более 20 лет, практически участвовал во всех запусках спутников серии РС вплоть до последних пусков спутников «Колибри-2000» и «Можаец». В настоящий период это коллектив ведет работу совместно с профессионалами из СКБ КП, НПО Полет и другими организациями по спутникам «Чибис», «Университетский», «Можаец-4».  Кроме того, группа в Калуге выполняет роль центра управления управления спутниками. 

Как правило, все современные радиолюбительские спутники имеют на борту сложный комплекс электроники: бортовой компьютер, солнечные батареи, устройства ориентации и навигации, систему электронной почты, оптическую камеру и много дополнительных приборов исследовательского плана. Эксперименты радиолюбителей на спутниках ОСКАР стали прообразом таких коммерческих систем связи, как «Гонец», «Иридиум», «Глобалстар» и т. д. С 1961 года было запущено более 50 спутников серии ОСКАР и кроме того более 20 спутников серии РС в СССР и России. Сегодня, в 2004 году,  на орбитах вокруг Земли активно работают более двадцати радиолюбительских спутников, сделанных в разных странах. Подробная текущая информация обо всех радиолюбительских спутниках всегда есть на сайте общественной организации АМСАТ, см. www.amsat.org. В декабре 2002 года с космодрома Байконур конверсионной ракетой «Днепр-1» были попутно запущены сразу 5 радиолюбительских микроспутников, см. подробности в журнале «Новости космонавтики» № 2, 2003 год, сетевая версия http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/content/numbers/241/18.shtml. Очередной подобный пуск подготовлен на 29 июня 2004 года, где попутно с запуском французского исследовательского спутника «Деметр», ожидается запуск  нескольких радиолюбительских спутников, среди которых новый радиолюбительский микроспутник ОСКАР-Е весом всего лишь 10 кг, наноспутник CUBESat весом всего 1 кг, итальянский спутник UNISat-3.

Свойства радиолюбительских спутников. 

Современные радиолюбительские спутники имеют современную компьютерную систему, работают сразу на нескольких  радиолюбительских диапазонах аналоговыми и цифровыми сигналами, имеют полный комплект приборов и датчиков для контроля ориентации, бортового питания и всяких других дополнительных устройств, обеспечивающих работу спутника в космических условиях. В последние годы стало популярным ставить на спутник цифровые фотокамеры для съемки земной поверхности. Как правило, вес спутников составляет первые десятки килограмм, хотя есть пример радиолюбительского спутника OSCAR-40, весившего более 650 кг. Но этот спутник пока что единичный пример такого класса. Самым наглядным примером применения высоких технологий на радиолюбительских спутниках мы видим на примере спутника ОСКАР-Е. (см. http://www.amsat.org/amsat/sats/echo/index.html). Скорость передачи данных доведена до 78,6 кбит/сек, спутник может работать на 5 диапазонах (28, 144, 430, 1200, 2400 МГц) всеми видами аналоговых и цифровых сигналов, под спутник планируется большая программа  технических и образовательных экспериментов.

Очень интересным экспериментом в космосе стала работа радиолюбительских станций на пилотируемых объектах - станции МИР, на кораблях Шаттл и теперь на МКС. Как правило все космонавты имеют радиолюбительские позывные, и используют этот канал связи как для личного общения, так и для образовательных целей. В программе НАСА связь космонавтов со студентами и школьниками по радио оформлена в виде специальной образовательной программы ARISS (см. сайт http://ariss.gsfc.nasa.gov). К лету 2004 года более 200 школ Европы и США провели сеансы связи с МКС. Кроме прямой голосовой связи с космонавтами, станция на МКС имеет режим автоматической пакетной связи, что позволяет проводить уникальные эксперименты и образовательные программы. Один из таких экспериментов подготовили курсанты Академии ВМФ США (см. сайт http://web.usna.navy.mil/~bruninga/mirex.html). В самое ближайшее время в планах радиолюбителей организовать постоянное соединение с МКС по сети Интернет.

Следует напомнить, что сеть Интернет основана на протоколе TCP/IP, одним из разработчиков которого является известный радиолюбитель Фил Карн, KA9Q, сейчас являющийся ведущим экспертом фирмы QUALCOMM. До сих пор он продолжает изобретать новые виды связи и как радиолюбитель, и как профессионал, и его статьи по самым разным аспектам цифровой связи можно прочесть на его персональном сайте http://people.qualcomm.com/karn. Всем, кто заинтересовался пакетным любительским радио можно рекомендовать лучший сайт по этой теме – www.tapr.org,  где имеется самая подробная информация по пакетной связи и всем новым перспективным видам цифровой любительской связи, включая связь с шумоподобными сигналами и всевозможные цифровые моды связи. Опять таки здесь полезно сослаться на опыт профессора Д.Тэйлора из Принстона, лаурета Нобелевской премии по физике 1993 года за открытие новых свойств пульсаров. Его радиолюбительский позывной K1JT хорошо известен всем, кто проводит связи слабыми сигналами, в частности через Луну. Он разработал новый вид цифровой связи, так что даже при малой мощности передатчиков гигагерцового диапазона радиолюбители проводят связь через Луну. Подробности на сайте http://pulsar.princeton.edu/~joe/K1JT/.  Так что Луна стала вполне «радиолюбительским» спутником Земли. При чем среди радиолюбителей всерьез рассматриваются проекты доставки ретрансляторов на Луну и на Марс.

Координацией радиочастотных ресурсов для радиолюбительских спутников занимается Международный союз радиолюбителей (IARU, www.iaru.org/satellite/). В настоящее время поданы заявки на использование радиолюбительских частот более чем от 20 групп разработчиков микроспутников. В основном это университеты США, Европы и Японии. Интерес университетов к микроспутникам основан на том, что в последнее время микроспутники стали использоваться не только для радиолюбительской связи, но и в качестве учебных пособий. При  этом учебный процесс распадается на две фазы: первое - разработка и изготовление отдельных элементов микроспутников и целых спутников (см. Таблицу), что особенно важно для подготовки разработчиков космических систем. Второе – прием, обработка и анализ спутниковой информации, включая данные бортовых приборов и измерений параметров окружающей среды, что важно для подготовки исследователей в области космической физики. В качестве примера можно привести ссылку на работы в Римском Университете "La Sapienza" группы проф. Ф. Грациани над микроспутниками UNISAT (см. http://gauss.diaa.uniroma1.it/). В запуске 29 июня 2004 года на ракете Днепр с Байконура пойдет уже третий спутник этой группы, основной задачей которого будут измерения параметров окружающей среды и магнитного поля Земли.

  Большинство университетских проектов нацелены именно на два аспекта – наука и образование. При этом выход на освоение космических технологий проще всего организовать при  изготовлении микроспутников. Несомненным лидером использования спутников для образования является Университет Суррея в Англии. Небольшая группа радиолюбителей-сотрудников Университета собрала свой первый спутник UoSAT-1 (OSCAR-9), который был запущен 6 октября 1981 года. С тех пор в Суррее было подготовлено более 20 спутников и маленькая группа энтузиастов стала лучшей профессиональной командой по разработке, обучению и эксплуатации микроспутников, см. http://www.sstl.co.uk/index.php?loc=1 , или http://www.ee.surrey.ac.uk/SSC/. Сегодня Суррей подготовил большое число  специалистов для многих стран, в том числе для Чили, Кореи, Турции, Алжира и т.д. Все эти страны свой путь  в космос начали с обучения в Англии в Суррейском Университете и затем с запуска радиолюбительских спутников.

Шаги в будущее.

Из представленной здесь информации следует, что радиолюбительские спутники стали широко доступным способом освоения космических технологий как в развитых странах, так и в странах с ограниченными ресурсами. Благодаря радиолюбительским спутниками число стран, ведущих практическую деятельность своими средствами в космосе непрерывно растет. Кроме того, разработка радиолюбительских спутников обходится достаточно дешево, что не позволяют представителям космической индустрии в развитых странах непомерно завышать стоимость своих знаний и умений. С точки зрения развития образования – радиолюбительские спутники позволяют поднять качество подготовки специалистов, и дать возможность «непрофессионалам» участвовать в поиске новых технологические решений на уровне изобретений для космических экспериментов. Это уже было неоднократно доказано в предыдущие годы и будет еще много раз подтверждено. В России дело создания микроспутников тоже становиться все более доступным – после микроспутника Колибри-2000 (РС-21) в СКБ КП ИКИ начата работа над спутником Чибис, который будет совершеннее своего прототипа. Работы по спутнику Можаец-4 (РС-20) получили поддержку гражданских организаций и Министерства обороны РФ, см. подробности в Журнале «Новости космонавтики» № 1, 2003, версия в сети Интернет  http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/content/numbers/240/24.shtml. Работы над следующим спутником класса «Можаец» продолжаются, его запуск следующего спутника ожидается в 2005 году. Под 250-летний юбилей МГУ, который отмечают 25 января 2005 года,  готовится запуск микроспутника МГУ-250-Татьяна и микроспутника «Университетский» (см. http://cosmos.msu.ru). В 2005 году МВТУ им. Баумана отмечает свое 175-летие, которое также планируется отметить запуском студенческого микроспутника «Бауманец» (см. http://microsat.sm.bmstu.ru/pstruct.html).  

Отсюда следует простой вывод – мнение некоторых руководителей космической индустрии, что разработка и запуск радиолюбительских спутников дело несерьезное, дилетантское явно не выдерживает проверки жизнью. Как и во все времена – творчество изобретателей, людей отдающих своим увлечениям все свои силы дает замечательный результат – находятся силы, средства и люди, благодаря которым радиолюбительские спутники работают в космосе и их число неуклонно растет. 

О серьезном отношении к созданию микроспутниов, в том числе с использованием возможностей радиолюбительских организаций, заявили все ведущие космические агентства – НАСА, ЕКА, ФКА, НАСДА. Военные тоже присматриваются к широкому использованию микроспутников. Известно о программах программ ВВС США и агентства ДАПРА по микроспутникам, часть работ по котором передана американским университетам. В сети Интернет можно найти много информации по этим работам, см. например сайт по программе TechSat21: http://www.vs.afrl.af.mil/TechProgs/TechSat21/.

Особенно интересно ознакомиться на этом сайте с разделом «новые возможности микроспутников», где мотивированно просматривается переход от эволюции космических средств к революции во всех средствах освоения космического пространства.

Заключение.

Можно надеяться,  что в грядущей революции, которую несут новые средства микроэлектроники и высоких технологий, найдут применение навыки и знания радиолюбителей, которых можно найти во всех сферах интеллектуальных занятйи и профессий. Как пример применения радиолюбительских разработок в новых условиях можно сослаться на один из последних канадских проектов – канадский научный спутник MOST имеет телеметрию полностью на основе радиолюбительских разработок, ссылка на сайте http://wombat.astro.ubc.ca/MOST/index.html. Наш российский опыт последних лет также подтверждает, что радиолюбительские технологии вполне могут найти свое применение в проектах микроспутников, в первую очередь ориентированных на научные и образовательные задачи. Таковы мифы и таковы факты о радиолюбительских спутниках, а при скромном финансировании и наличии конверсионных запусков – вполне приемлемо сочетать профессионалов и любителей, которые готовы беззаветно служить идее изобретательства и науки, как ее сформулировал английский мыслитель Френсис Бэкон:  «Цель науки – быть полезною человечеству». Радиолюбительство как творческий процесс вот уже более ста лет привлекает огромное число энтузиастов, одним из ярких примеров этой деятельности являются работы общественных организаций по микроспутникам. Очевидно, что в ближайшее десятилетие этот процесс получит свое дальнейшее развитие и все большее число людей будут заниматься радиолюбительским спутниками. Таковы мифы и факты, критерием которых является реальная жизнь.