СПбГУ вовлекает школьников в космические проекты

Работа с настоящим космическим аппаратом, которому предстоит отправиться на орбиту, стала частью стажировки для российских школьников, отобранных по итогам профориентационных мероприятий СПбГУ. Участники проекта «CubeSat СПбГУ‑300» посетили лабораторию МКА технологического партнёра Университета, ГК «Геоскан», познакомились с основами космических технологий и попробовали себя в задачах, решаемых на практике специалистами отрасли.

В рамках проекта «CubeSat СПбГУ‑300» на базе лабораторной экспериментальной площадки для школьников Образовательного ресурсного центра по направлению «Физика» Научного парка СПбГУ развивается лаборатория спутникостроения и Центр управления полётами для работы с малыми космическими аппаратами проекта Space‑π и университетским спутником. В 2025 году СПбГУ присоединился к сети наземных станций «СОНИКС» от ГК «Геоскан», установив приёмный комплекс получения для спутниковых данных, которые затем обрабатываются и передаются на общедоступный веб‑портал для желающих изучать основы спутниковой связи. Поддержку сети обеспечивает АНО «Развитие космического образования».

Проект «CubeSat СПбГУ‑300» реализуется в рамках научно‑образовательного проекта Space‑π программы «Дежурный по планете» Фонда содействия инновациям, направленного на создание орбитальной флотилии малых спутников формата CubeSat для объединения школьников, студентов, наставников и отечественных инновационных компаний, заинтересованных в космических технологиях и современной космонавтике. Работа ведётся при участии группы компаний «Геоскан» и «Радар ммс» и направлена на формирование у студентов и школьников компетенций в области современных космических технологий.

Образовательный спутник «CubeSat СПбГУ‑300» представляет собой наноспутник формата CubeSat (cube + satellite), соответствующий международному формату малых искусственных спутников Земли. Конструкция платформы в форме 3U состоит из трёх стандартизированных юнитов размером 10×10×10 см, в одном из которых размещён модуль управления спутником от ГК «Геоскан», включая бортовой компьютер, системы ориентации и связи в двух диапазонах. Диапазон ультракоротких волн (УКВ) используется для командной радиолинии: передачи полётных заданий, обновления или замены программного обеспечения, получения телеметрии систем спутника, а также для регулярной передачи сигнала маяка — короткого сообщения с текущими параметрами состояния аппарата. Второй канал в X‑диапазоне обеспечивает высокоскоростную передачу большого объёма научных данных, которые спутник накапливает, проводя измерения вне зоны радиовидимости наземных приёмных станций. За сутки он совершает около 16 витков, при этом лишь несколько раз пролетает над станцией в Санкт‑Петербурге и проводит не более четырёх коротких сеансов связи, отправляя собранную информацию. Электроснабжение обеспечивается солнечными панелями и аккумуляторами.

Запуск спутника планируется в качестве попутной полезной нагрузки на ракете‑носителе «Союз‑2» в конце 2026‑го — начале 2027 года. После вывода на нижнюю околоземную орбиту высотой 500‑600 километров аппарат может функционировать от двух до пяти лет.

Следующие два юнита спутниковой платформы предназначены для полезной нагрузки — научных измерительных систем. В первый юнит полезной нагрузки входят два магнитометра для исследования магнитного поля Земли и процессов в ионосфере: высокоточный магнитометр производства «Радар ммс» и учебный феррозондовый магнитометр, разработанный обучающимися Академической гимназии СПбГУ имени Д. К. Фаддеева под руководством преподавателей СПбГУ. Второй юнит полезной нагрузки занимает лазерный модуль для экспериментов в области оптической и квантовой связи, квантового распределения ключа, разработанный сотрудниками Ресурсного центра оптических и лазерных методов исследования вещества Научного парка СПбГУ под руководством заведующей лабораторией квантовой оптики СПбГУ Татьяны Голубевой. При пролёте над наземной станцией оптического приёма, создание которой в Университете запланировано в 2026–2027 годах, система ориентации и стабилизации спутника направит лазерное излучение спутника в сторону Земли для передачи модулированного сообщения в заданном программой испытаний режиме. Основная сложность связана с необходимостью высокой точности позиционирования лазера, однако современные системы ориентации, такие как солнечный и звездный датчики, позволяют эффективно решать эту задачу.

«Модуль космической квантовой коммуникации, разработанный СПбГУ в рамках проекта "CubeSat СПбГУ‑300″, позволит в условиях открытого космоса выполнить апробацию оптической схемы и принципов квантовой передачи информации, что отвечает глобальной задаче конфиденциальной передачи больших объёмов данных на сверхдальние расстояния с высокой скоростью и гарантированной защитой канала связи на основе законов квантовой физики. На наземном прототипе модуля в рамках разрабатываемой научно‑образовательной программы с 2025 года проводятся школьные занятия, вовлекающие учеников в мир современных и актуальных технологий квантовой коммуникации», — рассказал заместитель директора Образовательного ресурсного центра по направлению «Физика» Научного парка СПбГУ Алексей Смирнов.

Участники апрельской стажировки в ГК «Геоскан», показавшие лучшие результаты на летней и весенней школах по физике СПбГУ, в течение нескольких дней слушали теоретические лекции и выполняли практические задания. Ребята узнали, какие бывают спутники, из чего они состоят и как функционируют, познакомились с основами баллистики, работой наземных систем и принципами связи со спутником. Они общались с разработчиком электроники, а также с оператором спутников и инженером‑конструктором, опробовав себя в этих ролях. Создание макета проходило в условиях, приближенных к реальному производству: с инструктажем, работой в стерильной среде и распределением ролей внутри лабораторной группы. Будущие выпускники отмечают, что такой формат позволяет не просто познакомиться с космическими технологиями, а буквально «прикоснуться» к профессии и всерьёз задуматься о дальнейшем обучении в Университете.

«Во время сборки спутника нам всё подробно объяснили и показали, благодаря специалистам получилось разобраться даже в сложных технических моментах. Особенно запомнилась атмосфера: в лаборатории была идеальная чистота, как в операционной. И сама сборка: стало понятно, насколько это точная работа, где даже небольшая ошибка может привести к серьёзным последствиям. Мы также попробовали составлять команды для спутника и поняли, что даже получение одного снимка — это не просто нажать кнопку, а целый процесс с расчётами и планированием», — поделился Егор Платонов, участник стажировки, ученик лицея № 419 Петродворцового района Санкт‑Петербурга, планирующий поступать в СПбГУ.

Образовательная модель проекта наноспутника построена на принципе погружения: ученики не наблюдают со стороны, а участвуют в решении инженерных задач под руководством специалистов. В процессе они сталкиваются с трудностями и техническими ограничениями по массе, энергопотреблению, связи и надёжности, учатся принимать решения в реальных условиях. Такой формат позволяет перевести теоретические знания в прикладной опыт и сформировать компетенции, востребованные в отрасли.

Как отметил руководитель отдела проектов малых космических аппаратов ГК «Геоскан», член Санкт-Петербургской организации Федерации космонавтики России Александр Хохлов, принципиально важно, что участники проекта охватили полный цикл работ: «Мы стараемся сделать так, чтобы ребята прошли весь путь: от идеи и проекта малого космического аппарата на Земле до его функционирования на орбите, понимая, что спутник — это лишь часть системы, которая включает наземную инфраструктуру, управление и обработку данных, и только в этой связке он имеет смысл».

ГК «Геоскан» сотрудничает с СПбГУ по широкому спектру направлений: выполняет аэрофотосъёмку баз полевых практик для обновления карт, занимается разработкой заданий для олимпиад школьников и студентов, проводит мастер‑классы и практики для обучающихся, участвует в Днях карьеры.

К проекту привлекаются ученики Санкт‑Петербурга, Ленинградской области и других регионов РФ, участвующие в весенней, летней и осенней школах по физике, а также посещающие лабораторную площадку для школьников Образовательного ресурсного центра по направлению «Физика» Научного парка СПбГУ и выполняющие там научно‑исследовательские и инженерные проекты, с результатами которых впоследствии выступают на научных конференциях. Так, например, ученик Академической гимназии СПбГУ Илья Никулин со своим научно‑исследовательским проектом «Исследование оптической передачи информации в турбулентной атмосфере» стал призёром научно‑технической олимпиады «Старт в науку».

Спутниковый проект «CubeSat СПбГУ‑300» активизирует разработку новых образовательных программ и методик, связанных с космической тематикой в Университете. Ведётся работа по запуску факультативных курсов, циклов лекций и практических занятий для школьников и студентов по направлениям, связанным с основами космонавтики, созданием и эксплуатацией малых спутников, исследованием магнитосферы Земли и технологиями квантовой связи.

Источник.