"КП" продовжує публікувати інтерв'ю з молодими науковцями КПІ ім. Ігоря Сікорського, які у складі наукової групи під керівництвом Бориса Рассамакіна розробили, виготовили і підготували до космічного старту наносупутник "PolyITAN-НР-30".
Сьогодні про свою роботу розповів кореспондентові газети інженер із забезпечення теплового режиму лабораторії теплових труб та наносупутникових технологій Костянтин Половинкін.
– Костянтине, як і коли ви пов'язали своє життя з КПІ?
– Народився і до 2014 року жив в місті Сєвєродонецьк Луганської області. Коли в місті почалися відомі буремні події, разом з батьками переїхав до Києва. У Сєвєродонецьку встиг закінчити 9 класів середньої школи, а 10-11 класи закінчував уже в Києві. У школі мені завжди подобалися фізика і математика. Ще в старших класах я почав усвідомлювати, що у будь-якому навколишньому процесі є елементи фізики і математики. Мабуть, тоді і вирішив пов'язати з цими предметами своє життя. Чому вибрав саме КПІ? Бо вже знав, що цей заклад є лідером технічної освіти в Україні. До того ж, бував не один раз у кампусі університету, подобалось, як тут все розміщено, спілкувався зі студентами, і врешті-решт дійшов висновку, що КПІ – саме те місце, де я буду продовжувати навчання, і що моє майбутнє саме тут.
– Коли почали займатися наносупутниковими технологіями?
– У 2022 році закінчив магістратуру НН ІАТЕ КПІ ім. Ігоря Сікорського за освітньою програмою "Комп'ютерне моделювання в інженерній теплофізиці". Проєктами наносупутників почав займатися ще на другому курсі бакалаврату у 2018 році, а темою моєї магістерської дисертації був "PolyITAN-4-BIO". Моє основне місце роботи після закінчення КПІ – підприємство "Київінформ", де обіймаю посаду головного інженера програмного забезпечення комп'ютерів. На кафедрі атомної енергетики в лабораторії теплових труб та наносупутникових технологій я працюю за сумісництвом. У цьому році планую вступати до аспірантури.
– Розкажіть детальніше про свою участь у створенні саме "PolyITAN-НР-30".
– Долучився до виконання завдання з розробки теплового режиму для "PolyITAN-НР-30" приблизно рік тому. Воно полягало в забезпеченні теплового режиму наносупутника впродовж усього періоду його перебування на навколоземній орбіті. Відомо, що поверхні супутника під час його перебування на орбіті зазнають значного знакозмінного теплового навантаження. Один бік наносупутника, який зорієнтований на Сонце, дуже нагрівається, а другий, який повернутий до Землі, охолоджується до від'ємних значень температури. Такі коливання надзвичайно негативно впливають на матеріали, електроніку і на весь космічний апарат. І моя основна робота – це комп'ютерне моделювання теплового стану супутника. Тобто, маючи певні дані, певні матеріали, орієнтовні конструктивні рішення, ми оптимізуємо тепловий стан таким чином, щоб на орбіті всередині апарата зберігався необхідний діапазон температур. Також ми тестуємо підсистеми шляхом проведення комп'ютерного моделювання різних варіантів теплового навантаження на плати підсистем центрального комп'ютера, управління орієнтацією та навігацією, електроживлення, телеметричного та швидкісного радіоканалів, корпус наносупутника, акумуляторні та сонячні батареї тощо. Скажімо, за активної роботи електроніка генерує певну кількість теплоти, і якщо її не відводити або її буде забагато, всередині значно зросте температура і електроніка може вийти з ладу. Без забезпечення робочого теплового режиму електронних компонентів апаратури наносупутника згідно з вимогами до їхнього температурного діапазону функціонування, електронна система найімовірніше матиме малий період роботи або взагалі відразу вийде з ладу.
– А як відбувається теплообмін у космічному просторі?
– У космосі через відсутність атмосфери, а відповідно – і конвекції, теплообмін відбувається лише за рахунок випромінювання. Для вирішення проблеми максимальної оптимізації теплообміну у "PolyITAN-НР-30" ми використовуємо пофарбований в чорний колір радіатор, який має високий коефіцієнт випромінювання. Саме зі створення радіатора і почалася моя робота над цим супутником. Спочатку ми обирали формат, тобто якою може бути оптимальна геометрія радіатора. Тестували різні варіанти конструкції і для кожного проводили комп'ютерне моделювання, щоб визначити найбільш ефективний. В результаті наш вибір зупинився на радіаторі пірамідальної форми. Дійшли висновку, що створюваний радіатор за рахунок його специфічної форми не буде нагрівати сам себе шляхом переопромінення, а віддаватиме максимальну кількість теплоти в космічний простір.
– Цей вибір було підкріплено відповідними випробуваннями?
– Звичайно. Перед початком фізичних випробувань було проведено максимальну кількість досліджень саме за допомогою комп'ютерного моделювання. І вже після того, як ми дійшли певного висновку, ми власними силами виготовили в нашій лабораторії цей радіатор, а до нього додали також алюмінієву теплову трубу (про цю трубу "КП" розповідав у минулому номері – ред.). Конструкцію було зібрано, і в лабораторії термовакуумних випробувань КПІ з її унікальним комплексом спеціалізованих експериментальних стендів ми провели її фізичні випробування з імітацією впливу космічного простору. Для цього у нас є імітатор теплового потоку, термовакуумна камера з кріоекранами. Взагалі ми завжди теоретичні результати підкріплюємо фізичними експериментами, тим самим верифікуємо результати комп'ютерного моделювання і порівнюємо, наскільки ефективним є наш вибір.
– Які труднощі виникають у роботі, і як ви їх долаєте?
– У нашій лабораторії теплових труб та наносупутникових технологій (науковий керівник – Борис Рассамакін) ми періодично спілкуємося, обговорюємо завдання, найближчі плани. Після цього кожний для себе пропрацьовує певний напрям, погоджує з керівником, колегами. У мене змішана форма роботи – працюю на власному комп'ютерному обладнанні, можу з дому, а за необхідності можу приїжджати до КПІ. У процесі роботи, звичайно, не без труднощів: часом моя розрахункова модель може бути надто складною для мого ноутбука і доводиться її спрощувати, оптимізувати. Звичайно ж, щоб це не вплинуло на кінцевий результат.
– Чи берете участь в інших проєктах Космічної програми КПІ ім. Ігоря Сікорського?
– Так, нині я працюю ще над двома супутниками. Наносупутник "PolyITAN-3-ДЗЗ" розробляється для дослідження природних ресурсів України. Його головна особливість – наявність камери для виконання знімків поверхні Землі, що може бути застосовано для виконання широкого спектру завдань. Другий наносупутник, "PolyITAN-4-ВІО", розробляється з метою проведення біологічних досліджень. Головна його конструктивна особливість – спеціально сконструйована герметична біокапсула, в якій розміщується кореневий субстрат рослини. У ході досліджень буде встановлено ступінь впливу деградаційних факторів космічного простору (мікрогравітації та радіації) на розвиток органічних сполук (рослин, мікроорганізмів).
– У свої 24 роки ви закінчили університет, збираєтесь навчатися в аспірантурі, маєте вагомі успіхи в роботі. Можете коротко відповісти, що вам дало навчання в КПІ?
– КПІ навчив мене навчатися. Навчив з безлічі інформації виокремлювати саме ту, яка є необхідною та актуальною, і використовувати її на практиці.
– Чи маєте якісь захоплення у вільний від роботи час?
– Через зайнятість роботою з вільним часом є певні труднощі. Але я радію, що можу пов'язувати своє життя з тими проєктами, над якими працюю. Я щаслива людина, бо займаюсь справою, що мені подобається.
Запуск PolyITAN-HP-30 уже сьогодні!
PolyITAN-HP-30, перебуваючи на орбіті Землі в умовах мікрогравітації, зазнає значних температурних навантажень.
У процесі розроблення супутника науковці КПІ використовували компʼютерне моделювання, щоб визначити його оптимальні робочі температури.
‼️ Запускатимуть уже сьогодні, 3 січня 2023 року, о 16:55 за київським часом з мису Канаверал (США).
🎥 Долучайтеся до прямої трансляції на КПІмедіа сьогодні, 3 січня, о 16:00.