"КП" продолжает публиковать интервью с молодыми учеными КПИ им. Игоря Сикорского, которые в составе научной группы под руководством Бориса Рассамакина разработали, изготовили и подготовили к космическому старту наноспутник "PolyITAN-НР-30".
Сегодня о своей работе рассказал корреспонденту газеты инженер по обеспечению теплового режима лаборатории тепловых труб и наноспутниковых технологий Константин Половинкин.
– Константин, как и когда вы связали свою жизнь с КПИ?
– Родился и до 2014 года жил в городе Северодонецк Луганской области. Когда в городе начались известные бурные события, вместе с родителями переехал в Киев. В Северодонецке успел окончить 9 классов средней школы, а 10-11 классы заканчивал уже в Киеве. В школе мне всегда нравились физика и математика. Еще в старших классах я стал понимать, что в любом окружающем процессе есть элементы физики и математики. Видимо, тогда и решил связать с этими предметами свою жизнь. Почему выбрал именно КПИ? Потому что знал, что это заведение является лидером технического образования в Украине. К тому же бывал не раз в кампусе университета, нравилось, как здесь все размещено, общался со студентами, и в конце концов пришел к выводу, что КПИ – именно то место, где я буду продолжать обучение, и что мое будущее именно здесь.
– Когда начали заниматься наноспутниковыми технологиями?
– В 2022 году окончил магистратуру УН ИАТЭ КПИ им. Игоря Сикорского по образовательной программе "Компьютерное моделирование в инженерной теплофизике". Проектами наноспутников начал заниматься еще на втором курсе бакалавриата в 2018 году, а темой моей магистерской диссертации был "PolyITAN-4-BIO". Мое основное место работы после окончания КПИ – предприятие "Киевинформ", где занимаю должность главного инженера программного обеспечения компьютеров. На кафедре атомной энергетики в лаборатории тепловых труб и наноспутниковых технологий я работаю по совместительству. В этом году планирую поступать в аспирантуру.
– Расскажите подробнее о своем участии в создании именно "PolyITAN-НР-30".
– Присоединился к выполнению задания по разработке теплового режима для "PolyITAN-НР-30" примерно год назад. Оно заключалось в обеспечении теплового режима наноспутника в течение всего периода его пребывания на околоземной орбите. Известно, что поверхности спутника во время его пребывания на орбите испытывают значительное знакоизменение тепловой нагрузки. Одна сторона наноспутника, ориентированная на Солнце, очень нагревается, а другая, которая повернута к Земле, охлаждается до отрицательных значений температуры. Такие колебания очень негативно влияют на материалы, электронику и на весь космический аппарат. И моя основная работа – компьютерное моделирование теплового состояния спутника. То есть, имея определенные данные, определенные материалы, ориентировочные конструктивные решения мы оптимизируем тепловое состояние таким образом, чтобы на орбите внутри аппарата сохранялся необходимый диапазон температур. Также мы тестируем подсистемы путем проведения компьютерного моделирования различных вариантов тепловой нагрузки на платы подсистем центрального компьютера, управление ориентацией и навигацией, электропитание, телеметрического и скоростного радиоканалов, корпус наноспутника, аккумуляторные и солнечные батареи и т.д. Скажем, при активной работе электроника генерирует определенное количество теплоты, и если ее не отводить или ее будет многовато, внутри значительно возрастет температура и электроника может выйти из строя. Без обеспечения рабочего теплового режима электронных компонентов аппаратуры наноспутника согласно требованиям к их температурному диапазону функционирования, электронная система, скорее всего, будет иметь малый период работы или вообще сразу выйдет из строя.
– А как происходит теплообмен в космическом пространстве?
– В космосе из-за отсутствия атмосферы, а соответственно – и конвекции, теплообмен происходит только за счет излучения. Для решения проблемы максимальной оптимизации теплообмена в "PolyITAN-НР-30" мы используем окрашенный в черный цвет радиатор, имеющий высокий коэффициент излучения. Именно с создания радиатора и началась моя работа над этим спутником. Сначала мы выбирали формат, то есть какой может быть оптимальная геометрия радиатора. Тестировали разные варианты конструкции и для каждого проводили компьютерное моделирование, чтобы определить наиболее эффективный. В результате, наш выбор остановился на радиаторе пирамидальной формы. Пришли к выводу, что создаваемый радиатор за счет его специфической формы не будет нагревать сам себя путем переоблучения, а будет отдавать максимальное количество теплоты в космическое пространство.
– Этот выбор был подкреплен соответствующими испытаниями?
– Конечно. Перед началом физических испытаний было проведено максимальное количество исследований с помощью компьютерного моделирования. И уже после того, как мы пришли к определенному выводу, мы собственными силами изготовили в нашей лаборатории этот радиатор, а к нему добавили также алюминиевую тепловую трубу (об этой трубе "КП" рассказывал в прошлом номере - ред. ). Конструкция была собрана, и в лаборатории термовакуумных испытаний КПИ с ее уникальным комплексом специализированных экспериментальных стендов мы провели ее физические испытания с имитацией влияния космического пространства. Для этого у нас есть имитатор теплового потока, термовакуумная камера с криоэкранами. Вообще мы всегда теоретические результаты подкрепляем физическими экспериментами, тем самым верифицируем результаты компьютерного моделирования и сравниваем, насколько эффективен наш выбор.
– Какие трудности возникают в работе и как вы их преодолеваете?
– В нашей лаборатории тепловых труб и наноспутниковых технологий (научный руководитель – Борис Рассамакин) мы периодически общаемся, обсуждаем задачи, ближайшие планы. После этого каждый для себя прорабатывает определенное направление, согласовывает с руководителем, коллегами. У меня смешанная форма работы – работаю на собственном компьютерном оборудовании, могу из дома, а при необходимости могу приезжать в КПИ. В процессе работы, конечно, не без труда: иногда моя расчетная модель может быть слишком сложной для моего ноутбука и приходится ее упрощать, оптимизировать. Конечно, чтобы это не повлияло на конечный результат.
– Участвуете ли в других проектах Космической программы КПИ им. Игоря Сикорского?
– Да, сейчас я работаю еще над двумя спутниками. Наноспутник "PolyITAN-3-ДЗЗ" разрабатывается для исследования природных ресурсов Украины. Его главная особенность – наличие камеры для выполнения снимков поверхности Земли, что применимо для выполнения широкого спектра задач. Второй наноспутник, "PolyITAN-4-ВИО", разрабатывается с целью проведения биологических исследований. Главная его конструктивная особенность – специально сконструированная герметичная биокапсула, в которой размещается корневой субстрат растения. В ходе исследований будет установлена степень влияния деградационных факторов космического пространства (микрогравитации и радиации) на развитие органических соединений (растений, микроорганизмов).
– В свои 24 года вы закончили университет, собираетесь учиться в аспирантуре, имеете значительные успехи в работе. Можете кратко ответить, что вам дало обучение в КПИ?
– КПИ научил меня учиться. Научил из множества информации выделять именно ту, которая необходима и актуальна, и использовать ее на практике.
– Есть ли у вас увлечения в свободное от работы время?
– Из-за занятости работой со свободным временем есть определенные трудности. Но я радуюсь, что могу связывать свою жизнь с теми проектами, над которыми работаю. Я счастливый человек, потому что занимаюсь делом, которое мне нравится.
Запуск PolyITAN-HP-30 уже сегодня!
PolyITAN-HP-30, находясь на орбите Земли в условиях микрогравитации, испытывает значительные температурные нагрузки.
В процессе разработки спутника ученые КПИ использовали компьютерное моделирование, чтобы определить его оптимальные рабочие температуры.
‼️ Будут запускать уже сегодня, 3 января 2023 года, в 16:55 по киевскому времени с мыса Канаверал (США).
🎥 Присоединяйтесь к прямой трансляции на КПИмедиа сегодня, 3 января, в 16:00.
https://youtu.be/UUrx0bdwWyM