Успешное развёртывание в космосе облака из ультрамалых спутников массой в несколько грамм каждый в очередной раз обозначило тенденцию к микроминиатюризации КА, всё ближе приближающуюся к своему естественному пределу. Каковы перспективы ультрамалых космических аппаратов? 20 апреля 2019 года в околоземном космическом пространстве с борта "кубсата" KickSat-2 была развёрнута группировка из 104 ультрамалых аппаратов, отнесенных к условной категории "фемтоспутников". "Фемто" - приставка, обозначающая безразмерный коэффициент "десять в минус пятнадцатой степени", используется в классификациях спутников как метафора крайней микроминиатюрности. Развёртывание группировки было многоэтапным: сначала тройной (3U) KickSat-2 был доставлен на МКС транспортным кораблём CRC-10, затем "кубсат" отделился от МКС, и уже впоследствии, по достижении высоты 325 км, вывел в космос 104 ультрамалых КА Sprite ("Chipsat"). Каждый из них представляет собой квадратную плату стороной около трёх с половиной сантиметров, толщиной в несколько миллиметров и массой в единицы грамм. На каждом таком спутнике размещены солнечная батарея, микроконтроллер управления (класса Arduino), радиопередатчик мощностью 10 мВт, целевая аппаратура (магнитометр, термометр, гироскоп, и т.д.). Спутник имеет примитивные, но функциональные антенны, позволяющие принимать его сигналы - простые кодированные сообщения длиной в несколько бит - на Земле с помощью любительской аппаратуры; сигналы передаются на частоте 437,240 МГц.
Проект KickSat был изначально предложен инициативной группой SSDS (Space Systems Design Studio) Корнэлльского университета (Г. Итака, штат Нью-Йорк, США). В настоящее время он реализуется под контролем NASA в рамках программы ElaNa, но с широким привлечением венчурного капитала через платформу Kickstarter. Согласно оценкам SSDS, совокупная стоимость общедоступных компонент спутника Sprite оценивается в скромные $50. При этом аппарат достаточно функционален, позволяет модифицировать бортовое ПО непосредственно на орбите. Более того - несмотря на полное отсутствие двигателей, Sprite в принципе способен маневрировать на орбите (в известных пределах, разумеется), что позволяет создавать из множества таких аппаратов облака и управлять их морфологией. Для создания облака из 100 КА достаточно одного носителя в формате "кубсат" 3U.
Каково целевое назначение столь миниатюрных космических аппаратов? Естественно, в первую очередь они нужны для проведения технологических экспериментов. Использование "фемтоспутников" в качестве индивидуальных спутников ДЗЗ представляется невероятным вследствие очевидных масс-габаритных, энергетических и апертурных ограничений. Теоретически, в крайне далёкой и туманной перспективе из них можно будет создавать сложные, распределённые в пространстве антенные комплексы - например - в целях дистанционного зондирования Земли.
Вместе с тем, "фемтоспутники" можно использовать для решения значимых научных и прикладных задач уже сейчас. Так, они позволяют визуализировать процессы, происходящие в околоземном пространстве, и действующие на тела силы с непредставимыми ранее пространственным и временным разрешениями - подобно тому, как с помощью железных опилок можно визуализировать магнитное поле. С их помощью, например, становится возможным изучение флуктуаций гравитационного поля Земли или плотности верхних слоёв атмосферы, и т.д. Более интересной и реалистичной перспективой является использование "фемтоспутников" в качестве противоспутникового оружия или блокирования определённых орбит посредством формирования облаков заданной и управляемой конфигурации.
Можно сказать, что "фемтоспутники", несмотря на свою видимую простоту, простыми игрушками не являются и способны преподнести многочисленные сюрпризы уже в недалёком будущем.
Внешний вид "фемтоспутника" Sprite и его функциональные компоненты. На заставке: руководитель проекта Закария Манчестер и спутник KickSat-2. Изображения: проект KickSat