Андрей Суворов

В детстве я мечтал полететь в космос. Но ещё до того, как я закончил школу, я понял, что сам в космос вряд ли смогу полететь - уж очень жёсткие требования к космонавтам. Ну, тогда, может быть, я буду строить космическую технику. И я засобирался в "бауманку". Но меня убедили, что МФТИ - круче, и поступать мне правильнее именно туда. О выборе я ни разу не пожалел, но к космической технике так и не прикоснулся, потому что поступил на факультет радиотехники и кибернетики.

Возврат к этой мечте произошёл в начале 2000-х, но организационно не оформился. Лишь только в 2014 году вдруг возникли перспективы, тогда казавшиеся вполне реальными, и воплотившиеся в виде фирмы "Лин Индастриал". Тогда я нарочно отмежевался от конструкции ракеты и двигателя, и занялся разработкой системы управления для сверхмалой ракеты-носителя. Примерно 10 месяцев мы работали, используя грант Сколково и деньги нескольких частных инвесторов. Мы рассчитывали получить грант следующего этапа и добиться настоящего результата, изготовить лётное "железо". Но Сколкову мы оказались не нужны. Я ушёл из Лин Индастриал и продолжил разработку уже самостоятельно, в качестве хобби.

Цель разработки - построить и испытать систему управления, пригодную для космических ракет сверхмалого размера. Сверхмалого - это как японская SS-520-5 и меньше. А, значит, и сама система управления должна быть очень маленькой и по весу, и по размеру, и по энергопотреблению. Система управления SS-520-5 была радиокомандной, то есть, несамостоятельной, а наводимой с Земли, причём радиолокатор рядом с местом старта решает проблему вычисления точного положения ракеты. Мне хотелось сделать систему автономной, поскольку я не мог рассчитывать на обширный наземный комплекс, имеющийся у любой космической державы. Поэтому ракета должна была сама ориентироваться в пространстве и сама решать, когда включать верхние ступени, чтобы выйти на орбиту. Так работали боевые ракеты - МБР, и некоторые космические носители.

Кроме того, система управления должна быть дешёвой, насколько это вообще возможно - поскольку маленькая ракета не может оправдать использование дорогой. Поэтому в ней не могут применяться микросхемы и другие детали с "космической приёмкой". Только те, что можно купить, притом, недорого. Вопрос лишь в том, где граница между "дорого" и "недорого". Я решил, что волоконно-оптические гироскопы - это "дорого", а копать надо в направлении MEMS гироскопов. В начале 2000х они были недостаточно точны, чтобы долететь на них до космоса, точнее, чтобы выйти на орбиту, хоть какую-нибудь - им требовалась помощь других датчиков.

Тогда мне казалось, что вариант, требующий минимального труда и времени, это простой солнечный датчик на базе микросхемы для оптической мыши - такой сенсор даёт небольшое изображение, обычно около 16х16 пикселей, и, прицелившись им в центр Солнца, можно убрать угловые ошибки по двум из трёх осей. Самый выгодный вариант - когда Солнце находится на продолжении продольной оси ракеты, тогда, прицелившись таким образом, можно убрать ошибки и по рысканию, и по тангажу (но по крену ошибка остаётся неизменной).

Я начал эксперименты с 8-битным микроконтроллером ATMega, тогда мне казалось, что для реализации простейшего закона управления "а-ля Фау-2" его возможностей вполне хватит. Возможно, так оно и есть, но, по мере роста "хотелок" я перешёл на ARM7TDMI. Это уже 32-разрядный микроконтроллер, но ещё без плавающей арифметики, её пришлось бы организовывать программно. Почему я остановился на этом ядре - потому что, в какой-то момент, во время работы в Лин Индастриал мне пообещали "пару-тройку, может, пяток" микросхем с таким ядром в RadHard исполнении.

Марка MEMS гироскопов в процессе "подращивания собачки в пути" тоже несколько раз менялась. Сейчас я работаю с ADIS16460 производства фирмы Analog Devices. Один экземпляр этого датчика мне удалось выпросить "нахаляву" у AD под проект, от которого вскоре фирма L-Card, где я тогда работал, отказалась, а второй пришлось купить за свои кровные (хоть и со скидкой). Два экземпляра минимум требуются для обеспечения надёжности (если эта система управления вправду полетит в космос, она будет двухканальной, с двумя самостоятельными процессорами и комплектами основных датчиков). Но пока я работаю с одним таким каналом, а второй гироскоп используется для проверки получаемых выводов - если мне кажется, что я что-то "нащупал", это нужно проверить на втором экземпляре, иначе это не научное исследование :)

До лета 2019 года система управления существовала только в виде макетной платы, на которой все детали соединены проводом МГТФ. Затем я разработал печатную плату, заказал её у китайцев, собрал, нашёл косяки, заказал ещё одну, и сейчас имею одну макетную, одну на плате ревизии 0.1 и одну на плате ревизии 0.3. По моему ЖЖ разбросаны фотки различных опытов с макетным вариантом системы управления. Вот список этих ссылок, дополненный 19 февраля 2020 года:

Плата на шпангоуте, отпечатанном на 3D-принтере https://users.livejournal.com/suvorow-/400366.html
Измерения по другой оси https://users.livejournal.com/suvorow-/391251.html
На вращающемся столе стоит уже система на печатке https://users.livejournal.com/suvorow-/389557.html
Начало сборки на печатной плате https://users.livejournal.com/suvorow-/384907.html
Вариация Аллана https://users.livejournal.com/suvorow-/368227.html
Виброиспытания https://users.livejournal.com/suvorow-/363366.html
Вращающийся стол с моторным приводом https://users.livejournal.com/suvorow-/347968.html
Паразитные связи https://users.livejournal.com/suvorow-/341280.html
Измерение вращения Земли https://users.livejournal.com/suvorow-/332482.html
Приехал гироскоп ADIS16460 https://users.livejournal.com/suvorow-/309974.html
Двухкоординатный качающийся стол с гироскопами ADIS16300 и AIDS16251 - наверно, самый ранний вид:
https://users.livejournal.com/suvorow-/260177.html

Это, конечно, не все записи в ЖЖ про систему управления, собраны только записи с картинками.

Моя первая (и, похоже, последняя) статья в рецензируемом журнале лежала по ссылке
http://tssonline.ru/articles2/sputnik/problema-sozdaniya-sistemy-upravleniya-rakety-kosmicheskogo-naznacheniya-sverhmaloy-razmernosti-na-baze-mems-giroskopov
К сожалению, html архив статей у них более недоступен, а флэш-вариант, хоть и работает, но в большинстве новых браузеров заблокирован. Может, починят потом...

Поскольку с августа 2016 года я более не работаю в "Лин Индастриал", то дальше мне приходится рассчитывать только на свои собственные средства. Не могу сказать, что я такая уж "надежда и опора" частной космонавтики в России, но, насколько мне известно, все стартапы и "не очень стартапы", типа "Космокурса", сосредоточились на двигателях и конструкции ракеты, рассчитывая, видимо, систему управления использовать готовую. Мне кажется, что неправильно недооценивать роль системы управления. Но пока из них никто ко мне не пришёл, и не предложил сотрудничество. Мне кажется - зря, но, подождём, увидим.

Ибо при работе в одиночку шансов на то, что работа увенчается успешным полётом, близки к нулю, так как никто из нас не Безос. Как-то в начале нулевых я сказал соратникам, что мы не ракету пытаемся построить, а действующую модель ракетной промышленности, и это за более чем 15 лет нисколько не изменилось - "большая" ракетная промышленность, несмотря на явно видимый в ней кризис, не хочет заботиться о "малой". Поэтому я обращаюсь к вам, посетители этого блога, если вы хотите, то можете поучаствовать в финансировании моего личного НИОКР под названием "Комбинированная астроинерциальная система управления ракеты космического назначения сверхмалой размерности".

Пожертвования принимаются на яндекс-кошелёк.
https://money.yandex.ru/to/410018399832632

PayPal у меня привязан к адресу suvorow1@mail.ru

Впервые этот пост появился в моём журнале 13 июня 2019 года, но я сменил дату на сегодняшнюю после обновления списка картинок.