Стратосфера, простирающаяся от 11 до 55 километров над Землей, благодаря сходству условий с космосом стала удобной площадкой для научных экспериментов и технологических испытаний. Именно здесь компания «Стратонавтика» реализует проекты, которые востребованы как в России, так и за ее пределами ― от исследований в высоких широтах до кругосветных перелетов над Северным и Южным полярными кругами.
История успеха
Компания «Стратонавтика» возникла на основе лаборатории аэрокосмических исследований «Ближний космос» в партнерстве с компанией «Кефир». Лаборатория начала деятельность в области стратосферных запусков в 2011 году. С тех пор специалисты успешно провели свыше 200 полетов на высоту до 40 километров с последующей эвакуацией полезной нагрузки из района посадки. В 2019 году организация получила статус резидента «Сколково».
Основатель лаборатории и генеральный директор «Стратонавтики» ― Денис Ефремов. За его плечами ― более чем двадцатилетний опыт работы в аэрокосмической сфере. А начиналось все с одной авантюрной идеи.
Денис Ефремов и астроном Альберт Гарнелис загорелись идеей отправить оборудование в стратосферу. Ранее подобные запуски считались затратным и труднодоступным мероприятием, однако появление устойчивых к экстремальным условиям GPS-трекеров и камер GoPro сделало эту мечту осуществимой.
Молодые ученые разработали гондолу, оснастили ее камерами и специализированным контроллером, регистрирующим температуру, высоту и GPS-координаты, и запустили в стратосферу на высоту около 30 километров. После второго удачного запуска к основателям лаборатории стали обращаться научные сотрудники и рекламные агентства.
Сегодня «Стратонавтика» располагает уникальными технологическими решениями для стратосферных полетов, включая различные типы стратосферных платформ, системы дальней радиосвязи, системы управления полетом, оборудование для наполнения газом, мобильный пункт управления полетами с автоматизированной системой отслеживания стратостата, системы для сбора, передачи и отображения телеметрической информации, а также другое необходимое оборудование.
Мы разработали средство доставки грузов в стратосферу, смогли получить разрешение на использование воздушного пространства, создали новый рынок услуг. С нашей помощью проводят испытания космической техники, компонентов спутников в условиях приближенных к космическим. Мы помогали ученым, изучавшим серебристые облака, метеорологам, материаловедам, биологам.
У большинства космических туристов главная мечта ― увидеть Землю со стороны. При этом вид с высоты в 30 километров не сильно отличается от того, что открывается с орбиты, но стратосферное путешествие заметно безопаснее, комфортнее и доступнее. Поэтому лаборатория «Стратонавтика» разрабатывает такие туры, позволяя испытать эмоции и взглянуть на планету будто «из космоса».
Чем современные стратостаты отличаются от первых моделей 1930-х годов?
Современные стратостаты по сравнению с первыми моделями 1930-х годов представляют собой технологически продвинутые аппараты, которые отличаются по материалам, конструкции, системам управления и целям использования. Первые стратостаты, такие как «FNRS-1», использовались в основном для пилотируемых научных исследований и установления рекордов высоты. Это были огромные, наполненные водородом или гелием оболочки с прикрепленной снизу герметичной гондолой для экипажа.
Современные стратостаты изготавливают из более прочных и легких материалов, что позволяет им достигать больших высот и нести более тяжелую полезную нагрузку. В основном используют латекс, растягивающийся в десятки раз, или полиэтилен, способный удерживать гелий или водород месяцами, объясняет Денис Ефремов.
Конструкция также претерпела изменения: современные стратостаты часто имеют естественную форму, которую принимает оболочка под давлением газа, что повышает их аэродинамическую эффективность.
В отличие от первых стратостатов, управление которыми было ограничено, современные модели оснащены сложными системами управления, включая GPS-навигацию, автоматические системы сброса балласта и парашютные системы для безопасного возвращения полезной нагрузки на землю. Это позволяет точно контролировать траекторию полета и время пребывания на заданной высоте.
Безопасность экипажа
Безопасность экипажа в современных стратостатах — краеугольный камень стартапа. Подъем предлагает уникальные научные и коммерческие возможности. Поэтому он сопряжен с серьезными рисками, требующими комплексного подхода к проектированию и эксплуатации стратостатов.
По словам Дениса Ефремова, для пилотируемых полетов прорабатывается вариант полета в космических скафандрах, которые предназначены для условий космоса.
Один из главных факторов ― поддержание пригодной для жизни среды внутри герметичной капсулы. Это контроль давления, температуры, концентрации кислорода и углекислого газа, а также защита от вредного воздействия космической радиации. Системы жизнеобеспечения должны быть надежными, отказоустойчивыми и иметь резервные механизмы на случай непредвиденных ситуаций.
Важное значение имеет защита от экстремальной температуры. В стратосфере она может опускаться до −70 °C, что требует эффективной теплоизоляции и систем обогрева. С другой стороны, при воздействии солнечного излучения капсула может перегреваться, поэтому необходимо предусмотреть системы охлаждения и защиты от ультрафиолетового излучения.
Безопасность при подъеме и спуске также требует особого внимания. Стратостат должен иметь надежную систему, включающую парашюты и управляемые элементы для точной посадки в заданном районе.
Наконец, необходимо учитывать человеческий фактор. Экипаж проходит тщательную подготовку по выживанию в экстремальных условиях, управлению системами стратостата и действиям в чрезвычайных ситуациях. Психологическая устойчивость и способность сохранять спокойствие в стрессовых ситуациях имеют решающее значение для успешного и безопасного полета.
Как происходит полет?
Стратостат особого типа поднимает полезный груз со скоростью 5 м/с. По мере набора высоты из-за падения давления воздуха 2-метровая оболочка увеличивается. На высоте около 30 километров она достигает 10 метров, а затем происходит ее разрушение. После этого платформа с закрепленными на ней объектами начинает спуск.
Стратостаты способны достигать высоты до 50 километров (для сравнения: гражданская авиация использует высоту около 10 километров). Один стратостат может нести до 5 килограммов груза. На платформе размещают компьютер (разработка компании «Стратонавтика»), регистрирующий данные в течение всего полета, камера для фото- и видеофиксации, а также научное оборудование для проведения исследований.
В лаборатории уже разрабатывают комплекс стратосферных полетов на высоту до 30 километров.
Научные миссии
Научные запуски стали важной частью исследовательской деятельности человечества. Они позволяют изучать атмосферу Земли, космос и природные явления, недоступные для наземных наблюдений. Стартап «Стратонавтика» позволяет проводить следующие исследования:
Из стратосферы
- Магнитосферная / ионосферная физика и процессы в нейтральной средней атмосфере.
- Изучение арктической / антарктической атмосферы и ионосферы.
- Дистанционное изучение поверхности Земли и земных процессов.
- Изучение климата.
- Исследования из стратосферы.
- Стратосферная метеорология.
В стратосферу
- Влияние факторов космического пространства на земные физические процессы и материалы.
- Особенности работы в условиях вакуума, крайних температур и космической радиации.
- Изучение климата.
- Космические технологии.
Космос
- Космические объекты и их влияние на нашу планету.
- Космология и науки о зарождении жизни.
- Изучение космического пространства.
- Космическая погода, солнечная физика.
- Исследования космоса, астрономия.
Реализованные миссии
У стартапа есть три ключевые реализованные миссии.
«Серебристые облака»
- Заказчик: ИКИ РАН, ИФА РАН, шведский Институт космической физики.
- Цель: съемка редкого природного явления «Серебристые облака», возникающего на высоте 80 километров над поверхностью планеты.
- Нагрузка: три высокочувствительные камеры, установленные на платформу, обеспечивающую автоматическую стабилизацию, ориентацию и мягкую посадку.
«Солнечное затмение»
- Заказчик: компания Unilever.
- Цель: съемка полного солнечного затмения.
- Нагрузка: полносферическая камера и система спутниковой связи.
«Испытания полимеров»
- Заказчик: институт механики сплошных сред РАН.
- Цель: испытания образцов полимерных материалов в условиях, приближенных к космическим.
- Нагрузка: система нагрева образцов до температуры полимеризации и система сбора данных.
Сколько стоит полет?
Перспективы стратосферного туризма кажутся захватывающими, но сопряжены с рядом технических и экономических сложностей. Создание надежного и безопасного транспортного средства, способного регулярно доставлять пассажиров на высоту более 20 километров, требует значительных инвестиций в разработку и испытания.
Несмотря на трудности, интерес к стартапу растет.
Пока в мире не было сделано ни одного туристического полета в стратосферу. Озвучиваемые цены пока малорепрезентативны, но не менее нескольких миллионов рублей. Зато беспилотный полет предмета в стратосферу можно сделать за пару сотен тысяч рублей.
Запуск беспилотных аппаратов в стратосферу также представляет собой более доступный и экономичный способ исследования этой области. Такие аппараты могут использоваться для научных исследований, мониторинга погоды и трансляции зрелищных видео- и фотоматериалов.
Образовательная цель
Важнейшая задача стартапа ― пробудить интерес к инженерным профессиям. Компания «Стратонавтика» вдохновляет молодых людей выбирать карьеру инженеров-конструкторов космической техники или даже космонавтов.
Лаборатория ежегодно поддерживает ряд образовательных проектов в России, ориентированных как на школьников, так и на студентов. Среди партнеров ― МГУ, Сколковский институт науки и технологий и школы.
Каждый год мы проводим всероссийскую образовательную программу «Стратосферный спутник», отбирая со всей России 10 лучших команд. Мы отправляем им конструктор для сборки функциональной модели формата CubeSat и обеспечиваем подъем собранных детьми спутников в стратосферу.
Это позволяет не только ознакомиться с устройством современных малых космических аппаратов, но и протестировать собственные разработки в условиях, близких к космическим. Примеры задач, решаемых такими спутниками, охватывают дистанционное зондирование Земли, астрономические наблюдения, изучение атмосферы, биологические эксперименты и другие области.
