«Бесшовное цифровое небо»: как КНИТУ-КАИ создает спутник для объединения авиации, дронов и космоса
Казанский национальный исследовательский технический университет имени А.Н. Туполева-КАИ стал одним из победителей конкурсного отбора «Студенческие МКА» федерального проекта «Кадры для космоса» Минобрнауки России. Команда вуза разрабатывает малый космический аппарат формата CubeSat 3U с уникальной комбинированной полезной нагрузкой: приемником сигналов АЗН-В для отслеживания воздушного движения и приемо-передатчиком на основе сверхширокополосных сверхкоротких импульсов. Руководит проектом Артем Анатольевич Кузнецов – доктор технических наук, профессор, директор научно-образовательного центра «Космические системы и сервисы». Мы поговорили с ним о том, как космос поможет навести порядок в небе, зачем спутнику миниатюрная антенна и почему индустриальные партнеры активно включаются в студенческие проекты.
Современная космонавтика все чаще смотрит не на отдельные аппараты, а на создание единой бесшовной цифровой инфраструктуры. В эту парадигму вписывается и проект КНИТУ-КАИ, который объединяет беспилотные транспортные системы водного, наземного и воздушного базирования со спутниковыми группировками. Задача защищенного обмена информацией и идентификации объектов в таком пространстве становится критически важной.
«АЗН-В как элемент системы управления воздушным движением стал крайне популярным в пилотируемой авиации и имеет развитую наземную инфраструктуру. В связи с этим многие специалисты считают, что такие системы нужно ставить и на беспилотники, действующие в едином воздушном пространстве, – объясняет Артем Кузнецов. – Возможность принимать сигналы самолетных транспондеров в условиях отсутствия наземной инфраструктуры может быть эффективно решена группировкой низкоорбитальных аппаратов».
Вторая задача не менее амбициозна – построение защищенной командно-телеметрической линии передачи данных с использованием сверхширокополосных систем связи. Эти технологии уже показали свою эффективность в условиях действия средств радиоэлектронной борьбы, что делает их особенно актуальными для современных космических систем. Обе технологии известны и апробированы, но команде КНИТУ-КАИ предстоит адаптировать их под жесткие ограничения формата CubeSat 3U.
Инженерный вызов: уместить необъятное
Главная сложность проекта кроется в миниатюризации. Чтобы разместить модуль АЗН-В на малом спутнике, не заняв при этом весь полезный объем, приходится решать сложные инженерные задачи. Многие команды используют габаритные патч-антенны или вибраторы, требующие механизма раскрытия. Разработчики КНИТУ-КАИ пошли другим путем.
«Наша задача – разработать и изготовить миниатюрную патч-антенну, имеющую габариты не сильно больше стандартных модулей приема сигналов ГНСС», – подчеркивает Артем Анатольевич.
Еще один вызов связан с обеспечением электромагнитной совместимости. На борту крошечного аппарата должны мирно сосуществовать мощные импульсные передатчики СШП и чувствительный приемник АЗН-В на частоте 1090 МГц.
«Если говорить про излучение с антенн, для нас это не является столь критичным, так как частотные диапазоны и диаграммы направленности не пересекаются. Но мы все равно подстраховываемся, и в момент работы передатчика приемники блокируются. Более острая проблема – помехи по цепям питания, которые создаются передатчиком. В нашем случае мы устанавливаем дополнительные высокодобротные фильтры, чтобы отсечь их», – делится техническими деталями руководитель проекта.
От управления спутником до «цифрового неба»
Успешная реализация проекта невозможна без развития наземной инфраструктуры. В КНИТУ-КАИ в апреле был создан НОЦ «Космические системы и сервисы», на базе которого сейчас и реализуются проекты. Модернизация Центра управления полетами поддерживается программой «Приоритет 2030».
«Наличие собственной инфраструктуры позволит осуществлять не только прием данных с аппаратов, но и управление полезной нагрузкой через отдельный бортовой трансивер. Данная опция сейчас реализована на аппарате „КАИ-2“, который должен полететь в 2027 году, – рассказывает Артем Кузнецов. – Важным здесь является и взаимодействие с нашими партнерами в части совместного управления и приема данных, а также перспективные проекты по созданию космических сервисов в рамках архитектуры бесшовного цифрового неба».
Синхронизация команды через ДПО
В 2026 году деятельность университета по созданию малых космических аппаратов значительно масштабировалась: одновременно строятся три аппарата со сложными полезными нагрузками. Это потребовало привлечения специалистов с нескольких кафедр. Именно программа дополнительного профессионального образования позволила синхронизировать их работу в части специфики проектирования бортовой аппаратуры.
«Слушатели нашей программы – члены проектной команды, занимающиеся разработкой аппарата, студенты и преподаватели, проявившие интерес к данной тематике», – отмечает Кузнецов.
Ключевую роль в проекте играют индустриальные партнеры. Их наставники консультируют команду и проводят экспертизу, чего зачастую не хватает чисто вузовским коллективам.
«Здесь нам важны их высокая квалификация и опыт в разработке серийных изделий. В части образования эксперты предприятий также принимают активное участие: запланирована серия докладов на круглом столе в рамках международной научно-технической конференции, а отдельные теоретические материалы включены в реализуемую программу ДПО», – говорит Артем Анатольевич.
Что дает федеральный проект
По словам Артема Кузнецова, участие в федеральном проекте «Кадры для космоса» решает не только стратегические, но и вполне утилитарные задачи. Проект позволил собрать «под одной крышей» все ведущие вузы страны – как имеющие огромный опыт, так и делающие первые шаги.
«Не менее важна систематизация результатов. Анонсированная идея о создании единой федеральной базы знаний, в которой содержатся сведения о ведущих коллективах и их основных результатах, на мой взгляд, прекрасна. Также немаловажной стала высокая интеграция вуза с индустриальными партнерами, что позволило сфокусироваться на создании актуальных и востребованных технологий», – подчеркивает он.
Взгляд в будущее
После запуска и получения данных с орбиты проект не завершится. Принципиальным для КНИТУ-КАИ является доведение технических решений до высокого уровня готовности с перспективой их тиражируемости и коммерческого применения.
«Мы видим определенный интерес со стороны наших индустриальных партнеров в результатах эксплуатации аппарата с перспективой дальнейшей модернизации. Промежуточный результат здесь – это создание технологии, а его конечная цель – сервис на базе этой технологии, который объединит в себе не только разработанные решения, но и созданную инфраструктуру», – резюмирует Кузнецов.
«Мы видим определенный интерес со стороны наших индустриальных партнеров в результатах эксплуатации аппарата с перспективой дальнейшей модернизации. Промежуточный результат здесь – это создание технологии, а его конечная цель – сервис на базе этой технологии, который объединит в себе не только разработанные решения, но и созданную инфраструктуру», – резюмирует Кузнецов.
05.11.2026