Космос на скорости гигабита: российские студенты создают модем, который ускорит передачу данных малых спутников

Передача данных в космосе — задача, где скорость и энергоэффективность играют решающую роль. Сегодня инженеры и исследователи всё чаще обращают внимание на малые космические аппараты формата CubeSat. Эти мини-спутники дешевле в запуске и эксплуатации, но имеют ограничения по мощности и возможностям связи. В Санкт-Петербургском политехническом университете Петра Великого (СПбПУ) предложили решение, которое может изменить подход к обработке и передаче информации.

Фото: Generated by AI (DALL·E 3 by OpenAI) is licensed under Free for commercial use (OpenAI License)

Кубсат и модуль связи в космосе

Прорыв в области спутниковой связи

Учёные, аспиранты и студенты университета работают над модемом для CubeSat, который обеспечит скорость передачи данных не менее 1 Гб/с. Для сравнения: стандартные кубсаты обычно ограничиваются 200-300 Мбит/с.

"Основная идея нового модема состоит в применении новых сигнально-кодовых конструкций, позволяющих обеспечивать высокие скорости передачи в условиях ограниченного энергопотребления малых космических аппаратов", — пояснил доцент СПбПУ Сергей Завьялов.

По его словам, команда разработала технологию оптимальных сигналов, учитывающую специфику космических приёмопередающих модулей.

Зачем это нужно

Рост скорости связи позволит:

• быстрее загружать на Землю научные данные;
• повысить эффективность многоспутниковых группировок;
• расширить возможности точной навигации за счёт синхронизации времени наземных станций.

Особенно важен последний пункт для транспортных коридоров вроде Северного морского пути, где надёжность и точность сигналов критичны.

От теории к практике

На данный момент выполнено моделирование сигнально-кодовых конструкций и разработаны схемотехнические решения. Следующий шаг — создание прототипа высокоскоростного модема и его тестирование на орбите. Первые испытания пройдут в составе спутниковой группировки "Политех Юниверс", которая уже используется для радиотехнического мониторинга электромагнитной обстановки.

Сравнение: возможности связи у малых спутников

Ошибка → Последствие → Альтернатива

• Ошибка: Использовать старые схемы передачи данных на новых спутниках.
• Последствие: гигабайты информации теряются из-за коротких сеансов связи.
• Альтернатива: внедрение модема СПбПУ с поддержкой 1 Гб/с.
• Ошибка: Ориентироваться только на наземные станции.
• Последствие: ограниченное окно передачи, задержки.
• Альтернатива: синхронизация времени и распределённая сеть станций.

А что если…

Что будет, если новое решение внедрят массово? Орбитальные группировки станут эффективнее, а управление ими — надёжнее. Это позволит России к 2030 году приблизиться к цели — создать систему из более чем 600 малых космических аппаратов для мониторинга и связи.

Плюсы и минусы разработки

FAQ

Как выбрать CubeSat для исследований?

Зависит от задачи: для фото- и видеосъёмки нужны камеры, для мониторинга — датчики радиочастот.

Сколько стоит разработка малых спутников?

Стоимость зависит от функционала: от нескольких миллионов рублей за базовый вариант до десятков миллионов за специализированные миссии.

Что лучше: одиночный запуск или группировка?

Группировка эффективнее — она даёт постоянное покрытие и быструю передачу данных.

Мифы и правда

• Миф: Малые спутники не могут передавать большие объёмы информации.
• Правда: С новым модемом объёмы данных увеличатся в разы.
• Миф: CubeSat — игрушка для студентов.
• Правда: Это серьёзный инструмент науки и навигации, используемый по всему миру.

Исторический контекст

Формат CubeSat появился в конце 1990-х годов в университетских лабораториях США и Японии. Он задумывался как недорогой способ запускать спутники в образовательных целях. Сегодня же эти аппараты выполняют задачи связи, мониторинга климата, геолокации и даже межпланетных исследований.

Разработка СПбПУ показывает: даже самые компактные аппараты способны выйти на новый уровень. Высокоскоростной модем открывает путь к созданию мощной спутниковой группировки, где каждый кубсат станет полноценным узлом единой сети. Такой шаг сделает орбитальные проекты более доступными и позволит России укрепить позиции в области космических технологий.