Разработка бортовой электроники наноспутника ArianeSat-ДЗЗ

全文:

Обоснование. В последние годы интенсифицируется процесс миниатюризации и уменьшения стоимости электроники. Помимо удешевления повседневных вещей этот процесс открывает новые возможности в областях, где традиционно применялись крупные системы и блоки управления. Одна из них — это производство малых космических аппаратов, в том числе наноспутников. Учитывая доступность электронных компонентов, уже сейчас возможно создавать наноспутники класса CubeSat весом в несколько килограммов, при этом разработка таких аппаратов намного дешевле крупных спутников, а вести ее можно в рамках как небольшой лаборатории, так и студенческими командами.

Цель — разработать набор бортовых систем наноспутника дистанционного зондирования Земли ArianeSat-ДЗЗ.

Методы. В рамках реализации проекта была разработана система энергопитания наноспутника. Отличительная особенность данной системы (рис. 1) — интеграция аккумуляторных батарей на одну плату с системой питания, что позволяет сэкономить место внутри аппарата за счет уменьшения толщины системы. Помимо накопления энергии, система питания обеспечивает балансировку блока аккумуляторов 2S2P, получение необходимых каналов питания 3,3 и 5 В, измерения тока на каждом из них и аварийное отключение каналов питания при превышении рабочего тока. Система питания поддерживает подключение нескольких каналов зарядки от солнечных панелей.

 

Рис. 1. Система энергопитания наноспутника

 

В качестве бортового компьютера планируется применять систему, состоящую из базовой платы и двух вычислительных модулей (рис. 2), выполненных в формате SO-DIMM. В качестве базовой платы планируется использовать открытый проект CubeSat dual-redundant flight computer [2] (Бортовой компьютер для CubeSat`а с двойным резервированием) и вычислительный модуль с расширенными графическими возможностями — разработанный на основе российского процессора 1892ВМ14Я (рис. 3).

 

Рис. 2. Архитектура и внешний вид базовой платы бортового компьютера

 

Рис. 3. Внешний вид вычислительного модуля

 

Для организации радиосвязи с центром управления планируется использовать уже готовый и протестированный открытый проект приемо-передатчика компании SpaceLab (рис. 4). Его главная особенность — полное двойное резервирование всех модулей, необходимых для передачи данных по радиоканалу. Рабочая частота 433 МГц, так как данный на данный частотный диапазон проще всего получить разрешение, мощность передатчика 1 Вт [1]. Данная система также отвечает за раскрытие антенн аппарата после выхода из пускового контейнера.

 

Рис. 4. Система радиосвязи

 

Помимо вышеуказанных систем в состав наноспутника должны выходить:

• система ориентации;
• антенная система;
• система определения положения.

Необходимые системы для фотокамеры:

• система сбора изображения;
• система цифровой обработки сигнала;
• система настройки фокуса камеры;
• защитная шторка;
• система хранения изображений и передачи на радиопередатчик.

Дополнительно:

• корпус;
• пусковой контейнер;
• приемная станция.

В настоящий момент ведутся работы по разработке вышеуказанных необходимых систем и по производству, наладке и тестированию уже разработанных.

Результаты. В рамках реализации проекта была произведена система энергопитания наноспутника, в данный момент ведется ее тестирование и проверка. Были также проработаны требования к другим бортовым системам, которые будут разработаны в будущем.

Выводы. В результате реализации проекта сделан вывод о возможности изготовления электроники наноспутника силами небольшой команды.

作者简介

Самарский национальный исследовательский университет

Email: serejaivlev@gmail.com

студент, группа 6204-090301D, институт информатики и кибернетики

俄罗斯联邦, Самара

Самарский национальный исследовательский университет

编辑信件的主要联系方式.
Email: starinova@ssau.ru

профессор, заведующий кафедрой динамики полета и систем управления

俄罗斯联邦, Самара

参考

补充文件