Разработка космического аппарата сверхмалого класса для ведения фотофиксации поверхности Земли
- Авторы: Ивлев С.Д.1, Евсеев В.П.1, Старинова О.Л.1
-
Учреждения:
- Самарский национальный исследовательский университет
- Выпуск: Том 1 (2023)
- Страницы: 381-383
- Раздел: Электроника и радиоэлектроника
- URL: https://journals.eco-vector.com/osnk-sr2023/article/view/430252
- ID: 430252
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Обоснование. За последние десятилетия наноспутники формата CubeSat заняли большую нишу среди космических аппаратов. Начиная как примитивные спутники для образования и тестирования систем, сейчас CubeSat выполняют широкий спектр задач: научно-исследовательские, технические и проч., а также вышли за пределы низкой околоземной орбиты. Однако существует возможность создания еще более мелких аппаратов, предназначенных для более примитивных задач, которые были бы типовые, дешевые в запуске и просты в управлении. Главная идея проекта — разработка контейнера и стандарта спутника, предназначенного для запуска изнутри CubeSat.
Цели - разработать стандарт спутников TinySat, предназначенный для группового запуска и произвести спутник-прототип для тестового полета.
Методы. В рамках реализации проекта был разработан ряд шасси для спутников размерами 1tU, 2tU, 3tU (1tU = 48×48×50 мм), позволяющий разместить внутри набор бортовой электроники, и предназначенный для интеграции в пусковой контейнер размерами 1U CubeSat [1]. Фотография модели разделения материнского спутника и группы малых TinySat представлена на рис. 1.
Рис. 1. Моделирование разделения спутника
Для работы в условиях низкой околоземной орбиты был разработан модуль питания, управления и радиопередачи, выполненный в виде одной печатной платы высокой плотности (HDI), который предназначен для обеспечения работы служебных систем спутника. Он является базовым, обязательным и универсальным для всех спутников формата TinySat. Все дополнительные модули, бортовые платы устанавливаются выше в единый блок электроники, который впоследствии устанавливается внутрь шасси аппарата.
Рис. 2. Комплект бортовой аппаратуры и шасси для разработанного прототипа
В рамках работы над проектом помимо основной платы был разработан комплект (рис. 2) систем, предназначенный для реализации на базе данной платформы спутника, предназначенного для ведения фотофиксации поверхности Земли и передачи фотографий на Землю с разрешением до 5 Мп.
Отдельной частью работ по созданию платформы была разработка фотоэлектрических преобразователей, установленных на пяти гранях спутника и обеспечивающих работы в режиме малого потребления на всем протяжении полета, с возможностью включения систем, необходимых для получения и отправки на Землю фотографий. Данная система является комбинированной с системой магнитной стабилизации, которая предназначена для уменьшения угловой скорости и находится в данный момент в разработке.
В состав спутника входят следующие компоненты:
Компоненты наземной части:
В данный момент разработан и произведен набор бортовых систем для спутника, собран прототип (рис. 3) и идет разработка бортового программного обеспечения, предназначенного для первого космического запуска.
Рис. 3. Собранный прототип спутника без установленных боковых панелей
Результаты. В результате выполнения задач проекта был разработан стандарт TinySat, предусматривающий возможность группового запуска. Был разработан комплект бортовой аппаратуры, предназначенной для обеспечения функционирования спутника и ведения фотофиксации поверхности Земли с передачей фотографий на Землю. Был разработан комплект программного обеспечения как для всех бортовых систем, так и наземного комплекса для обработки и визуализации полетных данных.
Выводы. В результате работы над проектом был сделан вывод о перспективности формата сверхмалых спутников для определенного набора задач. В рамках данного стандарта возможно изготовить полноценный набор бортовых систем и обеспечить возможность интеграции блока полезной нагрузки.
Полный текст
Обоснование. За последние десятилетия наноспутники формата CubeSat заняли большую нишу среди космических аппаратов. Начиная как примитивные спутники для образования и тестирования систем, сейчас CubeSat выполняют широкий спектр задач: научно-исследовательские, технические и проч., а также вышли за пределы низкой околоземной орбиты. Однако существует возможность создания еще более мелких аппаратов, предназначенных для более примитивных задач, которые были бы типовые, дешевые в запуске и просты в управлении. Главная идея проекта — разработка контейнера и стандарта спутника, предназначенного для запуска изнутри CubeSat.
Цели - разработать стандарт спутников TinySat, предназначенный для группового запуска и произвести спутник-прототип для тестового полета.
Методы. В рамках реализации проекта был разработан ряд шасси для спутников размерами 1tU, 2tU, 3tU (1tU = 48×48×50 мм), позволяющий разместить внутри набор бортовой электроники, и предназначенный для интеграции в пусковой контейнер размерами 1U CubeSat [1]. Фотография модели разделения материнского спутника и группы малых TinySat представлена на рис. 1.
Рис. 1. Моделирование разделения спутника
Для работы в условиях низкой околоземной орбиты был разработан модуль питания, управления и радиопередачи, выполненный в виде одной печатной платы высокой плотности (HDI), который предназначен для обеспечения работы служебных систем спутника. Он является базовым, обязательным и универсальным для всех спутников формата TinySat. Все дополнительные модули, бортовые платы устанавливаются выше в единый блок электроники, который впоследствии устанавливается внутрь шасси аппарата.
Рис. 2. Комплект бортовой аппаратуры и шасси для разработанного прототипа
В рамках работы над проектом помимо основной платы был разработан комплект (рис. 2) систем, предназначенный для реализации на базе данной платформы спутника, предназначенного для ведения фотофиксации поверхности Земли и передачи фотографий на Землю с разрешением до 5 Мп.
Отдельной частью работ по созданию платформы была разработка фотоэлектрических преобразователей, установленных на пяти гранях спутника и обеспечивающих работы в режиме малого потребления на всем протяжении полета, с возможностью включения систем, необходимых для получения и отправки на Землю фотографий. Данная система является комбинированной с системой магнитной стабилизации, которая предназначена для уменьшения угловой скорости и находится в данный момент в разработке.
В состав спутника входят следующие компоненты:
Компоненты наземной части:
В данный момент разработан и произведен набор бортовых систем для спутника, собран прототип (рис. 3) и идет разработка бортового программного обеспечения, предназначенного для первого космического запуска.
Рис. 3. Собранный прототип спутника без установленных боковых панелей
Результаты. В результате выполнения задач проекта был разработан стандарт TinySat, предусматривающий возможность группового запуска. Был разработан комплект бортовой аппаратуры, предназначенной для обеспечения функционирования спутника и ведения фотофиксации поверхности Земли с передачей фотографий на Землю. Был разработан комплект программного обеспечения как для всех бортовых систем, так и наземного комплекса для обработки и визуализации полетных данных.
Выводы. В результате работы над проектом был сделан вывод о перспективности формата сверхмалых спутников для определенного набора задач. В рамках данного стандарта возможно изготовить полноценный набор бортовых систем и обеспечить возможность интеграции блока полезной нагрузки.
Об авторах
Сергей Дмитриевич Ивлев
Самарский национальный исследовательский университет
Автор, ответственный за переписку.
Email: serejaivlev@gmail.com
Виталий Павлович Евсеев
Самарский национальный исследовательский университет
Email: vivseev02@mail.ru
Ольга Леонардовна Старинова
Самарский национальный исследовательский университет
Email: starinova@ssau.ru
профессор, заведующий кафедрой Динамики полёта и систем управления
Россия, СамараСписок литературы
- Antunes A. DIY Satellite Platforms: Building a space-ready general base picosatellite for any mission. Make Community, 2012. 80 p.
- Разработка систем космических аппаратов / под ред. П. Фортескью, Дж. Старка, Г. Суинерда. Москва: Альпина PRO, 2022. 764 с.
Дополнительные файлы
