Луиза-Франсуаза (luiza_fransuaza) wrote,
Луиза-Франсуаза
luiza_fransuaza

Category:
В качестве небольшого ликбеза на тему "Как проектируются простенькие спутники", я продолжаю рассказ о космической порграмме Колумбии.

После успешного запуска и, в дальнейшем, успешного завершения полёта пико-спутника "Свобода-1", университет имени Серхио Арболеды продолжил работу над своей частью колумбийской космической программы. Следующей задачей, поставленной перед университетом Комиссией, стало создание полноценного долгофункционирующего спутника дистанционного зондирования Земли, работа которого бы эффективно дополняла данные, получаемые по международным каналам. На данный момент работа над созданием нано-спутника на базе стандартного корпуса "3-Unit Cube-Sat" с рабочим названием "Свобода-2" ещё далека от окончания, однако проектирование и сборка ряда систем будущего колумбийского спутника ДЗЗ уже завершены.

Ответственные за разработку:

Фредди Диас, инженер-электроник, магистр наук, ответственный за оптические системы freddy.diaz@correo.usa.edu.co
Хорхе Солис, инженер-механик, магистр наук, ответственный за работу систем спутника jorje.soliz@correo.usa.edu.co
Кристиан Арбелаэс, младший научный сотрудник университета имени Серхио Арболеды cristian.arbelaez@correo.usa.edu.co


Общая схема нано-спутника "Свобода-2"

Характеристики спутника:
• Класс: нано-спутник
• Вес: 4 кг
• Стандарт: CubeSat
• Применение: дистанционное зондирование Земли
• Тип орбиты: низкая околоземная
• Высота над уровнем моря: 600 до 700 км
• Частоты диапазона: UHF / VHS / S

Основные подсистемы спутника:
Электропитание (EPS)
Система ориентации и контроля (ADCS)
Система температурного контроля(TCS)
Система управления и обработки данных (CDH)
Система связи с наземными станциями (COMM&ET)
Оптическая система (PYL)

Подсистемы спутника:

1. Система электропитания

Система электропитания рассчитана для обеспечения следующего потребления подсистем:


Основные характеристики солнечных батарей и аккумуляторов Свободы-2:
• Тип солнечных батарей: (UTJ) GaInp/GaAs/Ge
• Производитель: AzurSpace
• Эффективность: 30%
• Мощность: 1,2 Вт
• Масса: 2,6 гр
• Размеры: длина = 80 мм, ширина = 40 мм, площадь = 30,18 см*см


Размерные характеристики элемента солнечной батареи AzurSpace

Аккумуляторы:
• Тип: Li-Ion
• Производитель: Varta
• Напряжение: 3.7V
• Емкость: 1.2Ah
• Масса: 22 гр


Аккумуляторы Varta PoLiFlex

2. Система ориентации и контроля (ADCS)
Система ориентации и контроля (ADCS) "Свободы-2", как и любого другого космического аппарата - это система, ответственная за определение его местонахождения, а также удержания или изменения ориентации аппарата в соответствии с поставленными задачами. Для этого система получает данные с различных сенсоров: фотоэлементов, магнетометров, гироскопов и т.д. Контроль и управление ориентацией осуществляется с помощью маховиков и электромагнитные системы стабилизации ориентации.

В качестве основы ADCS для нано-спутника Свобода-2 был выбран готовый стандартный модуль MAI-100 производства Maryland Aerospace, который поддерживает стандарт CubeSat. В этот модуль входят:
• MAI-100 и внешний магнетометр
• Стандартный интерфейс для CubeSat
• Адаптер для работы с другими системами
• Место крепления дополнительной полезной нагрузки
• Программное обеспечение


Готовый модуль МАI-100 для наностпутников стандарта CubeSat

Как и у любого другого низкоорбитального спутника Земли, при управлении спутником "Свобода-2" необходимо учитывать "паразитные" воздействия, для нейтрализации которых и создан модуль MAI-100. Обычно такими воздействиями являются солнечная радиация и вспышки, колебания магнитного поля Земли, гравитационные воздействия, аэродинамическое сопротивление сверхмалой плотности - воздейсвтия, обуславливающие возникновения паразитных моментов силы, изменяющие ориентацию космических аппаратов. Магнитуда таких воздействий обычно лежить в пределах от 10 в -4й степени до 10 в -6й степени Н*м.
MAI -100 полностью занимает стандартную секцию CubeSat 100*100мм, что делает невозможным прокладку кабелей питания или связи через данную секцию. В связи с этим указанный модуль будет установлен в боковой секции спутника "Свобода-2".

Работа модуля зависит от получаемых данных с сенсоров спутника. Данные с каждого отдельного сенсора проходят через коммуникационную шину интерфейсного модуля и отправляются на контроллер ADCS. также, при запросе этих данных подсистемой C&DH, они параллельно могут быть отправлены по радио как часть общей спутниковой телеметрии.
Благодаря MAI-100 спутники получают возможновь достаточно точной пространственной ориентации, за счёт трёх независимых маховиков и трёх электромагнитных систем стабилизации ориентации. Модуль изначально оборудован магнетометром, имеется возможность дополнительно подключить солнечные сенсоры, которые используют данные о напряжении на разнесённых солнечных элементах. Точность MaI-100 составляет 1° при использовании базовых сенсоров. MAI -100 управляется через подсистему C&DH, и может передавать рабочую телеметрию (скорости маховиков, крутящие моменты электромагнитных систем, температуру и т.д.)

Рабочие параметры MAI-100:
Среднее время работы: 5 лет
• Точность: 1° при использовании только встроенных сенсоров
Максимальный момент импульса маховиков 1.1 мН*м*с
Максимальный крутящий момент маховиков 0.635 мН*м
Энергопотребление: среднее 1.5 W, максимальное <45 W, @+12 V
Диапазон рабочих температур: -40 - +80 °C
Вибрация (среднеквадратичная): >10 единиц ускорения свободного падения
Рабочее напряжение: 16 вольт (постоянный ток)

Разработчиками предусмотрено два рабочих режима системы ориентации и контроля: "режим камеры", когда спутник проводит фотосъёмку поверхности планеты и "режим антенны и батарей", в котором осуществляется связь с наземной станцией и ориентация спутника относительно Солнца для зарядки аккумуляторов. Переключение режимов системы ориентации и контроля осуществляется по командам наземной станции, обрабатываемым командным модулем - обработка команд системой ориентации не предусмотрена.
Tags: За передовую космонавтику!, листая новыя газеты
Subscribe

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 0 comments