CubeSat

22.02.2012 Тема: CubeSat

CubeSat Токийского университета (u-tokyo.ac.jp)
CubeSat Токийского университета (u-tokyo.ac.jp)

Одной из причин высокой стоимости космических аппаратов является необходимость их разработки для реализации поставленных научных целей. Такой подход позволяет создавать специализированные, высокоэффективные аппараты, оснащенные дорогостоящим оборудованием и способные полностью выполнить летное задание. Концепция формаций спутников позволяет снизить затраты за счет распределения информационной нагрузки между несколькими аппаратами, сделав каждый из них проще и дешевле, а главное, введя возможность замены вышедших из строя элементов. Еще больше снизить стоимость проекта, а также существенно сократить время его разработки может использование стандартизированных спутниковых платформ. Стандартизация и, как следствие, массовое производство неизбежно приводит к снижению стоимости продукта, но в космической отрасли такой подход в течение долгого времени был невозможен из-за специфики решаемых задач и необходимости в сложном оборудовании. В настоящее время задачи, решаемые большинством космических аппаратов стали рутинными, а развитие микроэлектроники и других областей технологии вывело массовую продукцию на столь высокий уровень, что ее можно использовать на космических аппаратах. В результате стоимость одного спутника и время его разработки уменьшаются очень сильно, что позволяет проводить большее число запусков в сжатые сроки. Однако стоит заметить, что такой подход предпочтителен на малых (нано- и пикоспутниках), так как отказ оборудования приведет к потере небольшого дешевого аппарата, который может быть легко заменен. В данный момент такой подход успешно реализуется и активно развивается с использованием наноспутниковой платформы CubeSat (кубсат).

Платформа для трех аппаратов с развертываемыми солнечными панелями, разработанная Делфтским техническим университетом (tudelft.nl)
Платформа для трех аппаратов с развертываемыми солнечными панелями, разработанная Делфтским техническим университетом (tudelft.nl)
Наноспутник кубсат имеет размеры 10x10x10 см (если на нем не установлены дополнительные солнечные панели) и массу до 1 кг (иногда эта масса превышается). Главная особенность кубсата, отличающая его от других наноспутников – проработанная спецификация, позволяющая добиться высокой степени стандартизации. Одним из важных требований является монолитность структуры. CubeSat не может содержать отделяемых частей, это направлено на борьбу с космическим мусором. На борту аппарата нельзя устанавливать взрывные устройства или резервуары со взрывоопасными веществами, а также баки под давлением более 1.2 атмосфер. Хотя это ограничивает спектр возможной аппаратуры (в первую очередь, двигательных установок), но зато создает возможность запуска аппаратов с борта Международной космической станции. Такая схема запуска представляется перспективной в свете простоты изготовления аппаратов и развивающейся технологии создания формаций спутников. Используя МКС как базу для хранения и запуска кубсатов, можно значительно повысить оперативность формирования и пополнения формаций или группировок спутников на низких околоземных орбитах, моментально заменяя вышедший из строя аппарат. Использование МКС открывает дополнительные возможности по тестированию оборудования. Условия на борту станции совпадают с орбитальными, за исключением воздействия излучения, поэтому многие аппаратные и программные решения могут быть протестированы на борту. Такая схема представляется удобной из-за использования на кубсатах массовых продуктов, не предназначенных для использования космосе. Их предварительное тестирование на борту МКС позволит сократить расходы на разработку, так как можно детально изучить поведение системы, не теряя при этом аппарат, хотя реальные летные испытания одиночного аппарата перед разработкой формации (или для тестирования отдельных компонентов) также оправданы. Таким образом, использование МКС для запуска и тестирования кубсатов может одновременно понизить стоимость разработки аппаратов или их формаций, повысить оперативность восстановления формации в случае потери части аппаратов и значительно обогатить программу научных экспериментов на борту МКС.

Структура кубсата регламентирована для возможности использования стандартизированной платформы для их запуска. Точные размеры кубсата должны составлять 100x100x113.5 мм, с ошибкой не более 0.1 мм. На корпусе устанавливаются специальные полозья, предназначенные для надежной фиксации внутри пусковой платформы. Платформа в первую очередь призвана оградить ракету-носитель и другую запускаемую полезную нагрузку в случае сбоя в работе установленного внутри платформы кубсата. Такие меры предосторожности необходимы, так как кубсаты запускаются обычно в качестве дополнительной нагрузки совместно с крупным (или несколькими крупными) аппаратом, повреждение которого в результате поломки (например, взрыва аккумулятора) кубсата станет серьезной потерей, тогда как поломка самого кубсата таковой не является. Кроме этого платформа позволяет запускать аппараты с минимальной начальной угловой скоростью и в заданном направлении, минимизируя опасность столкновения с ракетой-носителем или другой полезной нагрузкой. К пусковой платформе предъявляются те же требования, что и к самим кубсатам: она должна быть легкой, стандартизированной, по возможности модульной (для установки различного числа аппаратов) и дешевой. Однако рельсы внутри платформы не должны испытывать деформаций во время запуска во избежание заклинивания аппаратов.

Корпус кубсата (cubesatkit.com)
Корпус кубсата (cubesatkit.com)

Серьезные ограничения, накладываемые размерами и массой кубсатов, заметно снижают их функциональность и диапазон потенциальных задач. Для увеличения их возможностей применяются стандартные структуры, объединяющие два или три кубсата. Однако наибольшие перспективы идея малых стандартизированных аппаратов имеет при создании на их основе распределенных спутниковых систем. Это могут быть как формации, так и группировки спутников, разнесенные на большое расстояние. В этом случае ограничение на состав полезной нагрузки ослабляется, так как различные системы могут быть перераспределены между аппаратами (например, в формации для дистанционного зондирования Земли может использоваться специальный спутник, оборудованные телеметрической системой с большой пропускной способностью для передачи данных, собранных другими аппаратами). Тем не менее, в настоящее время использовать кубсаты для создания высокоточных формаций спутников невозможно. Например, для достижения точностей позиционирования, необходимых для реализации распределенного космического телескопа, необходимо использовать актюаторы, недоступные для кубсатов (двигательная установка, мощная магнитная система). Решить эту проблему могут тросовые системы, но их разработка далека от завершения. Особое значение формации спутников на базе кубсатов приобретают на низких околоземных орбитах. Во-первых, мощность передатчика, который может быть установлен на таком аппарате, невелика и его использование для исследования дальнего космоса представляется затруднительным. Для вывода на орбиту дальнего перелета и дальнейшего маневрирования также потребуется дополнительная двигательная установка. Вывод кубсатов на околоземную орбиту не представляет проблем, а запуск спутников с борта МКС постепенно входит в программу научных экспериментов на борту станции. Немаловажно, что использование кубсатов на низких орбитах позволяет использовать атмосферное торможение для их утилизации, в результате при запуске большого количества малых аппаратов не создается угрожающего объема космического мусора.


Читайте также в статьях:
В космос отправилась очередная порция Кубсатов с телефонами в качестве бортовых компьютеров.Телефон в космосе
В космос отправилась очередная порция Кубсатов с телефонами в качестве бортовых...

МКС приспособлена для запуска малых аппаратов без выхода космонавтов в открытый космос.Запуск со станции
МКС приспособлена для запуска малых аппаратов без выхода космонавтов в открытый космос.

Малые спутники активно вытесняют крупные аппараты, и большую роль среди них играет сплоченная команда кубсатов.Кубик на орбите
Малые спутники активно вытесняют крупные аппараты, и большую роль среди них играет...

Читайте также в новостях:
07-03-2014
Завершена серия запусков крохотных спутников с МКС.
12-02-2014
Десятки наноспутников займутся ДЗЗ.
12-12-2012
Начал работу японский модуль запуска малых аппаратов с борта МКС.

 

У нас на сайте
Книги о космосе
собраны в одном месте

 

У нас на сайте, в разделе Разное речь идёт на все темы и обо всём на свете, которые могут заинтересовать любого пользователя интернет.

Текст перед ссылками: Безопасность техногенных систем Разделитель ссылок: Иркутск фанера Разделитель ссылок: Газоблоки твинблоки цена. Рыночная цена по твинблокам. Разделитель ссылок: Суши заказать Краснодар с бесплатной доставкой. Заказать суши с бесплатной доставкой в Краснодаре. Текст после ссылок: