SlideShare a Scribd company logo
IV Всероссийская научно-техническая конференция
«Актуальные проблемы ракетно-космической техники» («IV Козловские чтения»)
АО «РКЦ «Прогресс»
ТРАНСПОРТНО-ПУСКОВОЙ КОНТЕЙНЕР
ДЛЯ НАНОСПУТНИКОВ ТИПОРАЗМЕРА 3U, 3U+
http://www.samspace.ru
Зарецкий Д. С., Кирсанов А. А., Космодемьянский Е. В.,
Романов А. М., Сивов М. Е., Трусов М. Г., Юдинцев В. В.
IV Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы ракетно-космической техники» («IV Козловские чтения»)
Содержание
 Наноспутники формата Кубсат
стандарты, проекты, статистика, проблемы
 Транспортно-пусковой контейнер РКЦ
Конструкция, механика, наземная отработка
 Установка
 Первый запуск
2
Наноспутники
IV Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы ракетно-космической техники» («IV Козловские чтения»)
Малые КА
4
1957
2084 (взгляд из 1984) Проект кубсата для полёта к Марсу
2014, Ефим Устюгов, кафедра КМ, СГАУ
 Современный уровень
элементной базы позволяет в
небольшом корпусе разместить
все необходимые компоненты
спутника.
 Создание спутника доступно
ВУЗам, небольшим научным
коллективам.
 Проблема – сложность адаптации
к средствам выведения.
IV Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы ракетно-космической техники» («IV Козловские чтения»)
Малые КА: классификация
5
ФЕМТОСПУТНИКИ: <0.1 КГ
НАНОСПУТНИКИ: <10 КГ МИКРОСПУТНИКИ: <100 КГ
ПИКОСПУТНИКИ: <1 КГ
 Современный уровень
элементной базы позволяет в
небольшом корпусе разместить
все необходимые компоненты
спутника.
 Создание спутника доступно
ВУЗам, небольшим научным
коллективам.
 Проблема – сложность адаптации
к средствам выведения.
IV Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы ракетно-космической техники» («IV Козловские чтения»)
Наноспутники формата Кубсат
 1999 год: проф. Ж. Суари (Jordi
Puig-Suari) из Калифорнийского
политехнического университета и
Боб Твиггс (Bob Twiggs) из
Стэндфордского университета
разработали спецификацию
наноспутников КУБСАТ (CUBESAT)
 2003 год: первый полёт кубсата
6
IV Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы ракетно-космической техники» («IV Козловские чтения»)
Принципы
 Стандартные размеры для упрощения
адаптации к средствам выведения:
1U; 1,5U; 2U; 3U; 3U+
 Наноспутники запускаются при помощи
пусковых контейнеров
 Невысокая стоимость. «Гражданская»
электронная компонентная база.
 Выведение попутной полезной нагрузкой
– уменьшение стоимости выведения
(2015: $65 000-$80 000).
7
Источник:
www.nasa.gov/centers/ames/multimedia/images/2006/genebox.html
IV Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы ракетно-космической техники» («IV Козловские чтения»)
Наноспутник типоразмера 1U
 100x100x113,5 мм
 масса до 1,33 кг
 2012 год: 70% наноспутников
 2014 год: 20% наноспутников
8
Источник: http://gomspace.com
IV Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы ракетно-космической техники» («IV Козловские чтения»)
Решаемые задачи
9
Технолог.
55%
Научные
21%
ДЗЗ
14%
Связь
10%
2009-2013
Технолог.
20%
Научные
17%
ДЗЗ
54%
Связь
9%
2014-2016
Источник: http://www.slideshare.net/mpariente/nanosatellite-industry-overview-updated-022014
IV Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы ракетно-космической техники» («IV Козловские чтения»)
Planet Labs / США
 Частная компания
 Цель: построение сети наноспутников
ДЗЗ
 К середине 2015 года планировалось
запустить 131 спутник
 Разрешение: до 3 м
10
Источник:http://planet.com
IV Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы ракетно-космической техники» («IV Козловские чтения»)
Planet Labs
11
Источник: http://planet.com
 США, частная компания
 Цель: построение сети
наноспутников ДЗЗ
 К середине 2015 года
планировалось запустить 131
спутник
 Разрешение: до 3 м
IV Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы ракетно-космической техники» («IV Козловские чтения»)
Lunar Flashlight
 Проект JPL (NASA), Marshal Space Flight Center,
University of California (2017 год)
 Наноспутник типоразмера 6U с солнечным
парусом-зеркалом площадью 80 м2
Парус -- движитель для полёта к Луне (6 месяцев)
и зеркало, отражающее свет в затенённые
полярные области Луны, для спектрального
анализа поверхности (H2O, OH, CO2)
12
Источник:http://sservi.nasa.gov/articles/lunar-flashlight
IV Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы ракетно-космической техники» («IV Козловские чтения»)
Количество наноспутников
13
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014
IV Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы ракетно-космической техники» («IV Козловские чтения»)
Носители
14
5
0 10 20 30 40 50 60 70
М-5 (2)
CZ-2D (2)
Космос-3М
Taurus-3110
Antares-110
Союз-2.1а (Бион-М 1)
Рокот
H-2A-202
Vega
Delta-7320-10C
Falcon-1/9
PSLV/CA/XL
Atlas-5
Minotaur-1/4
Днепр
Количество выведенных наноспутников
(за исключением наноспутников, запущенных с МКС)
Источник: http://space.skyrocket.de/doc_sat/cubesat.htm
IV Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы ракетно-космической техники» («IV Козловские чтения»)
Бион-М с малыми КА
 2013 г: КА «Бион-М»
 Попутная полезная нагрузка:
малый КА Аист и
5 наноспутников формата
кубсат:
15
Image source: http://samspace.ru/multimedia/images/selected_images/142/
IV Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы ракетно-космической техники» («IV Козловские чтения»)
РН семейства «Союз»
16
Плеяды(ЕКА) Гайа (ЕКА)Ресурс-ПМарс-Экспресс (ЕКА)
Более 1800 пусков
РН семейства
«Союз»
выполнено с 1967
С 1999 более 90
пусков выполнено
в интересах
иностранных
заказчиков.
Обзор-Р
IV Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы ракетно-космической техники» («IV Козловские чтения»)
Транспортно-пусковой контейнер
17
Конструкция
IV Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы ракетно-космической техники» («IV Козловские чтения»)
 Адаптация к РН и КА
АО «РКЦ «Прогресс»
 При изготовлении используются
надежные элементы
 Экспериментальная проверка
функционирования
 Отсутствие разлетающихся
частей при работе
Принципы
19
IV Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы ракетно-космической техники» («IV Козловские чтения»)
Модульная конструкция
 Модуль крышки:
узлы вращения, устройство
фиксации крышки
 Модуль корпуса:
направляющие, датчики
отделения и температуры
 Модуль толкателя:
пружина отделения,
платформа толкателя
20
IV Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы ракетно-космической техники» («IV Козловские чтения»)
Безударное отделение
Конструкция узла
вращения крышки
ограничивает движение
наноспутника до
открытия крышки на
безопасный угол
21
IV Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы ракетно-космической техники» («IV Козловские чтения»)
Типоразмеры
22
1U 2U 3U, 3U+
 Модульная конструкция
позволяет изготовить ТПК
для различных
типоразмеров
 Пружина обеспечивает
отделение наноспутников
со скоростями
от 0,5 до 1,5 м/с
IV Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы ракетно-космической техники» («IV Козловские чтения»)
Телеметрическая информация
 Датчик отделения регистрирует
перемещение платформы
толкателя в конечное
положение
 Датчик температуры измеряет
температуру внутри
контейнера. Для поддержания
теплового режима внешние
поверхности ТПК закрыты ЭВТИ
23
IV Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы ракетно-космической техники» («IV Козловские чтения»)
Требования к наноспутникам
 Типоразмеры:
3U, 3U+
1U, 2U
 Стандартные требования в
соответствии со
спецификацией «Cubesat
design specification rev. 13»*
24
*Munakata, Riki. "Cubesat design specification rev. 13." The CubeSat Program, California Polytechnic State University 1 (2009).
Модель движения
IV Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы ракетно-космической техники» («IV Козловские чтения»)
Угловая скорость
Параметры, влияющие на угловую скорость:
 Ход толкателя
 Зазор между корпусом наноспутника и контейнером
 Положение центра масс наноспутника
26
IV Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы ракетно-космической техники» («IV Козловские чтения»)
Угловая скорость
Параметры, влияющие на
угловую скорость:
 ход толкателя;
 положение центра масс
наноспутника;
 зазор между корпусом
наноспутника и
контейнером.
27
Наземная отработка
IV Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы ракетно-космической техники» («IV Козловские чтения»)
Наземная отработка
29
Линейная и угловая скорость
обезвешенного макета наноспутника
измерялась при помощи лазерных
датчиков
𝑉~Δℎ
𝜔~Δ(ℎ2 − ℎ1)
IV Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы ракетно-космической техники» («IV Козловские чтения»)
Наземная отработка
30
Пример результатов обработки информации с датчиков
IV Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы ракетно-космической техники» («IV Козловские чтения»)
Наземная отработка
31
 Проведены испытания для подтверждения
работоспособности контейнера после воздействия нагрузок
на участках транспортирования, выведения и орбитальном
участке.
 Режимы механических воздействий, разработаны с учётом
возможности установки контейнера на переходном отсеке,
адаптере полезной нагрузки и КА.
Установка ТПК
IV Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы ракетно-космической техники» («IV Козловские чтения»)
ПхО РН семейства «Союз»
33
Image source: R.N. Akhmetov et al. Low-cost launch services for micro satellites by means of utilization
of Soyuz orbital stage Small Satell. Earth Obs. Dig. 7-th Int. Symp. Int. Acad. Astronaut. Berlin, 2009.
IV Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы ракетно-космической техники» («IV Козловские чтения»)
Переходный отсек
 Орбита H≈250 км
 Для наноспутников с небольшим сроком существования
(несколько дней)
 В ПхО возможна установка неотделяемых «спутников»
 Большая угловая скорость наноспутников
34
IV Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы ракетно-космической техники» («IV Козловские чтения»)
Космические аппараты
 Бион-M / Фотон-M
 Круговая орбита
H = 500 – 600 км
35
Платформа для внешнего
оборудования
IV Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы ракетно-космической техники» («IV Козловские чтения»)
 H=1000 км, i = 62.8°
 H=1500 км, i = 82.4°
 H=835 км, i = 98.7° (ССО)
Разгонный блок“Волга”
36
Image source: http://samspace.ru/multimedia/images/selected_images/103/
IV Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы ракетно-космической техники» («IV Козловские чтения»)
 Полезная нагрузка
«Аист-2», «Ломоносов»
3U CubeSat SamSat-218/D
 Первый пуск с космодрома
«Восточный»
Первый пуск
37
IV Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы ракетно-космической техники» («IV Козловские чтения»)
 Типоразмер: 3U
 Содержит часть распределённой научной
аппаратуры «Контакт», установленной на
наноспутнике и на МКА “Аист-2”
 Назначение: демонстратор технологий
НТА «Контакт-наноспутник»
38
IV Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы ракетно-космической техники» («IV Козловские чтения»)
 ТПК адаптирован к РН, КА АО РКЦ «Прогресс»
 Модульная конструкция упрощает возможную доработку к
запуску кубсатов других типоразмеров
 Диапазон рабочих температур: ±60 °С
 Вероятность безотказной работы: ≥0,999
 Минимальные возмущения угловой̆ скорости наноспутника
после отделения
 Датчик температуры, датчик отделения
Основные характеристики
39
IV Всероссийская научно-техническая конференция
«Актуальные проблемы ракетно-космической техники» («IV Козловские чтения»)
Контакты
АО «РКЦ «Прогресс», г. Самара, ул. Земеца 18а
Тел: +7 (846) 955-13-61
Факс: +7 (846) 992-65-18
e-mail: ved878@samspace.ru
http://www.samspace.ru

More Related Content

Viewers also liked (6)

PPTX
1U-3U+ Cubesat Deployer by JSC SRC "Progress"
Theoretical mechanics department
 
PDF
Отделение космического аппарата от орбитальной ступени
Theoretical mechanics department
 
PPTX
CubeSat separation dynamics
Theoretical mechanics department
 
PDF
Основы языка Питон: типы данных, операторы
Theoretical mechanics department
 
PDF
Кватернионы
Theoretical mechanics department
 
PPTX
On problems of active space debris removal using tethered towing
Theoretical mechanics department
 
1U-3U+ Cubesat Deployer by JSC SRC "Progress"
Theoretical mechanics department
 
Отделение космического аппарата от орбитальной ступени
Theoretical mechanics department
 
CubeSat separation dynamics
Theoretical mechanics department
 
Основы языка Питон: типы данных, операторы
Theoretical mechanics department
 
Кватернионы
Theoretical mechanics department
 
On problems of active space debris removal using tethered towing
Theoretical mechanics department
 

More from Theoretical mechanics department (20)

PDF
Основы SciPy
Theoretical mechanics department
 
PDF
Основы NumPy
Theoretical mechanics department
 
PDF
Модификация механизма Йо-Йо
Theoretical mechanics department
 
PDF
Python. Объектно-ориентированное программирование
Theoretical mechanics department
 
PDF
Python. Обработка ошибок
Theoretical mechanics department
 
PDF
Python: ввод и вывод
Theoretical mechanics department
 
PDF
Python: Модули и пакеты
Theoretical mechanics department
 
PDF
Основы Python. Функции
Theoretical mechanics department
 
PDF
Машинная арифметика. Cтандарт IEEE-754
Theoretical mechanics department
 
PPTX
Chaotic motions of tethered satellites with low thrust
Theoretical mechanics department
 
PPTX
Docking with noncooperative spent orbital stage using probe-cone mechanism
Theoretical mechanics department
 
PDF
Алгоритмы и языки программирования
Theoretical mechanics department
 
PDF
Chaotic Behavior of a Passive Satellite During Towing by a Tether
Theoretical mechanics department
 
PDF
Основы MATLAB. Численные методы
Theoretical mechanics department
 
PDF
Методы решения нелинейных уравнений
Theoretical mechanics department
 
PDF
Отделение створок головного обтекателя
Theoretical mechanics department
 
PDF
The Dynamics of Tethered Debris With Flexible Appendages and Residual Fuel
Theoretical mechanics department
 
PDF
Метод Кейна
Theoretical mechanics department
 
PDF
Метод отдельных тел
Theoretical mechanics department
 
PDF
Метод Й. Виттенбурга (Универсальные и цилиндрические шарниры)
Theoretical mechanics department
 
Модификация механизма Йо-Йо
Theoretical mechanics department
 
Python. Объектно-ориентированное программирование
Theoretical mechanics department
 
Python. Обработка ошибок
Theoretical mechanics department
 
Python: ввод и вывод
Theoretical mechanics department
 
Python: Модули и пакеты
Theoretical mechanics department
 
Основы Python. Функции
Theoretical mechanics department
 
Машинная арифметика. Cтандарт IEEE-754
Theoretical mechanics department
 
Chaotic motions of tethered satellites with low thrust
Theoretical mechanics department
 
Docking with noncooperative spent orbital stage using probe-cone mechanism
Theoretical mechanics department
 
Алгоритмы и языки программирования
Theoretical mechanics department
 
Chaotic Behavior of a Passive Satellite During Towing by a Tether
Theoretical mechanics department
 
Основы MATLAB. Численные методы
Theoretical mechanics department
 
Методы решения нелинейных уравнений
Theoretical mechanics department
 
Отделение створок головного обтекателя
Theoretical mechanics department
 
The Dynamics of Tethered Debris With Flexible Appendages and Residual Fuel
Theoretical mechanics department
 
Метод Кейна
Theoretical mechanics department
 
Метод отдельных тел
Theoretical mechanics department
 
Метод Й. Виттенбурга (Универсальные и цилиндрические шарниры)
Theoretical mechanics department
 
Ad

Транспортно-пусковой контейнер для наноспутников типоразмера 3U, 3U+

  • 1. IV Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы ракетно-космической техники» («IV Козловские чтения») АО «РКЦ «Прогресс» ТРАНСПОРТНО-ПУСКОВОЙ КОНТЕЙНЕР ДЛЯ НАНОСПУТНИКОВ ТИПОРАЗМЕРА 3U, 3U+ http://www.samspace.ru Зарецкий Д. С., Кирсанов А. А., Космодемьянский Е. В., Романов А. М., Сивов М. Е., Трусов М. Г., Юдинцев В. В.
  • 2. IV Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы ракетно-космической техники» («IV Козловские чтения») Содержание  Наноспутники формата Кубсат стандарты, проекты, статистика, проблемы  Транспортно-пусковой контейнер РКЦ Конструкция, механика, наземная отработка  Установка  Первый запуск 2
  • 4. IV Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы ракетно-космической техники» («IV Козловские чтения») Малые КА 4 1957 2084 (взгляд из 1984) Проект кубсата для полёта к Марсу 2014, Ефим Устюгов, кафедра КМ, СГАУ  Современный уровень элементной базы позволяет в небольшом корпусе разместить все необходимые компоненты спутника.  Создание спутника доступно ВУЗам, небольшим научным коллективам.  Проблема – сложность адаптации к средствам выведения.
  • 5. IV Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы ракетно-космической техники» («IV Козловские чтения») Малые КА: классификация 5 ФЕМТОСПУТНИКИ: <0.1 КГ НАНОСПУТНИКИ: <10 КГ МИКРОСПУТНИКИ: <100 КГ ПИКОСПУТНИКИ: <1 КГ  Современный уровень элементной базы позволяет в небольшом корпусе разместить все необходимые компоненты спутника.  Создание спутника доступно ВУЗам, небольшим научным коллективам.  Проблема – сложность адаптации к средствам выведения.
  • 6. IV Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы ракетно-космической техники» («IV Козловские чтения») Наноспутники формата Кубсат  1999 год: проф. Ж. Суари (Jordi Puig-Suari) из Калифорнийского политехнического университета и Боб Твиггс (Bob Twiggs) из Стэндфордского университета разработали спецификацию наноспутников КУБСАТ (CUBESAT)  2003 год: первый полёт кубсата 6
  • 7. IV Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы ракетно-космической техники» («IV Козловские чтения») Принципы  Стандартные размеры для упрощения адаптации к средствам выведения: 1U; 1,5U; 2U; 3U; 3U+  Наноспутники запускаются при помощи пусковых контейнеров  Невысокая стоимость. «Гражданская» электронная компонентная база.  Выведение попутной полезной нагрузкой – уменьшение стоимости выведения (2015: $65 000-$80 000). 7 Источник: www.nasa.gov/centers/ames/multimedia/images/2006/genebox.html
  • 8. IV Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы ракетно-космической техники» («IV Козловские чтения») Наноспутник типоразмера 1U  100x100x113,5 мм  масса до 1,33 кг  2012 год: 70% наноспутников  2014 год: 20% наноспутников 8 Источник: http://gomspace.com
  • 9. IV Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы ракетно-космической техники» («IV Козловские чтения») Решаемые задачи 9 Технолог. 55% Научные 21% ДЗЗ 14% Связь 10% 2009-2013 Технолог. 20% Научные 17% ДЗЗ 54% Связь 9% 2014-2016 Источник: http://www.slideshare.net/mpariente/nanosatellite-industry-overview-updated-022014
  • 10. IV Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы ракетно-космической техники» («IV Козловские чтения») Planet Labs / США  Частная компания  Цель: построение сети наноспутников ДЗЗ  К середине 2015 года планировалось запустить 131 спутник  Разрешение: до 3 м 10 Источник:http://planet.com
  • 11. IV Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы ракетно-космической техники» («IV Козловские чтения») Planet Labs 11 Источник: http://planet.com  США, частная компания  Цель: построение сети наноспутников ДЗЗ  К середине 2015 года планировалось запустить 131 спутник  Разрешение: до 3 м
  • 12. IV Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы ракетно-космической техники» («IV Козловские чтения») Lunar Flashlight  Проект JPL (NASA), Marshal Space Flight Center, University of California (2017 год)  Наноспутник типоразмера 6U с солнечным парусом-зеркалом площадью 80 м2 Парус -- движитель для полёта к Луне (6 месяцев) и зеркало, отражающее свет в затенённые полярные области Луны, для спектрального анализа поверхности (H2O, OH, CO2) 12 Источник:http://sservi.nasa.gov/articles/lunar-flashlight
  • 13. IV Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы ракетно-космической техники» («IV Козловские чтения») Количество наноспутников 13 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014
  • 14. IV Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы ракетно-космической техники» («IV Козловские чтения») Носители 14 5 0 10 20 30 40 50 60 70 М-5 (2) CZ-2D (2) Космос-3М Taurus-3110 Antares-110 Союз-2.1а (Бион-М 1) Рокот H-2A-202 Vega Delta-7320-10C Falcon-1/9 PSLV/CA/XL Atlas-5 Minotaur-1/4 Днепр Количество выведенных наноспутников (за исключением наноспутников, запущенных с МКС) Источник: http://space.skyrocket.de/doc_sat/cubesat.htm
  • 15. IV Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы ракетно-космической техники» («IV Козловские чтения») Бион-М с малыми КА  2013 г: КА «Бион-М»  Попутная полезная нагрузка: малый КА Аист и 5 наноспутников формата кубсат: 15 Image source: http://samspace.ru/multimedia/images/selected_images/142/
  • 16. IV Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы ракетно-космической техники» («IV Козловские чтения») РН семейства «Союз» 16 Плеяды(ЕКА) Гайа (ЕКА)Ресурс-ПМарс-Экспресс (ЕКА) Более 1800 пусков РН семейства «Союз» выполнено с 1967 С 1999 более 90 пусков выполнено в интересах иностранных заказчиков. Обзор-Р
  • 17. IV Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы ракетно-космической техники» («IV Козловские чтения») Транспортно-пусковой контейнер 17
  • 19. IV Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы ракетно-космической техники» («IV Козловские чтения»)  Адаптация к РН и КА АО «РКЦ «Прогресс»  При изготовлении используются надежные элементы  Экспериментальная проверка функционирования  Отсутствие разлетающихся частей при работе Принципы 19
  • 20. IV Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы ракетно-космической техники» («IV Козловские чтения») Модульная конструкция  Модуль крышки: узлы вращения, устройство фиксации крышки  Модуль корпуса: направляющие, датчики отделения и температуры  Модуль толкателя: пружина отделения, платформа толкателя 20
  • 21. IV Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы ракетно-космической техники» («IV Козловские чтения») Безударное отделение Конструкция узла вращения крышки ограничивает движение наноспутника до открытия крышки на безопасный угол 21
  • 22. IV Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы ракетно-космической техники» («IV Козловские чтения») Типоразмеры 22 1U 2U 3U, 3U+  Модульная конструкция позволяет изготовить ТПК для различных типоразмеров  Пружина обеспечивает отделение наноспутников со скоростями от 0,5 до 1,5 м/с
  • 23. IV Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы ракетно-космической техники» («IV Козловские чтения») Телеметрическая информация  Датчик отделения регистрирует перемещение платформы толкателя в конечное положение  Датчик температуры измеряет температуру внутри контейнера. Для поддержания теплового режима внешние поверхности ТПК закрыты ЭВТИ 23
  • 24. IV Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы ракетно-космической техники» («IV Козловские чтения») Требования к наноспутникам  Типоразмеры: 3U, 3U+ 1U, 2U  Стандартные требования в соответствии со спецификацией «Cubesat design specification rev. 13»* 24 *Munakata, Riki. "Cubesat design specification rev. 13." The CubeSat Program, California Polytechnic State University 1 (2009).
  • 26. IV Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы ракетно-космической техники» («IV Козловские чтения») Угловая скорость Параметры, влияющие на угловую скорость:  Ход толкателя  Зазор между корпусом наноспутника и контейнером  Положение центра масс наноспутника 26
  • 27. IV Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы ракетно-космической техники» («IV Козловские чтения») Угловая скорость Параметры, влияющие на угловую скорость:  ход толкателя;  положение центра масс наноспутника;  зазор между корпусом наноспутника и контейнером. 27
  • 29. IV Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы ракетно-космической техники» («IV Козловские чтения») Наземная отработка 29 Линейная и угловая скорость обезвешенного макета наноспутника измерялась при помощи лазерных датчиков 𝑉~Δℎ 𝜔~Δ(ℎ2 − ℎ1)
  • 30. IV Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы ракетно-космической техники» («IV Козловские чтения») Наземная отработка 30 Пример результатов обработки информации с датчиков
  • 31. IV Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы ракетно-космической техники» («IV Козловские чтения») Наземная отработка 31  Проведены испытания для подтверждения работоспособности контейнера после воздействия нагрузок на участках транспортирования, выведения и орбитальном участке.  Режимы механических воздействий, разработаны с учётом возможности установки контейнера на переходном отсеке, адаптере полезной нагрузки и КА.
  • 33. IV Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы ракетно-космической техники» («IV Козловские чтения») ПхО РН семейства «Союз» 33 Image source: R.N. Akhmetov et al. Low-cost launch services for micro satellites by means of utilization of Soyuz orbital stage Small Satell. Earth Obs. Dig. 7-th Int. Symp. Int. Acad. Astronaut. Berlin, 2009.
  • 34. IV Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы ракетно-космической техники» («IV Козловские чтения») Переходный отсек  Орбита H≈250 км  Для наноспутников с небольшим сроком существования (несколько дней)  В ПхО возможна установка неотделяемых «спутников»  Большая угловая скорость наноспутников 34
  • 35. IV Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы ракетно-космической техники» («IV Козловские чтения») Космические аппараты  Бион-M / Фотон-M  Круговая орбита H = 500 – 600 км 35 Платформа для внешнего оборудования
  • 36. IV Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы ракетно-космической техники» («IV Козловские чтения»)  H=1000 км, i = 62.8°  H=1500 км, i = 82.4°  H=835 км, i = 98.7° (ССО) Разгонный блок“Волга” 36 Image source: http://samspace.ru/multimedia/images/selected_images/103/
  • 37. IV Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы ракетно-космической техники» («IV Козловские чтения»)  Полезная нагрузка «Аист-2», «Ломоносов» 3U CubeSat SamSat-218/D  Первый пуск с космодрома «Восточный» Первый пуск 37
  • 38. IV Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы ракетно-космической техники» («IV Козловские чтения»)  Типоразмер: 3U  Содержит часть распределённой научной аппаратуры «Контакт», установленной на наноспутнике и на МКА “Аист-2”  Назначение: демонстратор технологий НТА «Контакт-наноспутник» 38
  • 39. IV Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы ракетно-космической техники» («IV Козловские чтения»)  ТПК адаптирован к РН, КА АО РКЦ «Прогресс»  Модульная конструкция упрощает возможную доработку к запуску кубсатов других типоразмеров  Диапазон рабочих температур: ±60 °С  Вероятность безотказной работы: ≥0,999  Минимальные возмущения угловой̆ скорости наноспутника после отделения  Датчик температуры, датчик отделения Основные характеристики 39
  • 40. IV Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы ракетно-космической техники» («IV Козловские чтения») Контакты АО «РКЦ «Прогресс», г. Самара, ул. Земеца 18а Тел: +7 (846) 955-13-61 Факс: +7 (846) 992-65-18 e-mail: ved878@samspace.ru http://www.samspace.ru

Editor's Notes

  • #2: Здравствуйте. Меня зовут … Я хочу рассказать о транспортно-пусковом контейнере, разработанном в РКЦ «Прогресс» для запуска наноспутников формата кубсат.
  • #3: В начале я скажу несколько слов о том, что представляют собой кубсаты и какие задачи они могут сейчас решать. Далее речь пойдет собственно о транспортно-пусковом контейнере: о его конструкции, особенностях и использовании.
  • #4: Итак, несколько слов о наноспутниках.
  • #5: Лет 30 назад разработка и запуск КА считалось процессом сложным, доступным только крупным корпорациям и государствам. Участие в этом непрофессионалов считалось фантастикой и делом будущего. Теперь же уровень элементной базы позволяет даже в небольшом корпусе разместить все необходимые компоненты настоящего спутника. Т.е. любительские КА стали реальностью.  Особенно это полезно с точки зрения подготовки специалистов аэрокосмических специальностей. Разработка большого КА процесс длительный, поэтом за все время обучения студент вряд ли сможет увидеть и поучаствовать во всех этапах разработки и эксплуатации КА. Другое дело, если космический аппарат умещается на рабочем столе.
  • #6: Возможности миниатюризации бортовых систем породили такую вот классификацию малых КА: от фемтоспутников, размером меньше банковской карты, до микроспутников массой до 100 кг. Формы и габариты КА весьма разнообразны. Для владельца средства выведения -- ракеты-носителя или блока выведения -- это является большой проблемой. Требуются значительные затраты на адаптацию каждого КА к носителю. Например, для запуска первого Аиста было специально разработано, изготовлено и испытано устройство отделения. Этот процесс не быстрый и затратный.
  • #7: Чтобы отчасти решить эту проблему 15 лет назад профессором Жорди Суари из Калифорнийского политеха и Бобом Твиггсом из стэндфордского университета была разработана спецификация, описывающая формат наноспутников, который был назван кубсат. Спецификация постоянно дорабатывается и к настоящему времени существует уже 13-я редакция. 
  • #8: Т.е. ко времени разработки стандарта элементная база уже позволяла изготавливать компактные спутники, а спецификация позволила унифицировать устройства их отделения.  Здесь показаны основные принципы этой платформы. Стандарт определяет несколько типоразмеров кубсатов от одноблочного до трехблочного. Кубсаты, как правило, запускаются из контейнеров. Первый транспортно-пусковой контейнер для кубсатов также был разработан в калифорнийском политехническом университете.
  • #9: Одноблочный КА в соответствии со спецификацией должен иметь объём 1 литр и размеры 100x100x113 мм.  До недавнего времени это наиболее популярный типоразмер: 70% кубстатов, запущенных в 2012 году, были типоразмера 1U. Какие же задачи могу решать кубсаты?
  • #10: На этих диаграммах показано распределение запущенных наноспутников по их назначению. До 2013 года более половины наноспутников были демонстраторами технологий.  Многие из таких проектов это так называемые "бип-бип проекты". Т.е. университет делает первый свой наноспутник, устанавливает туда  солнечные батареи и радиопередатчик ничего кроме "бип-бип« не передающий. Наноспутник запускают и если сигнал со спутника получен, то проект считается успешным. Это были первые шаги в освоении космоса непрофессионалами. С 2014 года таких проектов стало меньше. Большая часть наноспутников уже выполняют некую полезную функцию. В частности, более половины наноспутников, запущенных и планируемых к запуску до 2016 года это спутники дистанционного зондирования Земли. Рассмотрим несколько проектов.
  • #11: Преимущества наноспутников проявляются при их групповом использовании. Концепцию использования группировки кубсатов иллюстрирует успешный проект частной компании Planet Labs, которая планирует сформировать и поддерживать сеть наноспутников ДЗЗ для оперативного предоставления информации. Около 70 спутников уже запущено. К сожалению, несколько десятков наноспутников погибло при аварии РН Антарес в 2014 и РН Фалкон в 2015 году.
  • #12: На этом слайде показана фотография пожара, полученная спутником этой группировки через 10 минут после поступления информации о чрезвычайной ситуации. Полезность и эффективность такой системы очевидна.
  • #13: Еще один интересный проект -- проект полета наноспутника к Луне. Здесь используется наноспутник типоразмера 6U: два трехблочных спутника, соединенные по большой грани. Этого типоразмера пока нет в спецификации.  Спутник оборудован раскрывающимся солнечным парусом, который позволит достичь Луны через 6 месяцев.  В точке назначения парус используется как зеркало для отражения солнечного света в неосвещаемые полярные области Луны для спектрального анализа поверхности и поиска воды. В своей "парусной"" части проект является проверкой технологий для оценки возможности использования паруса для будущего полета кубсата к Марсу. Нужно отметить, что этот проект не является дешевым, т.е. строго говоря не соответствует концепции "кубсат": он делается с участием NASA с использованием радиационно-стойкой элементной базы.
  • #14: На этом графике показано количество запущенных наноспутников. Последние два года виден почти трехкратный рост. Однако, учитывая относительную простоту изготовления наноспутников (можно купить уже готовые комплекты), это количество не так велико. Проблема не в изготовлении, а в запуске. Мало кто предлагает выполнять запуски наноспутников на регулярной основе.
  • #15: На этом графике показано количество наноспутников запущенных при помощи ракет-носителей различных типов. Как вы видите, рекордсменом является ракета-носитель Днепр, 21 ноября 2013 года при помощи этой ракеты одним пуском было выведено сразу 33 малых КА (не только нанокласса). Очень скромно представлен здесь РКЦ. В 2013 году единственный раз РН «Союз» доставлял наноспутники на орбиту. С КА «Бион-М» было запущено 5 кубсатов (один из них компании Planet Labs).
  • #16: Вот здесь показан способ установки пусковых контейнеров на КА Бион. Было размещено 2 типа пусковых контейнеров -- ISIPOD и FlyMate -- под которые пришлось специально адаптировать систему управления КА.
  • #17: Учитывая частоту запусков РН семейства Союз, РКЦ «Прогресс» может гораздо чаще сопутствовать исследованию околоземного пространства малыми космическими аппаратами. Желающих запускать наноспутники очень много и в нашей стране и за границей. Для упрощения адаптации наноспутников к средствам выведения в РКЦ разработан новый тип транспортно-пускового контейнера для запуска наноспутников формата кубсат типоразмеров 3U и 3U+.
  • #18: Вот его общий вид.
  • #19: Немного об особенностях конструкции транспортно-пускового контейнера.
  • #20: При разработке ТПК одним из основных требований было требование адаптации контейнера к используемым средствам выведения: интерфейсам систем управления и систем измерения РН или КА, на которых может устанавливаться контейнер. Большое внимание уделялось надёжности работы всех его составных частей. В конструкции использовались отработанные элементы с высоким уровнем надёжности, а кинематика вновь разработанных механизмов детально проанализирована при помощи математических моделей.
  • #21: Контейнер имеет модульную конструкцию и состоит из трёх модулей: основного модуля корпуса, модуля толкателя и модуля крышки. 1) Основной модуль – модуль корпуса – объединяет все остальные модули контейнера и включает в себя направляющие, для поступательного движения наноспутника внутри контейнера, элементы крепления контейнера к носителю и съёмные панели для доступа к электрическим интерфейсам наноспутника, установленного внутри ТПК. 2) Модуль толкателя состоит из подвижной платформы с направляющими и пружины, которая сообщает наноспутнику заданную скорость. Разработан типовой набор пружин для наноспутников разных масс, обеспечивающий скорость отделения от 0,5 до 1 м/с. 3) Модуль крышки содержит узлы вращения, две пружины кручения для надёжного открытия крышки, устройство фиксации крышки в раскрытом положении, механизм открытия крышки.
  • #22: Для безударного отделения наноспутника в конструкции модуля крышки предусмотрен механизм, препятствующий движению спутника до открытия крышки на безопасный угол, т.е. в процессе отделения наноспутник в процессе отделения касается только направляющих контейнера.
  • #23: Модульная конструкция позволяет при необходимости из нескольких стандартных модулей быстро разработать и изготовить контейнер для выведения наноспутника требуемого типоразмера от 1U до 3U+.
  • #24: В конструкции ТПК предусмотрен датчик, контролирующий отделение наноспутника от платформы толкателя, и датчик, измеряющий температуру внутри контейнера.
  • #25: Каких-то специальных требований к наноспутникам, запускаемых при помощи этого контейнера, нет. Наноспутник должен соответствовать известному стандарту, о котором я говорил в самом начале.
  • #26: Наноспутники формата кубсат имеют ограниченные габариты и, как следствие, ограниченные энергетические возможности, что определяет невысокую эффективность средств стабилизации их углового движения. На малых космических аппаратах часто используют средства пассивной стабилизации углового движения, использующие гравитационные, магнитные поля или аэродинамические силы на низких орбитах. Эффективность средств пассивной стабилизации зависит от начальных условий движения КА. Учитывая это, при разработке контейнера большое внимание было уделено минимизации возмущений угловой скорости наноспутника при отделении.
  • #27: Была разработана математическая модель движения наноспутника внутри контейнера и проанализировано влияние различных факторов на угловую скорость наноспутника после отделения от контейнера: скорости отделения наноспутника, зазора между направляющими ТПК и наноспутника, положением центра масс наноспутника, максимальным перемещением (ходом) пружины толкателя.
  • #28: По результатам проведенного анализа при разработке ТПК для снижения угловой скорости наноспутника типоразмера 3U ход толкателя был уменьшен до 200 мм. При разработке ТПК для наноспутников типоразмера 1U целесообразно уменьшить ход толкателя до 50 мм, что обеспечит угловую скорость отделения не более 10 градусов в секунду. Это в 6 раз меньше, чем при полном ходе толкателя.
  • #29: Несколько слов о наземной отработке транспортно-пускового контейнера
  • #30: На испытаниях проверяется работа все узлов контейнера и производится измерение линейной и угловой скорости наноспутника при выходе из контейнера, для проверки и подтверждения расчётных значений. Макет Кубсата при испытаниях обезвешивается: подвешивается в центре масс, трос перекидывается через блок к которому прикрепляют массу равную массе КА. Таким образом из системы исключается сила притяжения Земли. К сожалению, имеющиеся в наличии беспроводные датчики угловых скоростей в наноспутник не поместились. Нужно было придумать альтернативную схему измерения угловой скорости. Была выбрана такая схема. Установили четыре лазерных датчика, которые измеряют расстояние до плоскости движущегося наноспутника. Понятно, что если наноспутник имеет угловую скорость, то плоскость будет поворачиваться и датчики будут показывать разные значения. По разности этих значений и будет определяться его угловая скорость.
  • #31: На этом слайде показан пример результатов обработки информации с датчиков перемещений.
  • #32: Были проведены испытания контейнера для подтверждения его работоспособности после воздействия нагрузок на участках транспортирования, выведения и на орбитальном участке. Режимы механических воздействий разработаны с учётом возможности установки контейнера на переходном отсеке КН, адаптере полезной нагрузки и КА.
  • #33: Вот несколько пример установки транспортно-пускового контейнера.
  • #34: Транспортно-пусковой контейнер может размещаться внутри переходного отсека ракет-носителей семейства “Союз”. Конечно, такое размещение накладывает ограничение на величину и направление скорости отделения наноспутников. Скорость отделения должна выбираться такой, чтобы отделившийся наноспутник не столкнулся с основной полезной нагрузкой.
  • #35: Средняя высота орбиты, на которой происходит отделение основной полезной нагрузки от орбитальной ступени, составляет 250 километров. Этот вариант размещения можно использовать для наноспутников с небольшим планируемым сроком существования.
  • #36: Контейнеры с наноспутниками могут размещаться на космических аппаратах, например, так, как это было сделано в 2013 году, когда с КА Бион-М было запущено несколько кубсатов. В сравнении с установкой контейнера в ПхО, этот вариант обеспечивает минимальные возмущения угловой скорости, отделяющихся наноспутников, и параметры орбиты, позволяющие проводить длительные эксперименты.
  • #37: Размещение контейнера на адаптере блоке выведения «Волга» предоставляет большую свободу выбора направления и скорости отделения наноспутников. Больший диапазон орбит. Именно на блоке выведения Волга будет установлен первый образец контейнера.
  • #38: Транспортно-пусковой контейнере будет установлен на блоке выведения «Волга» в качестве попутной полезной нагрузки к КА «Михайло Ломоносов» и КА «Аист-2». Пуск запланирован на конец этого года с нового космодрома «Восточный». Это будет первый пуск с этого космодрома.
  • #39: Наноспутник, который будет выведен при помощи транспортно-пускового контейнера, разработан в Самарском государственном аэрокосмическом университете. Основная его задача – демонстрация и отработка технологий навигации и управления.
  • #40: Здесь кратко представлены основные характеристики и преимущества нашего транспортно-пускового контейнера. Главное это полная адаптация к РН, высокая надежность и минимальные возмущения угловой скорости отделяемых наноспутников.
  • #41: Спасибо за внимание! Ответы на стандартные вопросы: Почему пирочека? Для первого пуска нужно было сделать контейнер быстро (разработали и испытали менее чем за 1 год), поэтому взяли отработанный и надежный элемент. Сейчас мы рассматриваем и другие варианты, которые можно было бы легко адаптировать к системам управления РН и КА. Какие нагрузки на наноспутник (при срабатывании чеки и вообще) ? … Не проще ли было купить готовый контейнер и адаптировать его к вашим средствам выведения? … Сколько стоит запуск? Обращайтесь вот по этим адресам и телефонам. Что нужно иметь для запуска вашей ракетой кроме самого кубсата? … сертификат? Какие сроки запуска, если все документы уже готовы? … Можно ли испытать наноспутник на ваших мощностях? … нет? Уже есть заказчики? предложений много Планируйте ли делать контейнеры для наноспутников других типоразмеров? Да, планируем. В зависимости от серьезности намерений потенциальных заказчиков.