Современные технологии для реализации...

1

Станислав Карпенко, технический директор ООО СПУТНИКС

Современные технологии для реализации университетских проектов по разработке и запуску малых космических аппаратовдистанционного зондирования Земли

2

Идеология малых космических аппаратов (МКА)

Существующая классификация

• Миниспутники < 1000 кг.

• Микроспутники < 100 кг.

• Наноспутники < 10 кг.

• Пикоспутники < 1 кг.

Основные факторы развития МКА

• Отработка новых подходов к проектированию спутника (организация проекта, оптимизация программы испытаний и т.д.)

• Возможность использования коммерчески доступных комплектующих на борту

• Возможность попутного запуска на ракетах-носителях

• Минимизация наземной станции управления

3

• основана в 60-x годах как международная

организация радиолюбителей;

• построено и запущено несколько десятков

спутников (в т.ч. есть советские и российские);

• массы спутников составляют от десятков до сотен

кг, т.е это аппараты класса микро;

• система ориентации: почти во всех случаях

пассивная;

• стоимость проекта: не более нескольких млн. $;

• планомерное развитие, усложнение состава

служебных систем.

Состояние дел: AMSAT

Некоммерческий проект; разработчики-любители

4

• запуск первого малого спутника состоялся в 1981 г. (UoSAT-1) как

радиолюбительского;

• В 1982 г. основана SSTL как отдел Сюррейского университета,

занимающийся производством малых спутников;

• с тех пор запущено 40 микро- и миниспутников;

• производят служебные системы, полезную нагрузку, спутниковые

платформы. Более 400 сотрудников;

• Самые свежие разработки: RapidEye (5 шт, 2008), UK-DMC 2

(2009), NigeriaSat-2 (2011), STRAND-1 (Smartfone);

• Разработаны платформы: SSTL-100 (1 и 2 поколение, DMC),

SSTL-150 (RapidEye), SSTL-300, SSTL-900, участие в проектах

Канопус, Ломоносов (Россия).

Состояние дел: Surrey Satellite Technology Ltd (SSTL)

От полулюбительских спутников к профессиональному производству и серьезным заказчикам. Основатели

идеологии т.н. новой экономики космоса

5

• основные заказчики: университеты, правительственные организации,

Министерство обороны;

• решаемые задачи: кубсаты; радиосвязь и передача данных (SpaceQuest,

спутники AprizeSat-3, -4, -5, -6), научные, технологическая отработка

служебных систем (STPSat-2, PnPSat, FastSat, FalconSat), образовательные,

совместный полет, стыковка/дозаправка (FastTrac-1 и -2);

• новое направление: ORS (Operationally Responsive Space).

Состояние дел: у них в Америке

6

• европейские аппараты: кубсаты, Proba, Proba-2, EduSat, Prisma. Упор на

технологические эксперименты, науку и образование;

• японские микроспутники: кубсаты; SDS-1, Sprite-Sat, Kagayaki (SorunSat),

PRISM (Hitomi). Упор на технологические эксперименты и образование;

• азиатские проекты: RazakSat, DubaiSat-1, STSat-2A&2B, X-Sat, Rasat и т.д. Упор

на ДЗЗ, технологический трансфер в образовательные учреждения.

Состояние дел: проекты других стран

7

• университетские спутники массой 1.3 кг, объемом 1 л;

• к 2013 г. запущено более сотки «кубсатов»;

• программа стала международной (более 40

университетов);

• сформирован рынок пусковых услуг, разработки

служебных систем и полезной нагрузки;

• аппараты становятся все более «способными» (BeeSat

– трехосная система стабилизации с использованием

маховиков);

• программа нашла применение в технологической и

военной отрасли США;

• имеет перспективы расширения и создания спутников

типа 2U, 3U, 6 U и т.д.

Ветвь эволюции: CubeSat

8

Микроспутники массой 10..150 кг (1) и кубсаты (2)

Состояние дел: решаемые задачи (2008-2012)

38%

11%23%

15%

13%

Технология и образование

Наука

ДЗЗ

Связь

МО

57%

4%

0%

13%

26%

Технология и образование

Наука

ДЗЗ

Связь

МО

За 2008 – 2012 г. в общей сложности запущено 87 малогабаритных аппаратов 72 типов

9

• «Стерх», 2 шт (160 кг, ПО Полет, РКС);

• «Университетский-Татьяна-2» (ВНИИЭМ, НИИЯФ

МГУ);

• «УгатуСат» (кооперация ЗАО КБ Полет, УГАТУ);

• «Кедр» (он же РадиоСкаф, AMSAT);

• «YouthSat» (научная аппаратура НИИЯФ МГУ);

• «Чибис-М», «Юбилейный-2».

Состояние дел: российские проекты (2008-2012)

10

• Платформа SSTL-50 (компания SSTL; масса 50 кг, 22 метра в случае

использования камеры SLIM-6, стоимость менее 3 млн.$). Кроме камеры ДЗЗ,

может быть интегрирована и другая нагрузка;

• Спутник SkySat-1 (SkyBox Imaging, США; запуск в 2013 г, разрешение 1

метр@450 км, мультиспектр, масса 100 кг).

• Японские проекты:

• RISING-2 (Tohoku University, Hokkaido University, запуск в 2013 г., 5 метров

мультиспекр, 50 кг) – парадигма New-Paradigm of Space Development and

Utilization by Nano-Satellite (Токийский университет);

• TSUBAME (Tokyo Institute of Technology, запуск в 2012 г. Масса 48 кг, 14

метров@700 км).

Перспективы для микроспутников: ДЗЗ

11

Цель ORS (Operationally Responsive Space) - разработка быстрых и дешевых

решений для военной связи, видовой разведки. Основные подходы:

• использование микроспутников (стоимость);

• сборка спутника и его подготовка к запуску осуществляется в течение

нескольких дней (оперативность);

• запуск осуществляется на РН легкого класса высокой боевой готовности;.

Технологические предпосылки:

• использования стандартизации и унификации (идеология Plug-and-Play);

• использование в составе систем коммерчески доступных компонент;

• использование компонент и систем, произведенных частными компаниями.

Перспективы для микроспутников: ORS

12

• платформа Канопус (ВНИИЭМ);

• платформа «Карат» (НПОЛ, масса более 100 кг);

• платформа «Нева» (КБ Арсенал, масса более 100 кг);

• МКА «Чибис-М», «Юбилейный-2», «Бауманец-2», «Аист»,

«Аист-2», «ТНС-0-2»…

• Частные компании?

Перспективы для микроспутников: Россия

13

Перспективы для микроспутников: Россия (2)

Проблемы технологические:

• невысокая надежность разрабатываемых систем;

• отсутствие или безальтернативность на отечественном рынке отечественной

конкурентоспособной продукции: элементов и служебных систем;

• отсутствие доступной инфраструктуры для проведения наземных испытаний;

• использование устаревших технологий при проектировании и испытаниях.

Без быстрых недорогих технических решений отечественные проекты труднореализуемы.

Вариант решения: использование гибких стандартных микроспутниковых компонент и систем,

«заготовок», «полфабрикатов», с целью дать заказчику возможность сконцентрировать усилия на

научно-образовательных экспериментах

14

Перспективы для микроспутников: Россия (3)

Проблемы организационные:

• спутники годами разрабатываются крупными КБ по заказу университетов,

фактическое участие студентов минимально;

• локальность очагов активности крупных фирм и институтов, занимающихся МКА

«факультативно»;

• отсутствие систематической поддержки и развития направления на уровне

государства;

• неэффективность расходования средств;

• отсутствие молодых специалистов.

Нет стратегии, нет программы развития малых аппаратов для быстрого недорогого доступа в космос и решения научно-образовательных задач

15

Путь для университетов:

• «Инвентаризация» перспективных научно-образовательных микроспутниковых

экспериментов с участием студентов, аспирантов, преподавателей;

• Разработка требований к спутниковой платформе – «рабочей лошадке»

университетских микроспутниковых программ (до 50 кг?);

• Разработка универсального пускового механизма для регулярных попутных

запусков университетских платформ на орбиту (РОСКОСМОС дал добро);

• Разработка открытых спецификаций для простой интеграции полезной нагрузки

и служебных систем в состав этих микроспутниковых платформ;

• Разработка стандартизованных модельных рядов всех необходимых

спутниковых компонент для сборки платформ с различными характеристиками

по принципу ЛЕГО-конструктора.

Перспективы для микроспутников: Россия (4)

Цель: от идеи эксперимента до запуска микроспутника не более одного года!

16

Пример: концепция ТаблетСат от СПУТНИКС

Создание/сборка МКА 10-50 кг по LEGO- и Plug-and-Play – принципам

Масштабируемость служебной платформы МКА

Проект МКА «ТабПроект МКА «Таблетсат» массой 10 кг

Проект МКА «Таблетсат» массой 50 кг

17

Использование стандартного пускового интерфейса

Использование идеологии открытых спецификаций

Проект МКА «Таблетсат» массой 50 кг

Проект контейнера системы выведения «Таблетсатов»

Пример: концепция ТаблетСат от СПУТНИКС (2)

18

Спасибо за внимание!