МОБИЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС НАЗЕМНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ МАЛЫХ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

PORTABLE ELECTRICAL GROUND TESTING COMPLEX FOR SMALL SPACE SATELLITES

Denis Tyunyagin

the head of the group 23023, JSC “Academician M.F. Reshetnev Information Satellite Systems”,

Russia, Zheleznogorsk

Anna Sosnovkaya

2 year master student, department “Applied Physics and Space Technology”

School of Space and Information Technologies

Siberian Federal University,

Russia, Krasnoyarsk

АННОТАЦИЯ

Одним из наиболее перспективных направлений современного спутникостроения является создание малых космических аппаратов. Малые космические спутники доказали свою эффективность, сохраняя при этом более низкую стоимость разработки. Как и любые сложные технические системы, они подвергаются различным видам испытаний, в том числе и электрическим. Чтобы обеспечить возможность проведения электрических испытаний как на заводе-изготовителе, так и на космодроме, актуальной задачей является создание мобильного комплекса наземных электрических испытаний малых космических аппаратов.

ABSTRACT

One of the most prospective directions of modern satellite industry is production of small spacecrafts. Small space satellites have proved their effectiveness, at the same time keeping low cost of their development. Like any other complex systems, they are tested in different ways, including electrical testing. The actual problem is development of the portable electrical ground testing complex for small spacecrafts to provide the capability to conduct electrical testing both at the manufacturer’s site and at the space-vehicle launching site.

Ключевые слова: малые спутники; наземные испытания; электрические испытания.

Keywords: small space satellites; ground testing; electrical testing.

Введение

В современной космической отрасли сфера малых космических аппаратов быстро развивается и находит всё большее распространение и применение. В настоящее время одним из важнейших направлений является создание малых спутников, так как они доказали свою эффективность, сохраняя при этом более низкую стоимость разработки.

Как и любая сложная техническая система, малый космический аппарат в процессе создания подвергается различным видам испытаний, в том числе и электрическим, то есть проверкам всех электрических соединений между приборами, подсистемами.

На данный момент электрические испытания малых спутников проводятся только на заводах-изготовителях на стационарном испытательном оборудовании. Поэтому возникает необходимость разработки мобильного комплекса наземных электрических испытаний малых космических аппаратов.

1. Малые космические аппараты.

Малые спутники – это узкоспециализированные аппараты. Как правило, они имеют монофункциональную целевую аппаратуру, негерметичную конструкцию корпуса, компактные солнечные батареи, минимум резервирующих элементов. В их производстве используются новейшие конструкционные материалы и достижения микроэлектроники. Для спутников дистанционного зондирования Земли применяются сложные, но компактные оптические схемы. Благодаря всему перечис­ленному такие аппараты могут иметь небольшие размеры и вес.

1.1.  Преимущества малых спутников.

С точки зрения разработки, создания и запуска спутника малая масса обеспечивает ряд преимуществ экономического характера.

1.1.1.  Рентабельный запуск. Вывод спутника на орбиту требует значительной части средств от общей стоимости проекта. Цена рассчитывается исходя из высоты орбиты, веса спутника, стоимости ракеты-носителя (этот параметр зависит не только от класса: тяжелые, средние и легкие ракеты-носители, но и от страны-изготовителя), а также общей мировой конъюнктуры стоимости пусков в конкретном году. Вывод аппаратов малой массы осуществляется на низкие орбиты с помощью более дешевых средств легкого или среднего класса, в том числе российских конверсионных ракет, предназначенных для утилиза­ции путем запуска с полезной нагрузкой. Кроме того, малые спутники запускаются не поодиночке, а целой группой – «кластерный запуск», что удешевляет себестоимость запуска одного аппарата. Также возмо­жен «попутный запуск» в качестве сопутствующей нагрузки к большо­му спутнику.

1.1.2.  Сжатые сроки создания (1–3 года вместо 5–10 лет). Сокращение производственного цикла связано с узкой специализацией спутника, использованием серийных компонентов, унифицированных платформ, сокращением объемов документации, традиционных конструкторских и технологических требований к разработке, созданию, запуску и эксплуатации. Сжатые сроки создания способст­вуют скорейшему возврату инвестиций.

1.1.3.  Ценовая привлекательность. Процесс создания малого спутника, предназначенного для решения серьезных профессиональных задач, таких как дистанционное зондирование Земли, нельзя назвать дешевым, а скорее недорогим. Тем не менее, цена аналогичного большого спутника оказывается в разы больше [2].

2. Мобильный комплекс наземных электрических испытаний.

Суть процесса испытаний сводится к следующей схеме, предс­тавленной на рисунке 1: на объект контроля через различные интерфейсы, подаются команды управления, изменяющие логику его работы. В результате формируются параметры и отчеты, отражающие состояние объекта контроля.

Рисунок 1. Схема проведения испытаний объекта контроля

(КПА – контрольно-проверочная аппаратура)

В соответствии с логикой испытаний в рамках создания мобильного комплекса потребуется реализация следующих функций:

• измерение сопротивления и напряжения постоянного тока;
• формирование команд управления (токовых сигналов);
• анализ состояний датчиков дискретных сигналов;
• работа по интерфейсам МКО, SpaceWire и др.

Программное обеспечение мобильного комплекса должно состоять из следующих компонент:

• общесистемное программное обеспечение (ОПО), управляющее работой персонального компьютера и запускаемых на нем приложений;
• специальное программное обеспечение (СПО), управляющее процессом испытаний;
• технологическое программное обеспечение (ТПО), включающее в себя программы автономных проверок испытательного комплекса.

В частности, СПО мобильного комплекса испытаний реализует следующие функции:

• сбор и обработка информации о состоянии космического аппарата;
• обеспечение интерфейса пользователя мобильного комплекса испытаний;
• автоматическая выдача команд спутнику в форме электри­ческих сигналов;
• автоматический контроль параметров;
• автоматическое создание отчетов и их хранение;
• визуализация результатов работы.

Программное обеспечение должно быть унифицированным и не зависеть от конфигурации комплекса. Для настройки под конкретную конфигурацию программное обеспечение должно быть построено по модульному принципу и иметь в своем составе инсталля­ционные файлы.

В результате, будет спроектирован комплекс электрических испыта­ний малых спутников, обладающий следующими преимуществами:

• компактность и мобильность;
• возможность проведения электрических испытаний различных малых спутников как на предприятии-изготовителе, так  и  на  космодромах.

Выводы

Создание мобильного комплекса электрических испытаний малых спутников является актуальным для производителей подобных космических аппаратов, так как существенными преимуществами такого комплекса станут компактность и возможность проведения электроиспытаний не только на площадке завода-изготовителя, но  и  на  полигонах запуска.

Список литературы:

1. Александровская Л.Н. Теоретические основы испытаний и эксперимен­тальная отработка сложных технических систем: учебное пособие. – М.: Логос, 2003. 733 с.

2. Зинченко О.Н. Малые оптические спутники ДЗЗ. URL: http://www.racurs.ru/ ?page=710. (Дата обращения: 10.11.2015).

3. Макриденко Л.А., Боярчук К.А. Микроспутники. Тенденции развития. Особенности рынка и социальное значение. // Журнал «Вопросы электро­механики». – 2005. – Т. 102. – С. 12–27.

4. Овчинников М.Ю. Малые мира сего // Журнал «Компьютера». – 2007. – № 15.