МОБИЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС НАЗЕМНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ МАЛЫХ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

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.
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.