Подготовка и запуск с Российского сегмента Международной космической станции технологического наноспутника ТНС-0
(Наноспутник), 2 исследования
Постановщик(и):
Селиванов А.С., д.т.н., профессор, ОАО «Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем» (ОАО «РКС»)
Наноспутник (1 этап) – Экспедиция 10, завершен;
Наноспутник (2 этап) – готовится.
Область исследования: Технологии освоения космического пространства
Космический эксперимент (КЭ) «Наноспутник» выполняется в несколько этапов, на каждом из этапов создается технологический наноспутник (массой до 5 кг), запускаемый с борта РС МКС.
Каждый наноспутник оснащается экспериментальными элементами бортовых систем для проведения их летной отработки, а также научными приборами для геофизических измерений, коммуникации, дистанционного зондирования Земли и других применений.
В ходе выполнения эксперимента отрабатываются:
метод «ручного» выведения малых КА с борта пилотируемых аппаратов,
новый метод управления и телеметрирования работы КА с использованием глобальных телекоммуникационных систем гражданского назначения (системы ГЛОБАЛСТАР);
экспериментальные элементы бортовых систем и научные приборы, в том числе разработанные на базе высокотехнологичных коммерческих изделий, изначально не сертифицированных для космического применения (т.н. COTS-технологии).
Применяемые методы выведения наноспутника на низкую околоземную орбиту и управления им открывают путь для дальнейшего снижения затрат на разработку и эксплуатацию космических систем на базе малых КА.
Наноспутник (1 этап)
Цель исследования:
Отработка технологии выведения с PC МКС космического аппарата нанокласса (массой до 5 кг), доставленного на МКС с помощью транспортного грузового корабля типа «Прогресс - М», а также экспериментальная проверка функционирования ТНС-0 №1 в реальных условиях космического полета.
Объекты исследования:
Технологический наноспутник ТНС-0 № 1 (рисунок 1) массой 4,5 килограмма с экспериментальными элементами бортовых систем и приборов (радиобуй системы КОСПАС-САРСАТ, модем системы ГЛОБАЛСТАР, пассивной магнитной системы ориентации и стабилизации, датчики солнца и горизонта и т.д.) в условиях реального космического полета.
|
Рисунок 1
|
Технологический наноспутник ТНС-0 № 1 (предоставлено ОАО «РКС»)
|
Использование результатов эксперимента для освоения космоса
Космический эксперимент «Наноспутник» направлен на получение следующих основных результатов:
отработка технологии «ручного» выведения с борта пилотируемого аппарата (РС МКС) КА нанокласса (массой до 5 кг);
испытание новой технологии (при использовании глобальной телекоммуникационной системы ГЛОБАЛСТАР) передачи и приема целевой и служебной информации с наноспутника в процессе его полета после отделения от МКС;
отработка технологии подтверждения работоспособности КА при использовании международной космической системы поиска и спасания КОСПАС-САРСАТ;
экспериментальная отработка в реальных условиях космического полета высокотехнологичных коммерческих изделий, изначально не сертифицированных для космического применения (т.н. COTS-технологии);
отработка конструктивных и схемотехнических решений наноспутников нового типа.
Указанные результаты будут использованы в ракетно-космической отрасли в следующих направлениях: технологии малозатратного создания и выведения малых космических аппаратов, технологии проведения технических исследований и экспериментов на борту пилотируемых орбитальных средств, технологии телекоммуникаций, технологии глобального управления системами космических аппаратов и другие.
|
Рисунок 2
|
Ручной запуск наноспутника ТНС- 0 №1 космонавтом С. Шариповым 28 марта 2005 года (МКС-10)
(предоставлено ОАО «РКС»)
|
Результаты
В 2005 году в период экспедиции МКС-10 был реализован первый этап КЭ «Наноспутник» - осуществлен «ручной» запуск наноспутника ТНС-0 №1 с борта РС МКС во время ВнеКД космонавтом С. Шариповым (рисунок 2).
Длительность автономного полета спутника составила четыре месяца (вход в плотные слои атмосферы 30 августа 2005 г.), за время которого программа летных испытаний была выполнена в полном объеме и получены результаты, подтвердившие успешное достижение задач поставленных в КЭ:
1. В ходе автономного полета наноспутника ТНС-0 №1 подтверждена возможность использования спутниковой телекоммуникационной системы ГЛОБАЛСТАР для управления и связи с малыми КА (рисунок 3). Определены условия благоприятной связи, при которой такая технология управления является весьма эффективной, малозатратной и эксплуатационно-удобной, и реализуема как в стационарном, так и в мобильном вариантах.
2. Показана возможность эффективного контроля за функционированием КА с помощью абонентского комплекта международной системы КОСПАС-САРСАТ. Факт работы ТНС-0 №1 был установлен на первой же минуте после его включения экипажем, находящимся вне МКС, что подтверждает принципиальную возможность использования этой международной системы не только на Земле и на самолетах, но и в космосе.
3. Проведены успешные испытания экспериментальных бортовых приборов – системного контроллера, датчиков Солнца, датчика горизонта, литиевой батареи, пассивной (магнитной) системы ориентации и стабилизации.
|
Рисунок 3
|
Схема информационного обмена между ТНС-0 №1 и ЦУП ТНС-0 с использованием спутниковых модемов системы ГЛОБАЛСТАР (предоставлено ОАО «РКС»)
|
По итогам реализации КЭ оправдала себя как эксплуатационно-удобная и сравнительно малозатратная технология запуска ТНС-0 № 1 с борта МКС «ручным» способом.
На основании полученных результатов выработаны новые актуальные предложения, направленные на повышение эффективности командно-программного управления малыми КА и сбора данных с использованием глобальных телекоммуникационных систем гражданского назначения (системы ГЛОБАЛСТАР), на усовершенствование оптических датчиков, системы ориентации и стабилизации, технологии запуска с МКС и т.д.
В настоящее время проводится подготовка второго этапа эксперимента «Наноспутник» для которого создается наноспутник ТНС-0 №2.
Наноспутник (2 этап)
Реализация на борту 2-го этапа эксперимента РС МКС планируется на 2013 год
Цель исследования:
Отработка функционирования технологического наноспутника ТНС-0 №2 в различных режимах работы научной аппаратуры (НА) в условиях реального космического полета.
Объекты исследования:
Технологический наноспутник ТНС-0 № 2 (рисунок 4) массой 4,5 килограмма с экспериментальными элементами бортовых систем и приборов в условиях реального космического полета.
-
|
Рисунок 4
Технологический наноспутник ТНС-0 № 2
(предоставлено ОАО «РКС»)
|
Публикации
Селиванов А.С., Урличич Ю.М., Попов Г.А., Лукьященко В.И. О создании экспериментального малого космического аппарата для отработки микротехнологий. Труды семинара «Проблемы развития и использования микротехнологий в авиации и космонавтике». С. Петербург, 2002 г.
Селиванов А.С., Урличич Ю.М., Тучин Ю.М. Проект технологического наноспутника ТНС-1 для дистанционного зондирования Земли. 2ая конференция «Авиакосмические системы на базе микротехнологий: создание и основные направления использования, С. Петербург
9-11 июня 2003 г. Издательство Минпромнауки РФ, стр. 34-35.
Селиванов А.С., Урличич Ю.М., Хромов О.Е. семейство технологических наноспутников для экспериментальных исследований. Сборник трудов IV международной конференции-выставки «Малые спутники. Новые технологии. Миниатюризация», 31 мая-4 июня 2004 г. – г. Королев. Издательство Росавиакосмос, кн. 3., стр.34-35.
Селиванов А.С., Урличич Ю.М., Тучин Ю.М., Хромов О.Е., Никушкин И.В. Технологический наноспутник минимальной комплектации ТНС-0. Труды III конференции «Микротехнологии в авиации и космонавтике». 8-9 июня 2004 г., С.-Петербург, стр. 7-8.
Куприянова Н.В., Овчинников М.Ю., Пеньков В.Н., Селиванов А.С. Пассивная магнитная система ориентации первого российского наноспутника ТНС-0. Препринт ИПМ РАН им. М.В. Келдыша, М, 2005, 23 с.
Овчинников М.Ю., Ильин а.а., Пеньков В.Н., Куприянов Н.В., Селиванов А.С. , «Altitude Dynamics of the First Russian Nan satellite TNS-0», 57-th Jnt. Astronautically Congress, Valencia, Spain, 2-6 okt. 2006, стр.76.
Бандель Д., Овчинников М.Ю., Тайль Ш., Хромов О.Е., Селиванов А.С. Наноспутник GREASAT. Общее описание. Препринт ИПМ РАН им. М.В. Келдыша, №21, 2009, Москва, стр.34.
Малые космические аппараты информационного обеспечения. Под ред. В.Ф. Фатеева. Радиотехника, М., 2010, 315 с.
Селиванов А.С., Тучин Ю.М., Урличич Ю.М., Вишняков В.М. Предварительные результаты летных испытаний технологического наноспутника ТНС-0. Доклад на 10-ой международной конференции «Системный анализ управления и навигации». Крым, Евпатория, 3-10 июня 2005.
Петушков А.М., Сергеев С.А. Эксперимент по проверке новых технологий управления спутниками (предварительные итоги полета наноспутника ТНС-0 № 1. ФГУП «РНИИ КП», доклад на 10-ой международной конференции «Системный анализ, управление, навигация», Крым, Евпатория, 3-10 июня 2005 г.
А.С. Селиванов, В.М.Вишняков. Наноспутниковые технологии экспериментальной отработки космической техники. 41-е Циолковские научные чтения, 12-14 сентября 2006 г.
Патент RU 45128 U1 «Космический аппарат». Авторы: Урличич Ю.М., Селиванов А.С., Тучин Ю.М., Степанов А.А. и др.
|
