КЭ Наноспутник - Координационный научно

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.
1
Использование результатов
освоения космоса
эксперимента
для
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.
Рисунок 1
COTS-технологии);
Технологический наноспутник ТНС-0 № 1
(предоставлено ОАО «РКС»)

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.
ВКД 13 - 28.03.05. - запуск ТНС
Результаты
Рисунок 2
Ручной запуск наноспутника ТНС- 0 №1
космонавтом С. Шариповым 28 марта
2005 года (МКС-10)
(предоставлено ОАО «РКС»)
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.
14
2. Показана возможность эффективного контроля за
Аппаратура ТНС-0 №1 должна
обеспечивать:
передачу телеметрических данных
через систему «ГЛОБАЛСТАР»;
прием команд через систему
«ГЛОБАЛСТАР»;
контроль функционирования АРБ
КС посредством системы КОСПАССАРСАТ в течение первых 2-х суток
полета.
2
функционированием КА с помощью абонентского комплекта международной системы КОСПАССАРСАТ. 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.
3
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.
1.
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.
2.
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 мая4 июня 2004 г. – г. Королев. Издательство Росавиакосмос, кн. 3., стр.34-35.
3.
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.
4.
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.
5.
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.
6.
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.
7.
Малые космические аппараты информационного обеспечения. Под ред. В.Ф.
Фатеева. Радиотехника, М., 2010, 315 с.
8.
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.
9.
4
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.
10.
А.С. Селиванов, В.М.Вишняков. Наноспутниковые технологии экспериментальной
отработки космической техники. 41-е Циолковские научные чтения, 12-14 сентября 2006 г.
11.
Патент RU 45128 U1 «Космический
Селиванов А.С., Тучин Ю.М., Степанов А.А. и др.
12.
5
аппарат».
Авторы:
Урличич Ю.М.,