Итак, космический аппарат «СтратоСат ТК-1», о котором мы писали прошлую статью, улетел на космодром «Восточный» для окончательной интеграции в пусковой контейнер, чтобы вместе с космическим аппаратом Метеор №2-3 позже улететь в космос.
В свою очередь, это означает, что все спутники прошли цикл испытаний, получили свои полётные задания и следующей остановкой будет уже сигнал из космоса. О том, как его поймать и расшифровать, будет ещё одна публикация до пуска. А сейчас расскажем, каким же получился в результате космический сервер и как проходили предполётные испытания.
▍ Технические характеристики спутника-сервера
Из первоначальной нашей задумки не удалось как следует реализовать использование полезной нагрузки одноплатного компьютера NanoPi NEO. Основной затык тут случился в надёжности ПО. Не поймите неправильно, на свете есть много космических аппаратов, работающих под управлением линукс-подобных операционных систем, но нам просто не хватило ресурсов для того, чтобы настроить работу ПО безотказно.
А вторая причина в том, что даже если считать достаточно надёжными ОС, которые идут с платой в комплекте, то обычные программы без оптимизации очень сильно нагружают процессор платы NanoPi. На таком маленьком спутнике энергобаланс — самая критичная часть, и для пико-спутника «в лоб» плата оказалась слишком мощной. Поэтому в этот раз в качестве контроллера полезной нагрузки поставили плату с модулем ESP32.
Плата управления ПН — одна из основных линий улучшения спутника в дальнейшем. В остальном же, первоначально сформулированные требования к космическому аппарату команде разработчиков выполнить удалось. В таблице приведены сводные характеристики и состав космического аппарата.
| Характеристика | Значение |
| Бортовой компьютер | |
| Архитектура | AVR |
| Рабочая частота | 16 МГц |
| Ток в режиме глубокого сна | 12мА |
| Ток в режиме приёма | 40мА |
| Ток в рабочем режиме | 110мА |
| Измеряемые параметры | Ускорение, угловая скорость, температура, давление, магнитное поле, токи заряда и разряда, температуры внешних солнечных панелей |
| Система питания | |
| Средневитковая мощность | 180 мВт |
| Ёмкость аккумуляторных батарей | 2400 мАч |
| Шины питания | 3.3В – 2 шт., 5В – 2 шт. |
| Максимальный ток | 3.3 линии – до 5А, 5В линии – до 9А |
| Бортовое радио | |
| Частота передачи | 436.26 МГц |
| Мощность передатчика | до 1 Вт |
| Модуляции | Lora, 2-FSK |
| Скорость передачи данных | 1.2 Кбит/с |
| Дополнительная полезная нагрузка: камера | |
| Разрешение | 5 Мегапикселей |
| Контроллер ПН | ESP32 |
| Память ПН | 16 Гб |
Повторимся — о том, как связаться с космическим аппаратом, будет ещё одна публикация. Как видите, работа бортового радио реализована в двух модуляциях, поэтому принять сигнал смогут как радиолюбители, оборудование которых заточено под модуляцию GMSK, так и набирающие популярность радио с применением модуляции LoRa.
Кроме всего прочего, работа в двух этих популярных модуляциях позволит принимать сигналы на сети радиолюбительских станций, таких как SatNOGS и TinyGS.
▍ Испытания космического аппарата
Самое важное, что стоит отметить про предполётные испытания — все они проходили совместно с материнским космическим аппаратом «СтратоСат ТК-1». Что в случае использования пико-спутников является огромным плюсом.
Обычно проходят так называемые автономные испытания, когда прибор или в случае с кубсатом — спутник — проходит весь цикл испытаний сам по себе, потом проходит комплексные испытания уже в составе надсистемы совместно. Т. е. если бы испытания шли обыкновенным маршрутом, все 6 тайнисатов должны бы пройти весь цикл испытания сами по себе, потом в составе материнского кубсата, потом материнский кубсат в составе пускового контейнера и так далее. Т. е. даже просто количественно вся миссия «СтратоСат ТК-1» должна была бы пройти испытания на вибрацию не менее 7 раз.
Тут же испытания проведены всего дважды: один раз на инженерном макете, и второй раз уже с пониженными уровнями, так называемые квалификационные испытания, на лётном. Таким образом получается экономия ресурсов как финансовых, так и временных. Это в целом удешевляет разработку и эксплуатацию пико-спутников. Для чего форм-фактор TinySat и был задуман.
Рисунок 2. Проведение вибродинамических испытаний
Испытания были проведены в испытательном центре ООО «Московский завод ФИЗПРИБОР» по программе и методике испытаний производителя космической платформы спутника «СтратоСат ТК-1» компании «Геоскан». Испытания показали отсутствие недопустимых резонансных частот в конструкции космического аппарата, отсутствие повреждений и разрушений и признаны оператором пуска успешными.
После проведения вибродинамических испытаний на инженерном образце, который подвергался более жёстким воздействиям, дополнительно проверили механизм раскрытия пускового контейнера. Он тоже отработал без каких-либо изменений.
Также были проведены интеграционные испытания с пусковым контейнером компании «Аэроспейс кэпитал». Суть этих испытаний предельно проста. Они показывают, что космический аппарат отвечает массогабаритным требованиям пускового контейнера. Говоря простым языком, помещается в него и выталкивается без застреваний.
Рисунок 3. Примерка космического аппарата «СтратоСат ТК-1». Наш спутник в чёрном пусковом контейнере
Интеграция показала небольшое отклонение размера спутника, но в пределах допустимой погрешности. Окончательная интеграция, когда аппарат помещается в пусковой контейнер для пуска, была произведена уже на космодроме «Восточный».
Рисунок 4. Схема «укладки» спутника-сервера
Наш спутник-север вместе с остальными тайнисатами упакован в пусковой контейнер, расположенный на кубсате «СтратоСат ТК-1», а сам кубсат уложен в пусковой контейнер пускового оператора. Потом этот контейнер установят на разгонный блок. Получается такая вот «матрёшка».
Рисунок 5. Пример компоновки попутных нагрузок на запуске КА Канопус. Синие и чёрные «ящики» на переднем плане и есть пусковые контейнеры кубсатов
В принципе, чтобы запустить свой пико-спутник в космос, этих испытаний достаточно. Всё, что волнует заказчика основной пусковой компании — это то, что всякие попутчики не развалятся на этапе выведения и не поломают основную полезную нагрузку, в нашем случае КА «Метеор №2-3». Но как владельцев спутника, нас, конечно, такой объём не устраивает.
Поэтому уже отдельно от материнского кубсата были произведены термовакуумные и функциональные испытания. К сожалению, на термовакуумных испытаниях не получилось произвести съёмку, а функциональные испытания не такие зрелищные и выглядят как космический аппарат, стоящий на столе.
Рисунок 6. Обычный день из жизни пико-спутников
Сказать что-то о его работе можно только по работе радио. Ничего примечательного — всё работает :)
Рисунок 7. Работа с радио на функциональных испытаниях
Как говорили выше, о том, что и как передаёт спутник, и как это принять, будет отдельная публикация. Если покажем сейчас, сюрприза не получится :) А пока на этом всё. Сейчас космический сервер загружен в пусковой контейнер с пятью своими коллегами пико-спутниками, которые будут проводить свои собственные космические эксперименты, придуманные школьниками, в рамках программы Фонда содействия инновациям Space-π. Следите за сообщениями о запуске и, возможно, следующую статью вы прочитаете уже из космоса!
Автор:
ru_vds
