Слайд 1 - Космическое образование

Самарский государственный аэрокосмический университет
имени академика С.П.Королёва
(национальный исследовательский университет)
Наноспутники как средство ускорения
технологического развития и получения новых
знаний об околоземном космическом пространстве
Белоконов Игорь Витальевич
Молодёжная научная школа-конференция при 40-ой Ассамблее COSPAR
Содержание
• Самара космическая: ОАО РКЦ «Прогресс» / СГАУ
• Что такое КА нанокласса (наноспутник) ?
• Области применения КА нанокласса на примере
трех запусков в 2013 г. (Бион-М1, Минотавр-1,
Днепр).
• QB50 – мегапроект в области применения
наноспутников для изучения термосферы Земли.
• Проекты систем наноспутников, интегрирующих
существующие инфо-коммуникационные системы.
• Космическое образование, основывающееся на
наноспутниках и использовании орбитальных
ступеней РН «Союз»
Самара космическая: ОАО РКЦ «Прогресс» / СГАУ
На 8 августа 2014 г. запущено
1827ofРНLaunchers
семейства «СОЮЗ»
Evolution
of
Samara Rocket Space
Center
www.samspace.ru
8К71
VOSTOK
Developed by OKB-1.
The first two stages
are manufactured by
the Progress plant
11А57
VOSKHOD
11А511
SOYUZ
Developed by TsSKBProgress under
supervision of OKB-1
11А511U
SOYUZ-U
11А511U-2
SOYUZ-U2
11А511-FG
SOYUZ-FG
Developed by TsSKB-Progress
Soyuz-U, Soyuz-FG are in operation
14А14-1а
SOYUZ-2-1a
14А14-1b
SOYUZ-2-1b
Soyuz-2 undergoes flight testing.
Three launches of Soyuz-2-1a and
one launch of Soyuz-2-1b have been
performed.
Being adapted to be used in 4
manned
flights
На 8 августа 2014 г. cоздано и запущено 983 КА
RESURS-DK1
www.samspace.ru
ZENIT-4МТ
YANTAR-2К
ZENIT-2
RESURS-F1
ORLETS
ZENIT-2М
RESURS-F2
ZENIT-4MK
KOMETA
8 modifications in
total
7 modifications in
total
5 modifications in
total
Космические исследования СГАУ
Шесть микроспутников “ ПИОН»
1989-1991 гг. – изучение вариаций плотности атмосферы Земли
Научные и технологические
исследования на
КА серии Фотон/Бион
Группировка МКА «Аист-1»
АИСТ-1/1 – 21 апреля 2013 г.
АИСТ-1/2 – 28 декабря 2014 г.
Научная аппаратура «МЕТЕОР»
www.samspace.ru
Панель солнечной батареи
Начальная орбита:
– НКР = 575 км;
– j = 64,9˚
Масса МКА с адаптером –
Антенное приемное
53 кг;
устройство командноуправляющей
навигационной системы
Навигационная
антенна
Корпус
Устройство отделения
Антенное передающее
устройство командноуправляющей
навигационной системы
Солнечная батарея
7
Video of separation
8
Что такое наноспутники?
КА нанокласса (наноспутники) - спутники, имеющие
массу до 10 кг.
Стандарт CubeSat(1U, 2U, 3U)
Стандарт разработан в 1999 г.,
Первый запуск в 2003г..
В 2013 году запущено 70 НС
Этапы развития наноспутников
Первый этап – доказательство возможности создания
Университетом полноценного спутника, возникновение
образовательных программ нового типа.
Второй этап – отработка в космосе малоразмерных
обеспечивающих систем, формирование рынка стандартных
комплектующих.
Третий этап – использование платформ CubeSat для отработки
новых технологий и проведение экспериментов в космосе.
Четвертый этап – создание группировок наноспутников,
совместно решающих задачи, которые невозможно решать
«большими КА»
В настоящее время наблюдается четвёртый этап развития
Основные области применения
наноспутников
• Образовательные задачи;
• Тестирование и верификация алгоритмов и
технологий управления, навигации и связи;
• Тестирование новых материалов и электронных
компонент;
• Мониторинг и исследование геофизических полей,
дистанционное зондирование Земли;
• Сбор и передача данных от удалённых терминалов;
• Предоставление услуг по запросу (новый сегмент
бизнеса)
• Создание измерительных сетей для контроля
изменений атмосферы, климата, прогнозирования
землетрясений
РН «Союз 2.1 а»/КА «Бион-М1»
Дата запуска: 19.04.2013;
Выведено на орбиту 6 спутников, из них 5 класса CubeSat.
Назва
ние
Страна
Организация
Миссия
Тип
М,
кг.
Т,
мес.
Н,
км
BeeSat Герман
-2
ия
Тех.унив.
г. Берлин
Отработка новой системы
ориентации
1U
1
6
570
BeeSat Герман
-3
ия
Тех.унив.
г. Берлин
Отработка передатчика Sдиапазона и камеры с
разрешением 640Х480
1U
1
12
570
Герман
ия
Тех.унив.
г.
Дрездена
Измерение концентрации
атомарного кислорода в
верхних слоях атмосферы;
Испытание гибких
тонкоплёночных солнечных
элементов
1U
1
12
570
3U
3
4-6
НАСА
Съёмка поверхности Земли с
высоким разрешением
(4-5 м.)
270
575
1U
1
4
570
Частный
Передача сигналов в
радиолюбительском
диапазоне
SOMP
Dove-2 США
OSSI-1 Япония
РН «Днепр» (21.11.2013)
Выведено 33 спутника, из них 20 класса CubeSat; Высота орбиты : ~700 км.
Название
Страна
Организация
Миссия
Тип
М,
кг.
Т,
мес
GOMX
Дания
GOMSpace,
Унив.г. Аалборг
Мониторинг воздушного
пространства
2U
2
12
Delfin3Xt
Голлан
дия
Тех.унив.
г.Делфт
Отработка гидрогенизированных аморфных кремниевых
солнечных элементов питания,
Испытание передатчикаS–band
3U
3
12
Triton-1
Велико
британия
Содружество
АИС морских судов.
университетов и Передача сигналов по каналам
компания ISIS
FM и DSB
3U
3
12
OPTOS
Испания
Нац. институт
аэрокосмической техники
Отработка перспективных
технологий
3U
3
12
CubeBu
g-2
Аргентина
Мин. Науки
Тестирование и отработка
радиокомпонентов
2U
2
12
Косм. агентство
Эквадора
Наблюдение за космическим
мусором
1U
1
12
NEE-02 Эква‘Krysaor’ дор
FUNcube- Великоб Частный
1
ритания
HiNCube Норве- Группа. унив.
гия
ZACUBE-1 КейпКейпт.тех.
таун
университет
Тестирование и отработка
радиокомпонентов
ДЗЗ и контроль изменения
температуры КА
Изучение ионосферы Земли и
калибровка радиолокационной
установки, находящейся на базе в
Антарктике
Отработка перспективных технологий
1U
1
12
1U
1
12
1U
1
12
1U
1
12
Тестирование и отработка
электронных компонент
Измерение изменения температуры
1U
1
12
1U
1
12
Тестирование и отработка бортовых
систем
1U
1
12
Тех.унив.
Г.Вюрцбург
Тестирование системы ориентации
1U
1
12
Маньянский
тех. унив.
Тестирование компонентов
1U
1
12
Институт
космических
технологий
HumSat-D Испания Университета
г. Виго
PUCPПеру
Католический
SAT-1
университет
FirstГерма- Тех.унив.
MOVE
ния
г.Мюнхен
ICube-1
UWE-3
Пакистан
Германия
VELOX-P- Синга2
пур
BeakerSat1
США
Морехид.
университет
Тестирование
радиокомпонент
2,5U
2
12
$50Sat
США
Морехид.
университет
Тестирование
радиокомпонент
1,5 U
1
12
QubeScout
-S1
США
Мэриленд.
университет
Тестирование
энергетических
компонент
2,5 U
2,5
12
Частный
ДЗЗ и наблюдение за
мусором
1U
0.25
1
Католический унив.
Отработка системы
отделения от
наноспутников
1U
0.2
1
Wren
PocketPUCP
Германия
Перу
РН «Минотавр-1» (22.11.2013)
Выведено 28 спутников класса CubeSat; Высота орбиты ~500 км.
Назван
ие
Стра
на
Организация
CAPE-2 США
Университет
Луизианы
Миссия
Тип
М,
кг.
Т,
мес
Тестир. техн. развертывания СБ,
эксперимент с радиосигналами
1U
1
12
Firefly
США
НАСА,,Центр
Годдарда,
ННФ
Исследование молний в
атмосфере
3U
3
12
COPER
США
Университет
Сент-Луиса
Тестирование оптического
оборудования
1U
1
12
Charger США
Sat-1
Унив. штата
Алабама
Отработка и тестирование
электрооборудования
1U
1
12
Dragon
Sat-1
США
Унив.штата
Филадельфия ,
Военно-морской
академия
Изучение в оптическом диапазоне
авроральной области свечения
Земли. Отработка гравитационноградиентной системы
стабилизации
1U
1
12
SPA-1
США
Университет
Нью-Мексико
Тестирование компонентов для
ВВС США
1U
1
12
Black
Knight
США
Академия
финансов
Тестирования компонентов ВВС США
1U
1
12
Swamp
Sat
США
Униве. штата
Флорида
Тестирование нового миниатюрного
гироскопа
1U
1
12
Ho’opo
nopono
США
Гавайский
университет
Калибровка радиолокационных станций
слежения
3U
3,5
12
KySat2
США
Унив. штата
Кентукки
Тестирование нового метода определения
ориентации космического корабля
1U
1
12
TJ3Sat
США
Сред школа
ТомасаДжеферсона
Отработка управления спутником при
помощи SMS сообщений с мобильного
телефона
1U
1
12
ORSES
США
Университет
Дж. Хопкинса
Тестирование систем шифрования связи
Вулкан и Грифон
3U
3
12
SENSE
1,2
США
ВВС
Исследование ионосферы и влияния
поверх. заряда на приём радиосигналов
3U
3
12
Promet
heus
США
Унив. Джона
Хопкинса
Отработка системы разделения на два
аппарата
3U
3
12
NPSat1
США
ВМФ
Тестирование солнечных панелей
3U
3
12
Phone
Sat 2.4
США
НАСА, центр
Эймса
Тестирование компонентов смартфона и
работы операц. системы Android 2.3.3
1U
1
12
Vermont
Lunar
CubeSat
США
Технический
колледж
Вермонта
Тестирование технологий посадки Cubesat
на Луну; Тестирование светодиодов.
1U
1
12
QB50 – мегапроект в области применения
наноспутников для изучения термосферы Земли.
(Институт гидродинамики Фон Кармана, Бельгия)
50 CubeSat 2U,3U:
Австрия (2), Австралия (3), Южная Африка
(1), Бельгия (3), Бразилия (1), Канада
(2),Китай (7), Колумбия (1), Чехия (1),
Германия (2),Испания (1), Финляндия (1),
Франция (5), Великобритания (3), Греция (2),
Израиль (1), Индия (1), Италия (1), Корея (2),
Литва (1), Нидерланды (2), Португалия (1),
Румыния (2), Россия (1), Турция (2), Тайвань
(1), Украина (1), США (4)
SamSat-QB50 (СГАУ, запуск 2016 г.)
Трансформация:
Схема действия сил и
моментов:
- До
- После
19
Проекты систем наноспутников, интегрирующих
существующие инфокоммуникационные
системы (SamSat-218, запуск 2017г.)
Общая характеристика НТА «Контакт»(запуск в 2015 г.)
Распределённая научная аппаратура «Контакт» состоит из двух модулей:
- автономный модуль «Контакт-МКА» - размещается на МКА АИСТ 2,
- автономный модуль «Контакт-Наноспутник» (КА-нанокласса)
Контакт-МКА на МКА АИСТ
Контакт- Наноспутник
Космическое образование,
основывающееся на наноспутниках
Программы подготовки магистров:
«Космические информационные системы и
наноспутники. Навигация и дистанционное
зондирование Земли»
(направление «Прикладные математика и физика)
«Перспективные космические технологии и
эксперименты в космосе»
(направление «Ракетные комплексы и космонавтика»
Основные изучаемые специальные дисциплины
Физика околоземного космического пространства
Системный анализ космических миссий
Управление и навигация в космосе
Спутниковые радионавигационные системы
Методы и средства дистанционного зондирования Земли
Радиотехнические комплексы управления полетом
Проектирование микроспутников и их систем
Технологии проведения космических экспериментов
Информационные технологии в проектировании
микро/нано спутников (ProEngineer, Altium Design)
Испытания научной аппаратуры и обеспечивающих систем
Методы решения обратных некорректных задач
Использование спутниковых радионавигационных
технологий для мониторинга геофизических полей
Методы обработки измерительной информации
Лабораторная база
• Центр тестирование и комплексных испытаний
наноспутников (термовакуумная камера, вибростенд,
стенд тестирования систем ориентации и стабилизации,
стенды сборки и тестирования электронных компонент
наноспутников стандарта CubeSat, оборудование для
ремонта электронных плат)
• Лаборатория проектирования и компьютерного
моделирования (класс на 12 рабочих мест с
высокоскоростным Интернетом, лицензионным ПО
ProEngineer, Altium Design и др.)
• Центр контроля полета и управления микроспутниками
(в радиолюбительском диапазоне частот)
• Лаборатория спутниковой радионавигации (набор
оборудования для приема сигналов от СРНС
ГЛОНАСС/GPS и имитации реальных сигналов на 10
пользователей)
Основные зарубежные партнеры:
- тех.университет Лессиус (Бельгия)
- тех.университет г.Дельфт (Голландия)
- тех.университет г.Лулеа (Швеция)
- тех.университет г.Виго (Испания)
- университет ISAE г.Туулуза (Франция)
- тех.университет г.Вюрцбург (Германия)
- Белорусский национальный университет
- Евразийский национальный университет
им.Л.Н.Гумилева (Казахстан)
Международные летние космические школы
Перспективные космические технологии и эксперименты в космосе» (3,5 ESTC)
http://www.volgaspace.ru/school/
Первая школа прошла в 2003 году
(в 2014 г. – десятая Школа)
University of Moderna e Reggio Emilia
(Reggio Emilia, Italy)
Universita di Roma "La Sapienza" (Roma, Italy)
University of Bologna (Bologna, Italy)
ENSICA (Toulouse, France)
Universidad de Valladolid (Valladolid, Spain)
Universidad Politcnica de Madrid (Madrid,
Spain)
UPM Avda (Madrid, Spain)
Crandfield University (Crandfield, Great Britain)
Oulu University (Oulu, Finland)
Moscow State University (Russia)
Moscow State Technical University (Russia)
Scientific-Research Institute Physical
Measurements (Russia)
Samara State Aerospace University (Russia)
Пример результативности Международных летних
космических школ (проект YES2) (видео)
Navigating antenna
Summator of navigating signals
Electronic unit
Navigating antenna
10-ая международная летняя космическая школа
«Перспективные космические технологии и
эксперименты в космосе»
Период проведения : 25 августа – 6 сентября 2014 г.
Состав зарегистрировавшихся участников:
Российские участники -10 студентов,
Иностранные участники – 30 студентов
(Швеция, Перу, Италия, Германия, Бельгия, Франция,
Канада, Великобритания, Колумбия, Индия,
Белоруссия, Казахстан)
Приглашённые професcора:
Anna Guerman (Португалия) – космические тросовые
системы,
Pierre Rochus (Бельгия) – космическая среда
Дополнительные пусковые возможности для
обеспечения научно-образовательных программ
(квалификационный пуск в 2016 г.)
Transfer
SamSat 1
compartment
Containers for microsatellite