+ All Categories
Home > Documents > УДК 629.783.058.5 оСновные Проектные характериСтики ... · 2020....

УДК 629.783.058.5 оСновные Проектные характериСтики ... · 2020....

Date post: 11-Aug-2021
Category:
Upload: others
View: 0 times
Download: 0 times
Share this document with a friend
16
68 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ № 1(24)/2019 Кирилин А.Н., Ахметов р.Н., Ткаченко С.И., Стратилатов Н.р., Салмин в.в. и др. Статья посвящена основным результатам пятилетней эксплуатации тандема малых космических аппаратов серии «АИСТ». Два аппарата этой серии — летный и опытный (технологический) образцы были запущены на орбиту в 2013 г. В статье приводятся характеристики малых космических аппаратов, назначение, бортовой состав, текущее состояние группировки на второй квартал 2018 г., результаты научных исследований, полученные в ходе проведения экс- периментов на каждом из двух малых космических аппаратов. Дана оценка работоспособности малой унифицированной платформы космических аппара- тов «АИСТ», в т. ч. системы обеспечения теплового режима и системы электро- питания. Результаты анализа массивов телеметрической информации, накопленной в ходе эксплуатации малых космических аппаратов серии «АИСТ», могут быть использованы при проектировании новых космических аппаратов научно- образовательного и опытно-технологического назначений на базе унифициро- ванных маломассогабаритных космических платформ. Ключевые слова: малый космический аппарат, унифицированная маломассо- габаритная космическая платформа, телеметрическая информация, система обеспечения теплового режима, система электропитания, основные проектные характеристики, результаты эксплуатации. 1 Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва (Самарский университет) Московское шоссе, 34, г. Самара, Российская Федерация, 443086, e-mail: [email protected] 2 АО «Ракетно-космический центр «Прогресс» (АО «РКЦ «Прогресс») Ул. Земеца, 18, г. Самара, Российская Федерация, 443009, e-mail: [email protected] УДК 629.783.058.5 оСновные Проектные характериСтики и результаты экСПлуатации груППировки малых коСмичеСких аППаратов научно-образовательного назначения Серии «аиСт» © 2019 г. кирилин а.н. 1 , ахметов р.н. 2 , ткаченко С.и. 1 , Стратилатов н.р. 2 , Салмин в.в. 1 , воронов к.е. 1 , абрашкин в.и. 2 , ткаченко и.С. 1 , Пияков а.в. 1 , Сафронов С.л. 1 KEY DESIGN PARAMETERS AND OPERATIONAL RESULTS FOR A CONSTELLATION OF SMALL SPACECRAFT FOR SCIENTIFIC AND EDUCATIONAL PURPOSES OF THE AIST SERIES Kirilin A.N. 1 , Akhmetov R.N. 2 , Tkachenko S.I. 1 , Stratilatov N.R. 2 , Salmin V.V. 1 , Voronov K.е. 1 , AbrashkinV.I. 2 , Tkachenko I.S. 1 , Piyakov а.V. 1 , Safronov S.L. 1 1 Samara National Research University (Samara University) 34 Moskovskoe shosse, Samara, 443086, Russian Federation, e-mail: [email protected] 2 Joint Stock Company Space Rocket Center Progress (JSC SRC Progress) 18 Zemetsa str., Samara, 443009, Russian Federation, e-mail: [email protected]
Transcript
Page 1: УДК 629.783.058.5 оСновные Проектные характериСтики ... · 2020. 8. 5. · Салмин в.в. 1, воронов к.е. , абрашкин в.и.2,

68 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ 1(24)2019

Кирилин АН Ахметов рН Ткаченко СИ Стратилатов Нр Салмин вв и др

Статья посвящена основным результатам пятилетней эксплуатации тандема малых космических аппаратов серии laquoАИСТraquo Два аппарата этой серии mdash летный и опытный (технологический) образцы mdash были запущены на орбиту в 2013 г В статье приводятся характеристики малых космических аппаратов назначение бортовой состав текущее состояние группировки на второй квартал 2018 г результаты научных исследований полученные в ходе проведения экс-периментов на каждом из двух малых космических аппаратов Дана оценка работоспособности малой унифицированной платформы космических аппара- тов laquoАИСТraquo в т ч системы обеспечения теплового режима и системы электро- питания Результаты анализа массивов телеметрической информации накопленной в ходе эксплуатации малых космических аппаратов серии laquoАИСТraquo могут быть использованы при проектировании новых космических аппаратов научно- образовательного и опытно-технологического назначений на базе унифициро- ванных маломассогабаритных космических платформ

Ключевые слова малый космический аппарат унифицированная маломассо- габаритная космическая платформа телеметрическая информация система обеспечения теплового режима система электропитания основные проектные характеристики результаты эксплуатации

1Самарский национальный исследовательский университет имени академика СП Королёва (Самарский университет)

Московское шоссе 34 г Самара Российская Федерация 443086 e-mail ssaussauru

2АО laquoРакетно-космический центр laquoПрогрессraquo (АО laquoРКЦ laquoПрогрессraquo)Ул Земеца 18 г Самара Российская Федерация 443009 e-mail mailsamspaceru

УДК 6297830585

оСновные Проектные характериСтики

и результаты экСПлуатации груППировки

малых коСмичеСких аППаратов

научно-образовательного назначения Серии laquoаиСтraquo

copy 2019 г кирилин ан1 ахметов рн2 ткаченко Си1 Стратилатов нр2

Салмин вв1 воронов ке1 абрашкин ви2 ткаченко иС1

Пияков ав1 Сафронов Сл1

kEy dESigN paramETErS aNd OpEraTiONal

rESulTS FOr a CONSTEllaTiON

OF Small SpaCECraFT FOr SCiENTiFiC

aNd EduCaTiONal purpOSES OF ThE aiST SEriES

kirilin aN1 akhmetov rN2 Tkachenko Si1 Stratilatov Nr2

Salmin vv1 voronov kе1 abrashkinvi2 Tkachenko iS1

piyakov аv1 Safronov Sl1

1Samara National Research University (Samara University)34 Moskovskoe shosse Samara 443086 Russian Federation e-mail ssaussauru

2Joint Stock Company Space Rocket Center Progress (JSC SRC Progress)18 Zemetsa str Samara 443009 Russian Federation e-mail mailsamspaceru

69 1(24)2019 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

ОСНОвНыЕ прОЕКТНыЕ ХАрАКТЕрИСТИКИ И рЕзуЛьТАТы эКСпЛуАТАцИИ

The paper reviews major results of five years of operation of the AIST series small satellites tandem Two satellites of this series the flight model and the engineering model were launched into orbit in 2013 The paper provides performance data for the small spacecraft describes their purpose hardware configuration the constellation status as of second quarter of 2018 research results obtained in the course of experiments conducted onboard each of the two small spacecraft It evaluates performance capability of the small standardized satellite bus AIST including thermal control system and power supply system The results of analysis of telemetry data files accumulated in the course of operation of the AIST series small spacecraft can be used in the design of new spacecraft for scientific educational and technology experiment applications that are based on standardized small mass and dimensions satellite buses

Key words small spacecraft standardized small mass and dimensions satellite bus telemetry data thermal control system power supply system key design parameters operational results

КИРИЛИН Александр Николаевич mdash доктор технических наук заведующий кафедрой космического машиностроения Самарского университета e-mail sputnikssauru KIRILIN Aleksandr Nikolayevich mdash Doctor of Science (Engineering) Head of the Department of space engineering at Samara University e-mail sputnikssauru

АХМЕТОВ Равиль Нургалиевич mdash доктор технических наук первый заместитель генерального директора ndash генеральный конструктор АО laquoРКЦ laquoПрогрессraquo e-mail mailsamspaceru AKHMETOV Ravil Nurgalievich mdash Doctor of Science (Engineering) First Deputy General Director ndash General Designer at JSC SRC Progress e-mail mailsamspaceru

ТКАЧЕНКО Сергей Иванович mdash доктор технических наук профессор кафедры космического машиностроения Самарского университета TKACHENKO Sergey Ivanovich mdash Doctor of Science (Engineering) Professor at Department of space engineering at Samara University

кирилин ан ткаченко Сиахметов рн Стратилатов нр Салмин вв

воронов ке ткаченко иСабраШкин ви Пияков ав Сафронов Сл

70 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ 1(24)2019

Кирилин АН Ахметов рН Ткаченко СИ Стратилатов Нр Салмин вв и др

СТРАТИЛАТОВ Николай Ремирович mdash кандидат технических наук главный конструктор ndash начальник отделения АО laquoРКЦ laquoПрогрессraquo e-mail mailsamspaceruSTRATILATOV Nikolay Remirovich mdash Candidate of Science (Engineering) Chief designer ndash Head of Division at JSC SRC Progress e-mail mailsamspaceru

САЛМИН Вадим Викторович mdash доктор технических наук профессор директор научно-исследовательского института космического машиностроения Самарского университета e-mail sputnikssauru SALMIN Vadim Viktorovich mdash Doctor of Science (Engineering) Professor Director of the Research Institute of space engineering at Samara University e-mail sputnikssauru

ВОРОНОВ Константин Евгеньевич mdash кандидат технических наук директор института космического приборостроения Самарского университета e-mail voronovssauru VORONOV Konstantin Evgenyevich mdash Candidate of Science (Engineering) Director of Institute of space instrument engineering at Samara University e-mail voronovssauru

АбРАШКИН Валерий Иванович mdash кандидат технических наук начальник отдела АО laquoРКЦ laquoПрогрессraquo e-mail mailsamspaceru AbRASHKIN Valery Ivanovich mdash Candidate of Science (Engineering) Head of Department at JSC SRC Progress e-mail mailsamspaceru

ТКАЧЕНКО Иван Сергеевич mdash кандидат технических наук доцент кафедры космического машиностроения Самарского университета e-mail innovatoremailruTKACHENKO Ivan Sergeevich mdash Candidate of Science (Engineering) Associate Professor of Department of space engineering at Samara University e-mail innovatoremailru

ПИЯКОВ Алексей Владимирович mdash кандидат технических наук старший научный сотрудник института космического приборостроения Самарского университета e-mail piyakovssauruPIYAKOV Aleksey Vladimirovich mdash Candidate of Science (Engineering) Senior research scientist of Institute of space instrument engineering at Samara University e-mail piyakovssauru

САФРОНОВ Сергей Львович mdash кандидат технических наук доцент кафедры космического машиностроения Самарского университета e-mail saf_kosmailruSAFRONOV Sergey Lvovich mdash Candidate of Science (Engineering) Associate Professor of Department of space engineering at Samara University e-mail saf_kosmailru

введение

Первый искусственный спутник Земли по своим массогабаритным параметрам может быть отнесен к категории малых космических аппаратов (МКА) однако с момента его запуска в 1957 г до поисти-не бурного развития малых космических аппаратов (пико- нано- микроспутников) прошло более чем полвека За это время был накоплен огромный опыт проекти-рования выведения в космическое про-странство эксплуатации космических аппаратов (КА) Стало возможным созда-ние КА не только в стенах предприятий аэрокосмической отрасли но и на базе малых коллективов таких как школы университеты частные компании При-мерами такого развития космической

отрасли могут служить реализованные проекты МКА ведущих вузов Российской Федерации такие как

bull серия КА laquoУниверситетскийndash Татьянаraquo разработанных по заказу Мос-ковского государственного университета им МВ Ломоносова основные результа-ты работы которых представлены в стать- ях [1 2]

bull серия КА laquoМожаецraquo разработанных по заказу Военного инженерно-космиче-ского университета им АФ Можайско-го основные результаты работы которых представлены в статье [3]

bull серия КА laquoбауманецraquo разработан-ных Московским государственным тех-ническим университетом имени НЭ бау- мана совместно с ВПК laquoНПО машино- строенияraquo [4 5]

71 1(24)2019 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

ОСНОвНыЕ прОЕКТНыЕ ХАрАКТЕрИСТИКИ И рЕзуЛьТАТы эКСпЛуАТАцИИ

bull КА laquoЮбилейныйraquo laquoМиРraquo (laquoЮби-лейный-2raquo) созданные ОАО laquoИнформаци-онные спутниковые системыraquo им академика МФ Решетнева совместно с Сибирским государственным аэрокосмическим уни-верситетом [6]

bull МКА серии laquoАИСТraquo совместной разработки специалистов АО laquoРКЦ laquoПро-грессraquo и Самарского университета

В настоящей статье приводятся основ-ные проектные характеристики и резуль- таты пятилетней эксплуатации груп-пировки МКА научно-образовательного назначения серии laquoАИСТraquo Малые кос-мические аппараты серии laquoАИСТraquo по-строенные на базе унифицированной маломассогабаритной космической плат-формы (УМКП) были запущены на орбиту 19042013 г и 28122013 г На сегодняш-ний день аппараты находятся на орбите и штатно функционируют в течение пяти лет при заявленном сроке активного существования три года таким образом аппараты проходят в настоящее время этап ресурсных испытаний

назначение характеристики способ вывода аппаратов на орбиту

Малый космический аппарат laquoАИСТraquo научного и образовательного назначений разрабатывался с 2007 г по инициативе Самарского государственного аэрокос- мического университета (с 2016 г mdash Са-марский университет) при финансовой поддержке правительства Самарской об-ласти студентами аспирантами молоды-ми учеными Самарского университета и специалистами АО laquoРКЦ laquoПрогрессraquo Основной идеей создания МКА laquoАИСТraquo было вовлечение студентов старших кур-сов и аспирантов в реальную проектно- конструкторскую работу с целью их скорейшей адаптации на производстве Однако определение целевых функций аппарата ограничения на его массу и га- бариты накладываемые способом выве-дения на орбиту выявили помимо учеб-ных целей необходимость решения ряда проектно-конструкторских технологичес-ких задач определения новых подходов к экспериментальной отработке изделия и привели к следующему определению назначения МКА laquoАИСТraquo [7 8]

bull отработка необходимой для перс-пективных КА научного назначения типа laquoбИОН-Мraquo laquoФОТОН-Мraquo магнитной системы компенсации микроускорений

bull исследования на орбите параметров и характера движения микрочастиц

bull решение ряда технологических задач производства МКА

bull ввод в эксплуатацию наземного комплекса управления малыми космичес-кими аппаратами ДОКА-Н

bull включение разработки создания и эксплуатации МКА laquoАИСТraquo в учебный процесс Самарского университета

При этом для МКА laquoАИСТraquo были поставлены следующие задачи

bull разработка унифицированной мало-массогабаритной космической платформы массой до 50 кг для проведения длительных (до трех лет) научных исследований тех-нологических экспериментов и реализации современных образовательных программ

bull создание информационного канала связи в радиолюбительских диапазонах частот с целью передачи информации учебного и научного характера из вузов Самарской области в российские и зару- бежные вузы

bull мониторинг магнитного поля Зем-ли и исследование проблем микрограви-тации реализация режимов компенсации низкочастотной составляющей микро-ускорений на борту аппарата до мини-мальной величины не превышающей диапазона значений 10ndash5hellip10ndash7g

0 (научная

аппаратура (НА) laquoМАГКОМraquo)bull исследование поведения высокоско-

ростных механических частиц естествен-ного и искусственного происхождений взаимодействующих с поверхностью иони- зационного датчика и оценка их пара- метров mdash массы и скорости

bull периодическое измерение простран- ственного положения Солнца относитель-но связанных координат МКА с после- дующей оценкой возможных потоков заряженных частиц на его поверхность (НА laquoМЕТЕОРraquo)

bull исследование уровня электризации аппарата и динамики изменения поверх-ностного заряда (НА laquoМЕТЕОРraquo)

bull экспериментальная отработка в кос-мосе перспективных типов батарей фото-электрических (бФ) из арсенида галлия (GaAs) созданных с использованием нано-технологий

bull отработка технологий попутно-го выведения МКА на рабочую орбиту с помощью тяжелого исследовательского КА-носителя а также с использованием блока выведения laquoВолгаraquo разработки АО laquoРКЦ laquoПрогрессraquo

72 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ 1(24)2019

Кирилин АН Ахметов рН Ткаченко СИ Стратилатов Нр Салмин вв и др

bull отработка технологий производства маломассогабаритных негерметичных КА с глубоко комплексированной бортовой аппаратурой (бА)

Реализация перечисленных выше за-дач в конечном итоге привела к разработке МКА внешний облик которого представ- лен на рис 1

Аппарат подробно описан в работах [7 9 10] Основные тактико-технические характеристики аппаратов приведены в табл 1

Летный образец МКА laquoАИСТraquo (радио-любительский позывной RS-43as) был вы-веден на орбиту в составе КА laquoбИОН-Мraquo 1 в качестве дополнительной полезной нагрузки 19042013 г в 13 ч 00 мин 00279 с декретного московского времени (ДМВ)

Выведение КА laquoбИОН-Мraquo 1 с кос-модрома байконур осуществлялось раке-той-носителем (РН) laquoСоюз-21аraquo на орбиту выведения с параметраминаклонение i 64857degминимальная высота h 260 кммаксимальная высота Н 575 км

21042013 г на 29-м витке КА laquoбИОН-Мraquo 1 был проведен маневр выхода на рабо-чую орбиту с параметраминаклонение i 648degоколокруговая орбита со средней высотой Н

кр 575 км

Отделение МКА laquoАИСТraquo от КА laquoбИОН-Мraquo произошло 21042013 г в 18 ч 10 мин 00352 с ДМВ В течение двух минут после отделения позывные аппарата были приняты наземным комп- лексом управления (НКУ) ООО laquoНаучно- исследовательская лаборатория аэрокос-мической техники ДОСААФraquo (г Калуга) затем Центром приема и обработки ин-формации (ЦПОИ) laquoСамараraquo (г Сама-ра) Специалистами АО laquoРКЦ laquoПрогрессraquo и Самарского университета были начаты работы по программе летных испытаний МКА laquoАИСТraquo

Запуск опытного образца МКА laquoАИСТraquo (радиолюбительский позывной RS-41at) был осуществлен с космодрома laquoПлесецкraquo 28122013 г в 15 ч 30 мин 00351 с ДМВ Выведение опытного образца МКА laquoАИСТraquo проходило в рамках летных испытаний новой РН laquoСоюз-21вraquo с блоком выведения laquoВолгаraquo Отделение блока выведения от РН laquoСоюз-21вraquo произошло в 15 ч 03 мин 57073 с Отделение опытного образца МКА laquoАИСТraquo было осуществлено в близкое к расчетному время mdash 17 ч 09 мин 5679 с МКА функционирует на околокруговой орбите с начальными параметрамивысота Н

ср 625 км

наклонение i 824deg

Состояние группировки мка laquoаиСтraquo на ii квартал 2018 г

Реализованная программа научных ис-следований тандема МКА серии laquoАИСТraquo включала в себя план задействования НА и предполагала проведение новых экс-периментов каждую неделю что обеспе-чивало постоянный поток свежих данных с научной и навигационной аппаратуры Анализ данных полученных с НА проводи-ли разработчики аппаратуры и специалис-ты заинтересованных кафедр Самарского университета Телеметрическая информация

Рис 1 Внешний облик МКА серии laquoАИСТraquo 1 mdash антен-на навигационной аппаратуры 2 mdash антенное приемное устройство командно-управляющей навигационной системы 3 mdash научная аппаратура laquoМЕТЕОРraquo 4 mdash солнечная батарея 5 mdash антенное передающее устройство командно-управляющей навигационной системы

Приемо-передающая аппаратура МГц

145ndash435

Габариты (ШtimesВtimesГ) мм 400times500times600

Срок активного существования лет

3

Полет Неориентируемый

Энергопотребление Вт До 20

Масса кг38 (с учетом устройства

отделения mdash 53)

Таблица 1

основные характеристики мка laquoаиСтraquo на базе умкП

73 1(24)2019 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

ОСНОвНыЕ прОЕКТНыЕ ХАрАКТЕрИСТИКИ И рЕзуЛьТАТы эКСпЛуАТАцИИ

(ТМИ) обеих космических платформ в свою очередь принималась обрабатывалась и анализировалась непосредственно в НКУ МКА В процессе эксплуатации неодно-кратно осуществлялся переход работы бА из штатного режима функционирования на резервный Замечаний к штатно рабо- тающей бА космических платформ за время эксплуатации МКА не было

Важным критерием оценки состояния МКА laquoАИСТraquo являлось определение сни-жения высоты орбиты Эта информация позволяла проводить детальный анализ движения МКА вокруг Земли и составлять прогноз срока активного существования аппарата Снижение высоты орбиты для МКА laquoАИСТraquo (RS-43as) на 15062018 г составляло

bull в апогее mdash 084 кмbull в перигее mdash 1826 кмПо состоянию на 15062018 г для

МКА laquoАИСТraquo (RS-41at) орбита изменилась следующим образом

bull в апогее высота увеличилась на 716 кмbull в перигее высота уменьшилась на

1812 кмЕжедневно с каждым аппаратом

(RS-41at и RS-43as) проводилось в сред-нем пять сеансов связи в ходе которых происходило получение актуальной ТМИ о состоянии блоков и устройств МКА Эти данные позволяли практически в реаль-ном времени контролировать все системы МКА и оперативно реагировать на непо-ладки в случае возникновения нештатных ситуаций на борту

результаты работы и проведение научных исследований мка laquoаиСтraquo RS-43as

В ходе совместного полета МКА laquoАИСТraquo RS-43as с КА laquoбИОН-Мraquo на орбите вы-ведения было отмечено существенное превышение температуры на поверхнос-ти МКА Так максимальные температуры панелей МКА над дневной стороной Земли составили 763 degС а температура термо- платы командно-управляющей навигаци-онной системы (КУНС) достигла макси-мальной величины 856 degС превысив при этом температуры остальных панелей конст-рукции что свидетельствовало о наличии нерасчетных тепловыделений в бА МКА

С учетом результатов оперативно прове-денного моделирования теплового режима системы КА laquoбИОН-Мraquo ndash МКА laquoАИСТraquo было выдано заключение что наиболее вероятной причиной повышенного уровня

температур относительно предельно допу-стимых значений (+50 degС) МКА laquoАИСТraquo при совместном полете с КА laquoбИОН-Мraquo является нерасчетное тепловыделение в аккумуляторной батарее (Аб) КУНС вызванное с одной стороны химическим саморазрядом Аб с другой mdash внепро-граммным зарядом Аб от освещенных Солнцем бФ Рассмотренную ситуацию работы бА МКА при полете в составе базового КА можно отнести к экстремаль-ным Тем не менее при отделении МКА laquoАИСТraquo от КА laquoбИОН-Мraquo его бА без дополнительных управляющих воздейст- вий перешла в штатное рабочее состоя-ние что свидетельствует о высоком уровне ее живучести

В процессе орбитального полета на-чавшегося 21042013 г на 35-м витке КА laquoбИОН-Мraquo МКА обеспечил

bull получение баллистических данных из Центра управления полетом космического аппарата laquoбИОН-Мraquo 1

bull формирование на основании бал-листических данных начальных условий в формате данных ТLЕ

bull баллистические расчеты для орби- тального полета МКА на основе нави-гационной информации полученной с борта МКА

bull выдачу контрольно-проверочной информации на борт МКА в сеансах связи

bull съем обработку и оценку ТМИ о работе бортовой обеспечивающей и науч-ной аппаратуры

Сеансы связи в период летных испы-таний проводились на всех laquoвидимыхraquo витках полета

В процессе летных испытаний было проведено

bull 218 сеансов связиbull 17 закладок временнх программbull 217 съемов ТМИ характеризующей

состояние блоков и системbull 218 сверок времениbull 41 съем ТМИ научной аппаратурыbull 9 закладок временнх программ для

научной аппаратурыbull 25 включений навигационной аппара-

туры пользователя (НАП) по 15 мин каждоеПо результатам навигационной инфор-

мации получены навигационные реше-ния сформированы начальные условия в формате данных ТLЕ

Функциональные задачи управления полетом МКА решаемые средствами назем- ного и бортового комплексов управ- ления были выполнены полностью

74 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ 1(24)2019

Кирилин АН Ахметов рН Ткаченко СИ Стратилатов Нр Салмин вв и др

бортовые системы МКА обеспечили решение задач управления баллистико- навигационного обеспечения контроль функционирования бА МКА и НА бор-товая обеспечивающая аппаратура дала возможность выполнения программы по-лета Имевшие место замечания к рабо-те бортовых систем не повлияли на ре-зультаты выполнения программы полета Получены новые научные данные по НА laquoМАГКОМraquo и laquoМЕТЕОРraquo

С 2104 по 21052013 г МКА laquoАИСТraquo (RS-43as) прошел летные испытания без замечаний и был передан в штатную эксплуатацию

В ходе летных испытаний аппарата введен в эксплуатацию НКУ ДОКА-Н позволяющий осуществлять управление МКА с аппаратурой ДОКА-б в качестве центрального управляющего звена

В ходе летных испытаний МКА laquoАИСТraquo RS-43as аварийных и экстремальных ситуаций в работе бА не отмечено

Эксплуатация МКА laquoАИСТraquo RS-43as Временное снижение работоспособнос-ти МКА Штатная эксплуатация МКА laquoАИСТraquo RS-43as при полной работоспо-собности аппарата продолжалась с момента его отделения от базового КА 21042013 г до 24072014 г В 01 ч 43 мин 27 с по ДМВ 24072014 г с координатами 1634deg ю ш и 12214deg в д при пролете над бразильской магнитной аномалией КУНС ДОКА-276 утратила возможность реализации команд включения НА предположительно из-за

воздействия тяжело заряженных частиц космического происхождения Об этом свидетельствовало отсутствие в принятой ТМИ данных о следующих энергетичес- ких параметрах

bull напряжении бортовой сетиbull суммарном токе потребленияbull суммарном токе на выходе батареи

фотоэлектрическойbull токах потребления блоков КУНС

(ток потребления приемников передат-чика 1 передатчика 2 ток потребления НАП генератора бортового времени ток потребления НА laquoМАГКОМraquo по основ- ному и резервному стыкам)

bull токах на выходах бФНеоднократные попытки восстановле-

ния работоспособности КУНС в штатном режиме к успеху не привели На рис 2 показана трасса полета МКА laquoАИСТraquo (RS-43as) в момент времени соответ-ствующий началу возникновения нештат-ной ситуации а также наложенная схема бразильской магнитной аномалии Как можно заметить КА находясь на теневом участке орбиты прошел по самой грани-це магнитной аномалии однако когда на этом же витке аппарат вошел в зону радиовидимости приемного пункта расположенного в Самаре КУНС уже находилась в режиме ограниченной функциональности Последующий анализ ТМИ показал что во время происше-ствия НА КА была отключена а обес- печивающая аппаратура работала штатно

Рис 2 Местоположение МКА laquoАИСТraquo (RS-43as) во время пролета над Бразильской магнитной аномалией 24072014 г

75 1(24)2019 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

ОСНОвНыЕ прОЕКТНыЕ ХАрАКТЕрИСТИКИ И рЕзуЛьТАТы эКСпЛуАТАцИИ

Для анализа состояния МКА laquoАИСТraquo остались доступны следующие теле-метрические параметры температура термоплат в месте установки Аб и бло-ка радиоканалов по цифровым темпера-турным датчикам температуры блоков КУНС а также ТМИ об установленных на борту режимах управления Тем не ме-нее связь с аппаратом не прекращалась она велась в дежурном режиме

Отметим особо что 03082016 г на сеансе связи с аппаратом в 11 ч 37 мин ДМВ телеметрия показала что более чем через два года он подал признаки восстановления штатной работы После неоднократных проверок работоспособ-ности МКА laquoАИСТraquo RS-43as НКУ Самар-ского университета и ЦПОИ laquoСамараraquo на борт аппарата были заложены коман-ды включения НА laquoМЕТЕОРraquo Получена информация о ее штатной работе в режи-ме регистрации микрометеороидов Разработана программа исследований НА laquoМАГКОМraquo Работа с МКА laquoАИСТraquo RS-43as продолжается в штатном режиме

Проведение научных исследований с помощью НА laquoМАГКОМraquo В ходе лет-ных испытаний и эксплуатации МКА laquoАИСТraquo RS-43as был проведен ряд науч-ных исследований

bull анализ данных измерений магнит- ного поля Земли (МПЗ)

bull реконструкция вращательного дви-жения спутника по данным магнитных измерений

bull исследование динамики вращения малых космических аппаратов

bull исследование возможностей аппара-туры laquoМАГКОМraquo в режиме компенсации микроускорений

bull работоспособность НА laquoМЕТЕОРraquoРаботы с НА МКА laquoАИСТraquo RS-43as

были начаты с определения возможно-стей НА laquoМАГКОМraquo в режиме измере- ния МПЗ

За период летных испытаний МКА laquoАИСТraquo RS-43as в 2013 г НА laquoМАГКОМraquo включалась в режиме laquoИзмерения векто-ра магнитной индукцииraquo не менее семи раз Результаты измерений были полу-чены от двух бортовых магнитометров Построены зависимости изменения во времени компонентов и модуля вектора магнитной индукции B

е (B

еX B

еY B

еZ)

примеры которых за 27042013 г и 20062013 г приведены ниже на рис 3 4

Исследование динамики вращения МКА проводилось с использованием методики

реконструкции углового движения МКА по данным измерений МПЗ Она была апробирована при обработке измерений НА laquoГРАВИТОНraquo полученных в полете КА laquoбИОН-Мraquo 1 [10] Основные положения методики определения угло-вых параметров движения и результаты обработки данных полученные при ра-боте НА laquoМАГКОМraquo в орбитальном полете приведены в препринте [11] Основной задачей НА laquoМАГКОМraquo явля-ется компенсация возмущений внешнего характера путем снижения угловой ско-рости вращения МКА Для компенсации микроускорений в аппаратуре laquoМАГКОМraquo реализован релейный закон управления Режим работы НА laquoМАГКОМraquo laquoКом-пенсация микроускоренийraquo на этапе летных испытаний МКА включался два раза первое включение mdash 02052013 г второе включение mdash 07052013 г Сниже-ние микроускорений на борту МКА обес-печивается системой электромагнитов которая входит в состав НА и стабили- зирует угловую скорость вращения

Первое включение НА laquoМАГКОМraquo в режиме laquoКомпенсация микроускоренийraquo обеспечило снижение угловой скорости вращения с 25 до 025 degc на интервале времени работы аппаратуры до 4 000 с Процесс изменения динамики вращения МКА при первом включении иллюстри- руется рис 5

Проведение научных исследований с помощью НА laquoМЕТЕОРraquo На аппарате laquoАИСТraquo RS-43as в период летных испы-таний осуществлялась только проверка работоспособности НА laquoМЕТЕОРraquo mdash в ходе эксплуатации МКА до 24072014 г осуществлялась регистрация сигналов дат- чиков высокоскоростных пылевых час-тиц было зарегистрировано ~10 попада-ний микрометеороидов в корпус МКА Производился сбор данных об электриза-ции поверхности аппарата С 03082016 г после восстановления работоспособнос-ти аппарата НА laquoМЕТЕОРraquo включается на время не менее двух часов ежесуточно ведется накопление научных данных

При обработке результатов измерения зафиксировано достаточно большое (более 90) количество случаев запуска цикла записи регистрации микрометеороидов по шумовым или помеховым сигналам соот-ветствующих предположительно микро- разрядным процессам на поверхности МКА или моментам включения приемо-передаю-щих силовых блоков КУНС

76 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ 1(24)2019

Кирилин АН Ахметов рН Ткаченко СИ Стратилатов Нр Салмин вв и др

Рис 3 Измерения вектора магнитной индукции 27042013 г

77 1(24)2019 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

ОСНОвНыЕ прОЕКТНыЕ ХАрАКТЕрИСТИКИ И рЕзуЛьТАТы эКСпЛуАТАцИИ

Рис 4 Измерения вектора магнитной индукции 20062013 г

78 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ 1(24)2019

Кирилин АН Ахметов рН Ткаченко СИ Стратилатов Нр Салмин вв и др

результаты работы проведение научных исследований опытного образца мка laquoаиСтraquo RS-41at

Летные испытания Летные испы-тания опытного образца МКА laquoАИСТraquo RS-41at проводились по программе ЛКИ МКА laquoАИСТraquo RS-43as 01032014 г опыт-ный образец МКА laquoАИСТraquo (RS-41at) прошел программу летных испытаний без замечаний и был передан в штатную эксплуатацию

Сеансы связи в период летных испы-таний проводились на всех laquoвидимыхraquo витках полета

В процессе проведения эксперимен-та по компенсации микроускорений НА laquoМАГКОМraquo отработала штатно Это нега- тивно сказалось на качестве проводи-мых сеансов связи стали наблюдаться падения мощности поступающего на Зем-лю сигнала приблизительно каждые 10ndash15 с за счет влияния провалов в квази- изотропной диаграмме направленности бортовых антенн Но в свою очередь интенсивное вращение МКА laquoАИСТraquo позволило снизить тепловую нагрузку на отдельные панели аппарата равно-мерно распределив избытки тепловых потоков по остальным частям МКА

В процессе летных испытаний проведеноbull 127 сеансов связиbull 8 закладок временнх программbull 127 съемов ТМИ характеризующей

состояние блоков и систем

bull 127 сверок времениbull 26 съемов ТМИ научной аппаратурыbull 5 закладок временнх программ для

научной аппаратурыbull 24 включения НАП по 15 минФункциональные задачи управления

полетом МКА решаемые средствами на-земного и бортового комплексов управ-ления были выполнены полностью Задачи летных испытаний МКА laquoАИСТraquo RS-41at в объеме предусмотренном их программой выполнены бортовые си-стемы МКА обеспечили решение задач управления баллистико-навигационного обеспечения контроля функционирования бА МКА и НА Подтверждено штатное функционирование бА МКА в условиях комплексного воздействия внешних фак-торов Получены новые научные данные НА laquoМАГКОМraquo и laquoМЕТЕОРraquo В ходе летных испытаний МКА laquoАИСТraquo RS-41as аварийных и экстремальных ситуаций в работе бА не отмечено

Эксплуатация МКА laquoАИСТraquo RS-41at За период эксплуатации МКА laquoАИСТraquo RS-41at до 15062018 г аварийных и экс-тремальных ситуаций в работе бА не от-мечено Неоднократно фиксировались сбои НАП а также отключение питания НА вследствие разрядки Аб до минимально допустимого уровня за время суще-ственно меньшее заданного Это явление может быть объяснено изначально мень-шим на 10ndash15 значением коэффици- ента энергосъема солнечных батарей и их

Рис 5 Изменение модуля угловой скорости вращения МКА laquoАИСТraquo в режиме компенсации микроускорений

Примечание Дата и время включения 02052013 г 01 ч 14 мин 07 с

79 1(24)2019 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

ОСНОвНыЕ прОЕКТНыЕ ХАрАКТЕрИСТИКИ И рЕзуЛьТАТы эКСпЛуАТАцИИ

ускоренной деградацией (использует-ся технологическое изделие) Введено ограничение на длительность включения НА до двух часов непрерывной работы Аппарат в целом выполняет заданные целевые функции далеко за пределами гарантийного срока Ведется накопле-ние и первичная обработка ТМИ о рабо- те всех компонентов КУНС дан-ных НА laquoМЕТЕОРraquo и магнитометров НА laquoМАГКОМraquo

Работа НА laquoМАГКОМraquo На началь-ном этапе эксплуатации аппарата по данным измерений параметров МПЗ научной аппаратурой laquoМАГКОМraquo спе-циалисты Института прикладной меха- ники имени МВ Келдыша проанализи-ровали динамику вращения МКА [12] На обработанных отрезках времени вра-щательное движение этого спутника представляет собой слабо возмущенное движение ЭйлераndashПуансо при кото-ром влияние магнитного момента про-является специфическим образом Это влияние усредняется по указанному движению так что эффективный ди-польный момент спутника оказыва-ется направленным вдоль вектора его кинетического момента в движении относительно центра масс Кроме того кинетический момент и эффективный дипольный момент на интервале об-работки данных измерений меняются мало Принятая для проведения анали-за динамики вращения МКА методика обработки данных позволила получить надежные реконструкции Анализ про-веденных измерений и результатов рас-четов [12] показал что движения спут-ников заметно отличаются хотя все реконструированные движения близки к движению ЭйлераndashПуансо Отличие состоит в том что движения опытного образца близки вращению вокруг его оси минимального момента инерции а движение летного образца происходит вокруг максимального момента инерции

Работа НА laquoМЕТЕОРraquo На аппарате laquoАИСТraquo RS-41at начаты комплексные исследования космического пространст-ва с использованием НА laquoМЕТЕОРraquo Исследуется процесс электризации МКА на различных участках орбиты вклю-чая приполярные Образец телеметриче-ского кадра регистрации процесса элек-тризации датчиками МТ3 МТ4 МТ5 расположенными на панели +Х пред- ставлен на рис 6

На рис 7 приведены результаты изме-рений многопараметрическим датчиком НА laquoМЕТЕОРraquo зависимости от времени освещенности температуры и потенциала поверхности (сверху вниз)

Видна корреляция пиков освещенно-сти с уменьшением модуля потенциала поверхности что объясняется фото-электрическим эффектом Отставание температурных пиков связано с инер-ционностью полупроводниковых дат-чиков температуры и процесса нагре- ва поверхности

Для исследований процесса электри-зации поверхности работающих дли-тельное время на орбите МКА была разработана его физико-математическая модель [13] Для построения математи-ческой модели электризации КА выбран метод интегральных уравнений [14] На основе методики разработанной в Институте космического приборостро-ения Самарского университета с учетом радиуса Дебая и экранирования распре-деления зарядов поверхности плазмой был рассчитан потенциал поверхно-стей МКА laquoАИСТraquo RS-43as и laquoАИСТraquo RS-41at Экспериментальные и теорети-ческие результаты имеют высокую сте-пень соответствия что подтверждает адекватность выбранной физико-матема- тической модели

Освещенность определяется как коэф- фициент k передаваемый цифровым кодом от 0 до 255 где 0 mdash это отсут-ствие освещения а 255 mdash максималь- ная засветка

В целом результаты космического эксперимента имеют приемлемое совпа-дение с результатами моделирования

Рис 6 Регистрация процесса электризации МКА laquoАИСТraquo RS-41at

80 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ 1(24)2019

Кирилин АН Ахметов рН Ткаченко СИ Стратилатов Нр Салмин вв и др

что подтверждает адекватность предло-женной физико-математической модели Учтено влияние характеристик окружа-ющей плазмы на собственную емкость аппарата путем введения в уравнение пространственного распределения потен- циала выражения для радиуса Дебая Получена зависимость потенциала поверх-ности КА от его емкости относительно окружающей плазмы

Данные НА laquoМЕТЕОРraquo о соударениях с микрочастицами приведены в табл 2

работа обеспечивающих систем космической платформы мка серии laquoаиСтraquo

Одной из важнейших составляю-щих эксплуатации МКА серии laquoАИСТraquo является определение функциональных возможностей и живучести маломассо-габаритной (до 50 кг) космической плат-формы совершающей неориентированный полет однако имеющей средства для стабилизации вращательного движения вокруг центра масс С учетом того что КУНС является разработкой ООО laquoНаучно- исследовательская лаборатория аэрокос- мической техники ДОСААФraquo (г Калуга) и отдельно тестируется этой организа-цией (существенных замечаний к КУНС за весь период эксплуатации нет) основ-ное внимание разработчиков аппарата было сосредоточено на оценке работо-способности системы обеспечения тепло- вого режима (СОТР) и системы электро-питания (СЭП) платформы Длительное наблюдение за СОТР и СЭП двух МКА работающих на различных орби-тах анализ суточных (15 витков) измере-ний температур поверхностей аппаратов в различные периоды времени привел к следующим выводам

Дата

датчикаЭнергия

частицы Дж

Скорость частицы

кмс

15012014 г 3 2810ndash7 50

26012014 г 6 110ndash7 28

30012014 г 5 410ndash6 100

30012014 г 3 2510ndash7 15

09022014 г 4 6310ndash8 72

23022014 г 3 2410ndash6 120

19042014 г 2 2510ndash7 22

16052014 г 6 210ndash8 44

02032014 г 5 5510ndash6 151

11042014 г 3 410ndash7 46

21072014 г 2 110ndash6 131

12102014 г 5 1410ndash6 82

10012015 г 1 1110ndash6 91

12022015 г 4 210ndash6 127

10032015 г 2 110ndash8 24

Таблица 2

данные научной аппаратуры laquoметеорraquo о соударениях с микрочастицами

Рис 7 Результаты измерений многопараметриче-ским датчиком научной аппаратуры laquoМЕТЕОРraquo МКА laquoАИСТraquo RS-43at от 14102014 г a mdash освещенность б mdash температура в mdash потенциал поверхности

81 1(24)2019 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

ОСНОвНыЕ прОЕКТНыЕ ХАрАКТЕрИСТИКИ И рЕзуЛьТАТы эКСпЛуАТАцИИ

bull температура поверхностей по всем граням обоих МКА практически не зави- сит от включения НА

bull при угловых скоростях вращения аппаратов в пределах 025hellip10 degс средняя температура поверхностей остается прак-тически неизменной

bull анализ изменения температур бА и граней аппаратов в течение всего полета свидетельствует о следующем

ndash при отсутствии регулярных вклю-чений НА температура бортовой обеспе-чивающей аппаратуры снижается однако не уходит в минусовой диапазон

ndash максимальные температуры бА МКА RS-43as на ~10 degС ниже максимальных температур бА МКА RS-41at в связи с наличием на орбите последнего су- щественно бльших по длительности постоянно-солнечных участков

ndash для обоих аппаратов даже при выключенной НА тепла сохраняемого сотовыми панелями с тепловыми труба-ми и выделяемого обеспечивающей бА достаточно для поддержания внутри кор-пуса МКА положительных температур без задействования пленочных нагревате-лей СОТР

ndash температура на гранях аппаратов на постоянно-солнечных участках орбит не отличается более чем на 10 degС ощу-тимо влияние динамики вращения МКА вокруг центра масс однако его степень требует дополнительного изучения и ана-лиза в ходе эксплуатации аппаратов

ndash по мере эксплуатации аппаратов тем-пература бА на постоянно-солнечных участках орбит повышается от участка к участку на 1ndash3 degС что свидетельствует об ухудшении теплоотдачи за счет сни- жения отражательной способности поверх-ностей аппарата

Исследования работоспособности СОТР и СЭП обоих аппаратов продолжаются Полученные данные могут быть исполь-зованы при проектировании новых уни-фицированных маломассогабаритных кос- мических платформ

выводы

Пятилетняя работа двух однотипных МКА на орбите постоянная регистрация и обработка телеметрической информации позволили впервые произвести углублен-ный анализ живучести унифицированных маломассогабаритных космических плат-форм МКА серии laquoАИСТraquo сформировать

перечень возможных отказов бА разра-ботать алгоритмы повышения живучести МКА рассматриваемого типа сформу-лировать рекомендации по повышению живучести для вновь разрабатываемых МКА научно-образовательного и опытно-технологического назначений

В результате работы над созданием и по эксплуатации МКА серии laquoАИСТraquo выполнено 44 дипломных проекта защи-щены 21 магистерская 8 кандидатских диссертаций опубликовано более 35 ста- тей в рецензируемых журналах

Эта статья посвящается памяти нашего коллеги дтн профессора Сергея Ивановича Ткаченко координатора про-екта laquoАИСТraquo отдавшего более 40 лет созданию и экспериментальной отработке многих классов космических аппаратов

Список литературы

1 Садовничий ВА Панасюк МИ Бобровников СЮ Веденькин НН и др Первые результаты исследования космичес- кой среды на спутнике УниверситетскийndashТатьяна Космические исследования 2007 Т 45 4 С 291ndash305

2 Садовничий ВА Панасюк МИ Яшин ИВ и др Исследования космиче-ской среды на микроспутниках Универ-ситетскийndashТатьяна и Университетскийndash Татьяна-2 Астрономический вестник 2011 Т 45 1 С 5ndash31

3 Кремез ГВ Сахно ИВ Ткачев ЕА Фатеев ВФ Учебно-исследовательский малый космический аппарат laquoМожаец-4raquo десять лет на орбите Труды Военно- космической академии имени АФ Мо- жайского 2013 640 С 112ndash118

4 Майорова ВИ Зеленцов ВВ Кос-мический инновационный научно-образо-вательный проект laquoКосмический аппарат laquoбауманецraquo особенности реализации Актуальные проблемы российской кос-монавтики Тезисы XXX научных чтений по космонавтике М Комиссия РАН по разработке научного наследия пионе-ров освоения космического пространства 2006 С 306ndash308

5 Майорова ВИ Научно-образова-тельная космическая микроплатформа бауманец-2 Тезисы докладов Второй международной научно-практической кон-ференции М МГТУ имени НЭ баумана 2016 С 54ndash55

6 Зимин ИИ Валов МВ Яковлев АВ Галочкин СА Малый космический аппарат

82 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ 1(24)2019

Кирилин АН Ахметов рН Ткаченко СИ Стратилатов Нр Салмин вв и др

laquoМихаил Решетневraquo Результаты работы Электронный журнал laquoТруды МАИraquo 65 Режим доступа httpwwwmairuuploadib lock03d03d30644dbfb2345b900cc87ec8ad158pdf (дата обращения 20042017 г)

7 Ткаченко СИ Салмин ВВ Сем- кин НД Куренков ВИ Абрашкин ВИ Прохоров АГ Ткаченко ИС Петрухина КВ Проектный облик и основные характе-ристики малого космического аппарата СГАУ ndash ГНПРКЦ laquoЦСКб-Прогрессraquo Вестник СГАУ 2010 2 С 154ndash165

8 Kirilin AN Shakhmatov EV Soifer VA Akhmetov RN Tkachenko SI Prokofev AB Salmin VV Stratilatov NR Semkin ND Abrashkin VI Tkachenko IS Safronov SL Zheleznov YuE Small satellites laquoAISTraquo constellation mdash design construction and program of scientiic and technological experiments Procedia Engineering 2015 V 104 P 43ndash49 DOI 101016jproeng 201504095

9 Абрашкин ВИ Воронов КЕ Пия- ков АВ Пузин ЮЯ Сазонов ВВ Сем-кин НД Филиппов АС Чебуков СЮ Определение вращательного движения спутника laquoАИСТraquo по данным бортовых измерений магнитного поля Земли Препринты ИПМ им МВ Келдыша 2014 17 38 с

10 Абрашкин ВИ Воронов КЕ Пия- ков АВ Пузин ЮЯ Сазонов ВВ Сем-кин НД Филиппов АС Чебуков СЮ

Определение движения спутника laquoбион М-1raquo средствами аппаратуры ГРАВИТОН Препринты ИПМ им МВ Келдыша 2014 2 44 с

11 Абрашкин ВИ Воронов КЕ Рекон-струкция неуправляемого вращательно-го движения малого спутника laquoАИСТraquo Научные и технологические эксперимен-ты на автоматических космических аппа-ратах и малых спутниках Тезисы докладов Третьей международной конференции laquoНаучные и технологические эксперимен-ты на автоматических космических аппа- ратах и малых спутникахraquo Самара Изд-во СНЦ РАН 2014 С 177ndash180

12 Абрашкин ВИ Воронов КЕ Пия-ков АВ Пузин ЮЯ Сазонов ВВ Сем- кин НД Филиппов АС Чебуков СЮ Неуправляемое вращательное движение малого спутника laquoАистraquo Космические исследования 2015 Т 53 5 С 395ndash408

13 Семкин НД Брагин ВВ Пия- ков АВ Телегин АМ Рязанов ДМ Мат-виец МГ Электролизация поверхности низкоорбитального малого космического аппарата laquoАИСТraquo Вестник СГАУ 2015 Т 14 1 С 46ndash57

14 Новиков ЛС Милеев ВН Крупни-ков КК Маклецов АА Электризация кос-мических аппаратов в магнитосферной плазме В кн Модель космоса В 2-х т М КДУ 2007 Т 2 С 236ndash275Статья поступила в редакцию 28092018 г

reference

1 Sadovnichiy VA Panasyuk MI Bobrovnikov SYu Vedenrsquokin NN etc Pervye rezulrsquotaty issledovaniya kosmicheskoy sredy na sputnike UniversitetskiyndashTatrsquoyana [The first results of a study of the space environment on the Universitet-Tatiana satellite] Kosmicheskie issledovaniya 2007 vol 45 no 4 pp 291ndash305

2 Sadovnichiy VA Panasyuk MI Yashin IV etc Issledovaniya kosmicheskoy sredy na mikrosputnikakh UniversitetskiyndashTatrsquoyana i UniversitetskiyndashTatrsquoyana-2 [Studies of the space environment on microsatellites UniversitetskiyndashTatyana and UniversitetskyndashTatyana-2] Astronomicheskiy vestnik 2011 vol 45 no 1 pp 5ndash31

3 Kremez GV Sakhno IV Tkachev EA Fateev VF Uchebno-issledovatelrsquoskiy malyy kosmicheskiy apparat laquoMozhaets-4raquo desyatrsquo let na orbite [Educational and research small space vehicle Mozhaets-4 ten years in orbit] Trudy Voenno-kosmicheskoy akademii imeni AF Mozhayskogo 2013 no 640 pp 112ndash118

4 Mayorova VI Zelentsov VV Kosmicheskiy innovatsionnyy nauchno-obrazovatelrsquonyy proekt laquoKosmicheskiy apparat laquoBaumanetsraquo osobennosti realizatsii Aktualrsquonye problemy rossiyskoy kosmonavtiki Tezisy XXX nauchnykh chteniy po kosmonavtike [Space innovative scientific and educational project laquoSpacecraft laquobaumanetsraquo features of realization Actual problems of Russian cosmonautics] Moscow Commission of the Russian Academy of Sciences on the development of the scientific legacy of pioneers of space exploration publ 2006 Pp 306ndash308

83 1(24)2019 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

ОСНОвНыЕ прОЕКТНыЕ ХАрАКТЕрИСТИКИ И рЕзуЛьТАТы эКСпЛуАТАцИИ

5 Mayorova VI Nauchno-obrazovatelrsquonaya kosmicheskaya mikroplatforma Baumanets-2 [Scientific-educational space microplatform baumanets-2] Tezisy dokladov Vtoroy mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii Moscow MGTU imeni NE Baumana publ 2016 Pp 54ndash55

6 Zimin II Valov MV Yakovlev AV Galochkin SA Malyy kosmicheskiy apparat laquoMikhail Reshetnevraquo Rezulrsquotaty raboty [Small spacecraft laquoMikhail Reshetnevraquo Results of the work] Elektronnyy zhurnal laquoTrudy MAIraquo no 65 Available at httpwwwmairu uploadiblock03d03d30644dbfb2345b900cc87ec8ad158pdf (accessed 20042017)

7 Tkachenko SI Salmin VV Semkin ND Kurenkov VI Abrashkin VI Prokhorov AG Tkachenko IS Petrukhina KV Proektnyy oblik i osnovnye kharakteristiki malogo kosmicheskogo apparata SGAU ndash GNPRKTS laquoTSSKB-Progressraquo [The design and basic characteristics of a small spacecraft of SSAU ndash laquoTsSKb-Progressraquo] Vestnik SGAU 2010 no 2 pp 154ndash165

8 Kirilin AN Shakhmatov EV Soifer VA Akhmetov RN Tkachenko SI Prokofev AB Salmin VV Stratilatov NR Semkin ND Abrashkin VI Tkachenko IS Safronov SL Zheleznov YuE Small satellites laquoAISTraquo constellation mdash design construction and program of scientific and technological experiments Procedia Engineering 2015 vol 104 pp 43ndash49 DOI 101016jproeng 201504095

9 Abrashkin VI Voronov KE Piyakov AV Puzin YuYa Sazonov VV Semkin ND Filippov AS Chebukov SYu Opredelenie vrashchatelrsquonogo dvizheniya sputnika laquoAISTraquo po dannym bortovykh izmereniy magnitnogo polya Zemli [Determination of the rotational motion of the satellite laquoAISTraquo according to the onboard measurements of the Earthrsquos magnetic field] Preprinty IPM im MV Keldysha 2014 no 17 38 p

10 Abrashkin VI Voronov KE Piyakov AV Puzin YuYa Sazonov VV Semkin ND Filippov AS Chebukov SYu Opredelenie dvizheniya sputnika laquoBion M-1raquo sredstvami apparatury GRAVITON [Determination of the motion of the laquobion M-1raquo satellite by means of GRAVITON equipment] Preprinty IPM im MV Keldysha 2014 no 2 44 p

11 Abrashkin VI Voronov KE Rekonstruktsiya neupravlyaemogo vrashchatelrsquonogo dvizheniya malogo sputnika laquoAISTraquo Tezisy dokladov Tretrsquoey mezhdunarodnoy konferentsii laquoNauchnye i tekhnologicheskie eksperimenty na avtomaticheskikh kosmicheskikh apparatakh i malykh sputnikakhraquo [Reconstruction of uncontrolled rotational motion of a small satellite laquoAISTraquo Scientiic and technological experiments on automatic spacecraft and small satellites] Samara SNTS RAN publ 2014 pp 177ndash180

12 Abrashkin VI Voronov KE Piyakov AV Puzin YuYa Sazonov VV Semkin ND Filippov AS Chebukov SYu Neupravlyaemoe vrashchatelrsquonoe dvizhenie malogo sputnika laquoAistraquo [Uncontrollable rotational motion of the small satellite AIST] Kosmicheskie issledovaniya 2015 vol 53 no 5 pp 395ndash408

13 Semkin ND Bragin VV Piyakov AV Telegin AM Ryazanov DM Matviets MG Elektrolizatsiya poverkhnosti nizkoorbitalrsquonogo malogo kosmicheskogo apparata laquoAISTraquo [Electrification of the surface of the low-orbit small spacecraft laquoAISTraquo] Vestnik SGAU 2015 vol 14 no 1 pp 46ndash57

14 Novikov LS Mileev VN Krupnikov KK Makletsov AA Elektrizatsiya kosmicheskikh apparatov v magnitosfernoy plazme Modelrsquo kosmosa V 2 t [Electrification of space vehicles in the magnetospheric plasma In 2 vol] Moscow KDU publ 2007 Vol 2 pp 236ndash275

Page 2: УДК 629.783.058.5 оСновные Проектные характериСтики ... · 2020. 8. 5. · Салмин в.в. 1, воронов к.е. , абрашкин в.и.2,

69 1(24)2019 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

ОСНОвНыЕ прОЕКТНыЕ ХАрАКТЕрИСТИКИ И рЕзуЛьТАТы эКСпЛуАТАцИИ

The paper reviews major results of five years of operation of the AIST series small satellites tandem Two satellites of this series the flight model and the engineering model were launched into orbit in 2013 The paper provides performance data for the small spacecraft describes their purpose hardware configuration the constellation status as of second quarter of 2018 research results obtained in the course of experiments conducted onboard each of the two small spacecraft It evaluates performance capability of the small standardized satellite bus AIST including thermal control system and power supply system The results of analysis of telemetry data files accumulated in the course of operation of the AIST series small spacecraft can be used in the design of new spacecraft for scientific educational and technology experiment applications that are based on standardized small mass and dimensions satellite buses

Key words small spacecraft standardized small mass and dimensions satellite bus telemetry data thermal control system power supply system key design parameters operational results

КИРИЛИН Александр Николаевич mdash доктор технических наук заведующий кафедрой космического машиностроения Самарского университета e-mail sputnikssauru KIRILIN Aleksandr Nikolayevich mdash Doctor of Science (Engineering) Head of the Department of space engineering at Samara University e-mail sputnikssauru

АХМЕТОВ Равиль Нургалиевич mdash доктор технических наук первый заместитель генерального директора ndash генеральный конструктор АО laquoРКЦ laquoПрогрессraquo e-mail mailsamspaceru AKHMETOV Ravil Nurgalievich mdash Doctor of Science (Engineering) First Deputy General Director ndash General Designer at JSC SRC Progress e-mail mailsamspaceru

ТКАЧЕНКО Сергей Иванович mdash доктор технических наук профессор кафедры космического машиностроения Самарского университета TKACHENKO Sergey Ivanovich mdash Doctor of Science (Engineering) Professor at Department of space engineering at Samara University

кирилин ан ткаченко Сиахметов рн Стратилатов нр Салмин вв

воронов ке ткаченко иСабраШкин ви Пияков ав Сафронов Сл

70 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ 1(24)2019

Кирилин АН Ахметов рН Ткаченко СИ Стратилатов Нр Салмин вв и др

СТРАТИЛАТОВ Николай Ремирович mdash кандидат технических наук главный конструктор ndash начальник отделения АО laquoРКЦ laquoПрогрессraquo e-mail mailsamspaceruSTRATILATOV Nikolay Remirovich mdash Candidate of Science (Engineering) Chief designer ndash Head of Division at JSC SRC Progress e-mail mailsamspaceru

САЛМИН Вадим Викторович mdash доктор технических наук профессор директор научно-исследовательского института космического машиностроения Самарского университета e-mail sputnikssauru SALMIN Vadim Viktorovich mdash Doctor of Science (Engineering) Professor Director of the Research Institute of space engineering at Samara University e-mail sputnikssauru

ВОРОНОВ Константин Евгеньевич mdash кандидат технических наук директор института космического приборостроения Самарского университета e-mail voronovssauru VORONOV Konstantin Evgenyevich mdash Candidate of Science (Engineering) Director of Institute of space instrument engineering at Samara University e-mail voronovssauru

АбРАШКИН Валерий Иванович mdash кандидат технических наук начальник отдела АО laquoРКЦ laquoПрогрессraquo e-mail mailsamspaceru AbRASHKIN Valery Ivanovich mdash Candidate of Science (Engineering) Head of Department at JSC SRC Progress e-mail mailsamspaceru

ТКАЧЕНКО Иван Сергеевич mdash кандидат технических наук доцент кафедры космического машиностроения Самарского университета e-mail innovatoremailruTKACHENKO Ivan Sergeevich mdash Candidate of Science (Engineering) Associate Professor of Department of space engineering at Samara University e-mail innovatoremailru

ПИЯКОВ Алексей Владимирович mdash кандидат технических наук старший научный сотрудник института космического приборостроения Самарского университета e-mail piyakovssauruPIYAKOV Aleksey Vladimirovich mdash Candidate of Science (Engineering) Senior research scientist of Institute of space instrument engineering at Samara University e-mail piyakovssauru

САФРОНОВ Сергей Львович mdash кандидат технических наук доцент кафедры космического машиностроения Самарского университета e-mail saf_kosmailruSAFRONOV Sergey Lvovich mdash Candidate of Science (Engineering) Associate Professor of Department of space engineering at Samara University e-mail saf_kosmailru

введение

Первый искусственный спутник Земли по своим массогабаритным параметрам может быть отнесен к категории малых космических аппаратов (МКА) однако с момента его запуска в 1957 г до поисти-не бурного развития малых космических аппаратов (пико- нано- микроспутников) прошло более чем полвека За это время был накоплен огромный опыт проекти-рования выведения в космическое про-странство эксплуатации космических аппаратов (КА) Стало возможным созда-ние КА не только в стенах предприятий аэрокосмической отрасли но и на базе малых коллективов таких как школы университеты частные компании При-мерами такого развития космической

отрасли могут служить реализованные проекты МКА ведущих вузов Российской Федерации такие как

bull серия КА laquoУниверситетскийndash Татьянаraquo разработанных по заказу Мос-ковского государственного университета им МВ Ломоносова основные результа-ты работы которых представлены в стать- ях [1 2]

bull серия КА laquoМожаецraquo разработанных по заказу Военного инженерно-космиче-ского университета им АФ Можайско-го основные результаты работы которых представлены в статье [3]

bull серия КА laquoбауманецraquo разработан-ных Московским государственным тех-ническим университетом имени НЭ бау- мана совместно с ВПК laquoНПО машино- строенияraquo [4 5]

71 1(24)2019 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

ОСНОвНыЕ прОЕКТНыЕ ХАрАКТЕрИСТИКИ И рЕзуЛьТАТы эКСпЛуАТАцИИ

bull КА laquoЮбилейныйraquo laquoМиРraquo (laquoЮби-лейный-2raquo) созданные ОАО laquoИнформаци-онные спутниковые системыraquo им академика МФ Решетнева совместно с Сибирским государственным аэрокосмическим уни-верситетом [6]

bull МКА серии laquoАИСТraquo совместной разработки специалистов АО laquoРКЦ laquoПро-грессraquo и Самарского университета

В настоящей статье приводятся основ-ные проектные характеристики и резуль- таты пятилетней эксплуатации груп-пировки МКА научно-образовательного назначения серии laquoАИСТraquo Малые кос-мические аппараты серии laquoАИСТraquo по-строенные на базе унифицированной маломассогабаритной космической плат-формы (УМКП) были запущены на орбиту 19042013 г и 28122013 г На сегодняш-ний день аппараты находятся на орбите и штатно функционируют в течение пяти лет при заявленном сроке активного существования три года таким образом аппараты проходят в настоящее время этап ресурсных испытаний

назначение характеристики способ вывода аппаратов на орбиту

Малый космический аппарат laquoАИСТraquo научного и образовательного назначений разрабатывался с 2007 г по инициативе Самарского государственного аэрокос- мического университета (с 2016 г mdash Са-марский университет) при финансовой поддержке правительства Самарской об-ласти студентами аспирантами молоды-ми учеными Самарского университета и специалистами АО laquoРКЦ laquoПрогрессraquo Основной идеей создания МКА laquoАИСТraquo было вовлечение студентов старших кур-сов и аспирантов в реальную проектно- конструкторскую работу с целью их скорейшей адаптации на производстве Однако определение целевых функций аппарата ограничения на его массу и га- бариты накладываемые способом выве-дения на орбиту выявили помимо учеб-ных целей необходимость решения ряда проектно-конструкторских технологичес-ких задач определения новых подходов к экспериментальной отработке изделия и привели к следующему определению назначения МКА laquoАИСТraquo [7 8]

bull отработка необходимой для перс-пективных КА научного назначения типа laquoбИОН-Мraquo laquoФОТОН-Мraquo магнитной системы компенсации микроускорений

bull исследования на орбите параметров и характера движения микрочастиц

bull решение ряда технологических задач производства МКА

bull ввод в эксплуатацию наземного комплекса управления малыми космичес-кими аппаратами ДОКА-Н

bull включение разработки создания и эксплуатации МКА laquoАИСТraquo в учебный процесс Самарского университета

При этом для МКА laquoАИСТraquo были поставлены следующие задачи

bull разработка унифицированной мало-массогабаритной космической платформы массой до 50 кг для проведения длительных (до трех лет) научных исследований тех-нологических экспериментов и реализации современных образовательных программ

bull создание информационного канала связи в радиолюбительских диапазонах частот с целью передачи информации учебного и научного характера из вузов Самарской области в российские и зару- бежные вузы

bull мониторинг магнитного поля Зем-ли и исследование проблем микрограви-тации реализация режимов компенсации низкочастотной составляющей микро-ускорений на борту аппарата до мини-мальной величины не превышающей диапазона значений 10ndash5hellip10ndash7g

0 (научная

аппаратура (НА) laquoМАГКОМraquo)bull исследование поведения высокоско-

ростных механических частиц естествен-ного и искусственного происхождений взаимодействующих с поверхностью иони- зационного датчика и оценка их пара- метров mdash массы и скорости

bull периодическое измерение простран- ственного положения Солнца относитель-но связанных координат МКА с после- дующей оценкой возможных потоков заряженных частиц на его поверхность (НА laquoМЕТЕОРraquo)

bull исследование уровня электризации аппарата и динамики изменения поверх-ностного заряда (НА laquoМЕТЕОРraquo)

bull экспериментальная отработка в кос-мосе перспективных типов батарей фото-электрических (бФ) из арсенида галлия (GaAs) созданных с использованием нано-технологий

bull отработка технологий попутно-го выведения МКА на рабочую орбиту с помощью тяжелого исследовательского КА-носителя а также с использованием блока выведения laquoВолгаraquo разработки АО laquoРКЦ laquoПрогрессraquo

72 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ 1(24)2019

Кирилин АН Ахметов рН Ткаченко СИ Стратилатов Нр Салмин вв и др

bull отработка технологий производства маломассогабаритных негерметичных КА с глубоко комплексированной бортовой аппаратурой (бА)

Реализация перечисленных выше за-дач в конечном итоге привела к разработке МКА внешний облик которого представ- лен на рис 1

Аппарат подробно описан в работах [7 9 10] Основные тактико-технические характеристики аппаратов приведены в табл 1

Летный образец МКА laquoАИСТraquo (радио-любительский позывной RS-43as) был вы-веден на орбиту в составе КА laquoбИОН-Мraquo 1 в качестве дополнительной полезной нагрузки 19042013 г в 13 ч 00 мин 00279 с декретного московского времени (ДМВ)

Выведение КА laquoбИОН-Мraquo 1 с кос-модрома байконур осуществлялось раке-той-носителем (РН) laquoСоюз-21аraquo на орбиту выведения с параметраминаклонение i 64857degминимальная высота h 260 кммаксимальная высота Н 575 км

21042013 г на 29-м витке КА laquoбИОН-Мraquo 1 был проведен маневр выхода на рабо-чую орбиту с параметраминаклонение i 648degоколокруговая орбита со средней высотой Н

кр 575 км

Отделение МКА laquoАИСТraquo от КА laquoбИОН-Мraquo произошло 21042013 г в 18 ч 10 мин 00352 с ДМВ В течение двух минут после отделения позывные аппарата были приняты наземным комп- лексом управления (НКУ) ООО laquoНаучно- исследовательская лаборатория аэрокос-мической техники ДОСААФraquo (г Калуга) затем Центром приема и обработки ин-формации (ЦПОИ) laquoСамараraquo (г Сама-ра) Специалистами АО laquoРКЦ laquoПрогрессraquo и Самарского университета были начаты работы по программе летных испытаний МКА laquoАИСТraquo

Запуск опытного образца МКА laquoАИСТraquo (радиолюбительский позывной RS-41at) был осуществлен с космодрома laquoПлесецкraquo 28122013 г в 15 ч 30 мин 00351 с ДМВ Выведение опытного образца МКА laquoАИСТraquo проходило в рамках летных испытаний новой РН laquoСоюз-21вraquo с блоком выведения laquoВолгаraquo Отделение блока выведения от РН laquoСоюз-21вraquo произошло в 15 ч 03 мин 57073 с Отделение опытного образца МКА laquoАИСТraquo было осуществлено в близкое к расчетному время mdash 17 ч 09 мин 5679 с МКА функционирует на околокруговой орбите с начальными параметрамивысота Н

ср 625 км

наклонение i 824deg

Состояние группировки мка laquoаиСтraquo на ii квартал 2018 г

Реализованная программа научных ис-следований тандема МКА серии laquoАИСТraquo включала в себя план задействования НА и предполагала проведение новых экс-периментов каждую неделю что обеспе-чивало постоянный поток свежих данных с научной и навигационной аппаратуры Анализ данных полученных с НА проводи-ли разработчики аппаратуры и специалис-ты заинтересованных кафедр Самарского университета Телеметрическая информация

Рис 1 Внешний облик МКА серии laquoАИСТraquo 1 mdash антен-на навигационной аппаратуры 2 mdash антенное приемное устройство командно-управляющей навигационной системы 3 mdash научная аппаратура laquoМЕТЕОРraquo 4 mdash солнечная батарея 5 mdash антенное передающее устройство командно-управляющей навигационной системы

Приемо-передающая аппаратура МГц

145ndash435

Габариты (ШtimesВtimesГ) мм 400times500times600

Срок активного существования лет

3

Полет Неориентируемый

Энергопотребление Вт До 20

Масса кг38 (с учетом устройства

отделения mdash 53)

Таблица 1

основные характеристики мка laquoаиСтraquo на базе умкП

73 1(24)2019 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

ОСНОвНыЕ прОЕКТНыЕ ХАрАКТЕрИСТИКИ И рЕзуЛьТАТы эКСпЛуАТАцИИ

(ТМИ) обеих космических платформ в свою очередь принималась обрабатывалась и анализировалась непосредственно в НКУ МКА В процессе эксплуатации неодно-кратно осуществлялся переход работы бА из штатного режима функционирования на резервный Замечаний к штатно рабо- тающей бА космических платформ за время эксплуатации МКА не было

Важным критерием оценки состояния МКА laquoАИСТraquo являлось определение сни-жения высоты орбиты Эта информация позволяла проводить детальный анализ движения МКА вокруг Земли и составлять прогноз срока активного существования аппарата Снижение высоты орбиты для МКА laquoАИСТraquo (RS-43as) на 15062018 г составляло

bull в апогее mdash 084 кмbull в перигее mdash 1826 кмПо состоянию на 15062018 г для

МКА laquoАИСТraquo (RS-41at) орбита изменилась следующим образом

bull в апогее высота увеличилась на 716 кмbull в перигее высота уменьшилась на

1812 кмЕжедневно с каждым аппаратом

(RS-41at и RS-43as) проводилось в сред-нем пять сеансов связи в ходе которых происходило получение актуальной ТМИ о состоянии блоков и устройств МКА Эти данные позволяли практически в реаль-ном времени контролировать все системы МКА и оперативно реагировать на непо-ладки в случае возникновения нештатных ситуаций на борту

результаты работы и проведение научных исследований мка laquoаиСтraquo RS-43as

В ходе совместного полета МКА laquoАИСТraquo RS-43as с КА laquoбИОН-Мraquo на орбите вы-ведения было отмечено существенное превышение температуры на поверхнос-ти МКА Так максимальные температуры панелей МКА над дневной стороной Земли составили 763 degС а температура термо- платы командно-управляющей навигаци-онной системы (КУНС) достигла макси-мальной величины 856 degС превысив при этом температуры остальных панелей конст-рукции что свидетельствовало о наличии нерасчетных тепловыделений в бА МКА

С учетом результатов оперативно прове-денного моделирования теплового режима системы КА laquoбИОН-Мraquo ndash МКА laquoАИСТraquo было выдано заключение что наиболее вероятной причиной повышенного уровня

температур относительно предельно допу-стимых значений (+50 degС) МКА laquoАИСТraquo при совместном полете с КА laquoбИОН-Мraquo является нерасчетное тепловыделение в аккумуляторной батарее (Аб) КУНС вызванное с одной стороны химическим саморазрядом Аб с другой mdash внепро-граммным зарядом Аб от освещенных Солнцем бФ Рассмотренную ситуацию работы бА МКА при полете в составе базового КА можно отнести к экстремаль-ным Тем не менее при отделении МКА laquoАИСТraquo от КА laquoбИОН-Мraquo его бА без дополнительных управляющих воздейст- вий перешла в штатное рабочее состоя-ние что свидетельствует о высоком уровне ее живучести

В процессе орбитального полета на-чавшегося 21042013 г на 35-м витке КА laquoбИОН-Мraquo МКА обеспечил

bull получение баллистических данных из Центра управления полетом космического аппарата laquoбИОН-Мraquo 1

bull формирование на основании бал-листических данных начальных условий в формате данных ТLЕ

bull баллистические расчеты для орби- тального полета МКА на основе нави-гационной информации полученной с борта МКА

bull выдачу контрольно-проверочной информации на борт МКА в сеансах связи

bull съем обработку и оценку ТМИ о работе бортовой обеспечивающей и науч-ной аппаратуры

Сеансы связи в период летных испы-таний проводились на всех laquoвидимыхraquo витках полета

В процессе летных испытаний было проведено

bull 218 сеансов связиbull 17 закладок временнх программbull 217 съемов ТМИ характеризующей

состояние блоков и системbull 218 сверок времениbull 41 съем ТМИ научной аппаратурыbull 9 закладок временнх программ для

научной аппаратурыbull 25 включений навигационной аппара-

туры пользователя (НАП) по 15 мин каждоеПо результатам навигационной инфор-

мации получены навигационные реше-ния сформированы начальные условия в формате данных ТLЕ

Функциональные задачи управления полетом МКА решаемые средствами назем- ного и бортового комплексов управ- ления были выполнены полностью

74 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ 1(24)2019

Кирилин АН Ахметов рН Ткаченко СИ Стратилатов Нр Салмин вв и др

бортовые системы МКА обеспечили решение задач управления баллистико- навигационного обеспечения контроль функционирования бА МКА и НА бор-товая обеспечивающая аппаратура дала возможность выполнения программы по-лета Имевшие место замечания к рабо-те бортовых систем не повлияли на ре-зультаты выполнения программы полета Получены новые научные данные по НА laquoМАГКОМraquo и laquoМЕТЕОРraquo

С 2104 по 21052013 г МКА laquoАИСТraquo (RS-43as) прошел летные испытания без замечаний и был передан в штатную эксплуатацию

В ходе летных испытаний аппарата введен в эксплуатацию НКУ ДОКА-Н позволяющий осуществлять управление МКА с аппаратурой ДОКА-б в качестве центрального управляющего звена

В ходе летных испытаний МКА laquoАИСТraquo RS-43as аварийных и экстремальных ситуаций в работе бА не отмечено

Эксплуатация МКА laquoАИСТraquo RS-43as Временное снижение работоспособнос-ти МКА Штатная эксплуатация МКА laquoАИСТraquo RS-43as при полной работоспо-собности аппарата продолжалась с момента его отделения от базового КА 21042013 г до 24072014 г В 01 ч 43 мин 27 с по ДМВ 24072014 г с координатами 1634deg ю ш и 12214deg в д при пролете над бразильской магнитной аномалией КУНС ДОКА-276 утратила возможность реализации команд включения НА предположительно из-за

воздействия тяжело заряженных частиц космического происхождения Об этом свидетельствовало отсутствие в принятой ТМИ данных о следующих энергетичес- ких параметрах

bull напряжении бортовой сетиbull суммарном токе потребленияbull суммарном токе на выходе батареи

фотоэлектрическойbull токах потребления блоков КУНС

(ток потребления приемников передат-чика 1 передатчика 2 ток потребления НАП генератора бортового времени ток потребления НА laquoМАГКОМraquo по основ- ному и резервному стыкам)

bull токах на выходах бФНеоднократные попытки восстановле-

ния работоспособности КУНС в штатном режиме к успеху не привели На рис 2 показана трасса полета МКА laquoАИСТraquo (RS-43as) в момент времени соответ-ствующий началу возникновения нештат-ной ситуации а также наложенная схема бразильской магнитной аномалии Как можно заметить КА находясь на теневом участке орбиты прошел по самой грани-це магнитной аномалии однако когда на этом же витке аппарат вошел в зону радиовидимости приемного пункта расположенного в Самаре КУНС уже находилась в режиме ограниченной функциональности Последующий анализ ТМИ показал что во время происше-ствия НА КА была отключена а обес- печивающая аппаратура работала штатно

Рис 2 Местоположение МКА laquoАИСТraquo (RS-43as) во время пролета над Бразильской магнитной аномалией 24072014 г

75 1(24)2019 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

ОСНОвНыЕ прОЕКТНыЕ ХАрАКТЕрИСТИКИ И рЕзуЛьТАТы эКСпЛуАТАцИИ

Для анализа состояния МКА laquoАИСТraquo остались доступны следующие теле-метрические параметры температура термоплат в месте установки Аб и бло-ка радиоканалов по цифровым темпера-турным датчикам температуры блоков КУНС а также ТМИ об установленных на борту режимах управления Тем не ме-нее связь с аппаратом не прекращалась она велась в дежурном режиме

Отметим особо что 03082016 г на сеансе связи с аппаратом в 11 ч 37 мин ДМВ телеметрия показала что более чем через два года он подал признаки восстановления штатной работы После неоднократных проверок работоспособ-ности МКА laquoАИСТraquo RS-43as НКУ Самар-ского университета и ЦПОИ laquoСамараraquo на борт аппарата были заложены коман-ды включения НА laquoМЕТЕОРraquo Получена информация о ее штатной работе в режи-ме регистрации микрометеороидов Разработана программа исследований НА laquoМАГКОМraquo Работа с МКА laquoАИСТraquo RS-43as продолжается в штатном режиме

Проведение научных исследований с помощью НА laquoМАГКОМraquo В ходе лет-ных испытаний и эксплуатации МКА laquoАИСТraquo RS-43as был проведен ряд науч-ных исследований

bull анализ данных измерений магнит- ного поля Земли (МПЗ)

bull реконструкция вращательного дви-жения спутника по данным магнитных измерений

bull исследование динамики вращения малых космических аппаратов

bull исследование возможностей аппара-туры laquoМАГКОМraquo в режиме компенсации микроускорений

bull работоспособность НА laquoМЕТЕОРraquoРаботы с НА МКА laquoАИСТraquo RS-43as

были начаты с определения возможно-стей НА laquoМАГКОМraquo в режиме измере- ния МПЗ

За период летных испытаний МКА laquoАИСТraquo RS-43as в 2013 г НА laquoМАГКОМraquo включалась в режиме laquoИзмерения векто-ра магнитной индукцииraquo не менее семи раз Результаты измерений были полу-чены от двух бортовых магнитометров Построены зависимости изменения во времени компонентов и модуля вектора магнитной индукции B

е (B

еX B

еY B

еZ)

примеры которых за 27042013 г и 20062013 г приведены ниже на рис 3 4

Исследование динамики вращения МКА проводилось с использованием методики

реконструкции углового движения МКА по данным измерений МПЗ Она была апробирована при обработке измерений НА laquoГРАВИТОНraquo полученных в полете КА laquoбИОН-Мraquo 1 [10] Основные положения методики определения угло-вых параметров движения и результаты обработки данных полученные при ра-боте НА laquoМАГКОМraquo в орбитальном полете приведены в препринте [11] Основной задачей НА laquoМАГКОМraquo явля-ется компенсация возмущений внешнего характера путем снижения угловой ско-рости вращения МКА Для компенсации микроускорений в аппаратуре laquoМАГКОМraquo реализован релейный закон управления Режим работы НА laquoМАГКОМraquo laquoКом-пенсация микроускоренийraquo на этапе летных испытаний МКА включался два раза первое включение mdash 02052013 г второе включение mdash 07052013 г Сниже-ние микроускорений на борту МКА обес-печивается системой электромагнитов которая входит в состав НА и стабили- зирует угловую скорость вращения

Первое включение НА laquoМАГКОМraquo в режиме laquoКомпенсация микроускоренийraquo обеспечило снижение угловой скорости вращения с 25 до 025 degc на интервале времени работы аппаратуры до 4 000 с Процесс изменения динамики вращения МКА при первом включении иллюстри- руется рис 5

Проведение научных исследований с помощью НА laquoМЕТЕОРraquo На аппарате laquoАИСТraquo RS-43as в период летных испы-таний осуществлялась только проверка работоспособности НА laquoМЕТЕОРraquo mdash в ходе эксплуатации МКА до 24072014 г осуществлялась регистрация сигналов дат- чиков высокоскоростных пылевых час-тиц было зарегистрировано ~10 попада-ний микрометеороидов в корпус МКА Производился сбор данных об электриза-ции поверхности аппарата С 03082016 г после восстановления работоспособнос-ти аппарата НА laquoМЕТЕОРraquo включается на время не менее двух часов ежесуточно ведется накопление научных данных

При обработке результатов измерения зафиксировано достаточно большое (более 90) количество случаев запуска цикла записи регистрации микрометеороидов по шумовым или помеховым сигналам соот-ветствующих предположительно микро- разрядным процессам на поверхности МКА или моментам включения приемо-передаю-щих силовых блоков КУНС

76 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ 1(24)2019

Кирилин АН Ахметов рН Ткаченко СИ Стратилатов Нр Салмин вв и др

Рис 3 Измерения вектора магнитной индукции 27042013 г

77 1(24)2019 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

ОСНОвНыЕ прОЕКТНыЕ ХАрАКТЕрИСТИКИ И рЕзуЛьТАТы эКСпЛуАТАцИИ

Рис 4 Измерения вектора магнитной индукции 20062013 г

78 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ 1(24)2019

Кирилин АН Ахметов рН Ткаченко СИ Стратилатов Нр Салмин вв и др

результаты работы проведение научных исследований опытного образца мка laquoаиСтraquo RS-41at

Летные испытания Летные испы-тания опытного образца МКА laquoАИСТraquo RS-41at проводились по программе ЛКИ МКА laquoАИСТraquo RS-43as 01032014 г опыт-ный образец МКА laquoАИСТraquo (RS-41at) прошел программу летных испытаний без замечаний и был передан в штатную эксплуатацию

Сеансы связи в период летных испы-таний проводились на всех laquoвидимыхraquo витках полета

В процессе проведения эксперимен-та по компенсации микроускорений НА laquoМАГКОМraquo отработала штатно Это нега- тивно сказалось на качестве проводи-мых сеансов связи стали наблюдаться падения мощности поступающего на Зем-лю сигнала приблизительно каждые 10ndash15 с за счет влияния провалов в квази- изотропной диаграмме направленности бортовых антенн Но в свою очередь интенсивное вращение МКА laquoАИСТraquo позволило снизить тепловую нагрузку на отдельные панели аппарата равно-мерно распределив избытки тепловых потоков по остальным частям МКА

В процессе летных испытаний проведеноbull 127 сеансов связиbull 8 закладок временнх программbull 127 съемов ТМИ характеризующей

состояние блоков и систем

bull 127 сверок времениbull 26 съемов ТМИ научной аппаратурыbull 5 закладок временнх программ для

научной аппаратурыbull 24 включения НАП по 15 минФункциональные задачи управления

полетом МКА решаемые средствами на-земного и бортового комплексов управ-ления были выполнены полностью Задачи летных испытаний МКА laquoАИСТraquo RS-41at в объеме предусмотренном их программой выполнены бортовые си-стемы МКА обеспечили решение задач управления баллистико-навигационного обеспечения контроля функционирования бА МКА и НА Подтверждено штатное функционирование бА МКА в условиях комплексного воздействия внешних фак-торов Получены новые научные данные НА laquoМАГКОМraquo и laquoМЕТЕОРraquo В ходе летных испытаний МКА laquoАИСТraquo RS-41as аварийных и экстремальных ситуаций в работе бА не отмечено

Эксплуатация МКА laquoАИСТraquo RS-41at За период эксплуатации МКА laquoАИСТraquo RS-41at до 15062018 г аварийных и экс-тремальных ситуаций в работе бА не от-мечено Неоднократно фиксировались сбои НАП а также отключение питания НА вследствие разрядки Аб до минимально допустимого уровня за время суще-ственно меньшее заданного Это явление может быть объяснено изначально мень-шим на 10ndash15 значением коэффици- ента энергосъема солнечных батарей и их

Рис 5 Изменение модуля угловой скорости вращения МКА laquoАИСТraquo в режиме компенсации микроускорений

Примечание Дата и время включения 02052013 г 01 ч 14 мин 07 с

79 1(24)2019 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

ОСНОвНыЕ прОЕКТНыЕ ХАрАКТЕрИСТИКИ И рЕзуЛьТАТы эКСпЛуАТАцИИ

ускоренной деградацией (использует-ся технологическое изделие) Введено ограничение на длительность включения НА до двух часов непрерывной работы Аппарат в целом выполняет заданные целевые функции далеко за пределами гарантийного срока Ведется накопле-ние и первичная обработка ТМИ о рабо- те всех компонентов КУНС дан-ных НА laquoМЕТЕОРraquo и магнитометров НА laquoМАГКОМraquo

Работа НА laquoМАГКОМraquo На началь-ном этапе эксплуатации аппарата по данным измерений параметров МПЗ научной аппаратурой laquoМАГКОМraquo спе-циалисты Института прикладной меха- ники имени МВ Келдыша проанализи-ровали динамику вращения МКА [12] На обработанных отрезках времени вра-щательное движение этого спутника представляет собой слабо возмущенное движение ЭйлераndashПуансо при кото-ром влияние магнитного момента про-является специфическим образом Это влияние усредняется по указанному движению так что эффективный ди-польный момент спутника оказыва-ется направленным вдоль вектора его кинетического момента в движении относительно центра масс Кроме того кинетический момент и эффективный дипольный момент на интервале об-работки данных измерений меняются мало Принятая для проведения анали-за динамики вращения МКА методика обработки данных позволила получить надежные реконструкции Анализ про-веденных измерений и результатов рас-четов [12] показал что движения спут-ников заметно отличаются хотя все реконструированные движения близки к движению ЭйлераndashПуансо Отличие состоит в том что движения опытного образца близки вращению вокруг его оси минимального момента инерции а движение летного образца происходит вокруг максимального момента инерции

Работа НА laquoМЕТЕОРraquo На аппарате laquoАИСТraquo RS-41at начаты комплексные исследования космического пространст-ва с использованием НА laquoМЕТЕОРraquo Исследуется процесс электризации МКА на различных участках орбиты вклю-чая приполярные Образец телеметриче-ского кадра регистрации процесса элек-тризации датчиками МТ3 МТ4 МТ5 расположенными на панели +Х пред- ставлен на рис 6

На рис 7 приведены результаты изме-рений многопараметрическим датчиком НА laquoМЕТЕОРraquo зависимости от времени освещенности температуры и потенциала поверхности (сверху вниз)

Видна корреляция пиков освещенно-сти с уменьшением модуля потенциала поверхности что объясняется фото-электрическим эффектом Отставание температурных пиков связано с инер-ционностью полупроводниковых дат-чиков температуры и процесса нагре- ва поверхности

Для исследований процесса электри-зации поверхности работающих дли-тельное время на орбите МКА была разработана его физико-математическая модель [13] Для построения математи-ческой модели электризации КА выбран метод интегральных уравнений [14] На основе методики разработанной в Институте космического приборостро-ения Самарского университета с учетом радиуса Дебая и экранирования распре-деления зарядов поверхности плазмой был рассчитан потенциал поверхно-стей МКА laquoАИСТraquo RS-43as и laquoАИСТraquo RS-41at Экспериментальные и теорети-ческие результаты имеют высокую сте-пень соответствия что подтверждает адекватность выбранной физико-матема- тической модели

Освещенность определяется как коэф- фициент k передаваемый цифровым кодом от 0 до 255 где 0 mdash это отсут-ствие освещения а 255 mdash максималь- ная засветка

В целом результаты космического эксперимента имеют приемлемое совпа-дение с результатами моделирования

Рис 6 Регистрация процесса электризации МКА laquoАИСТraquo RS-41at

80 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ 1(24)2019

Кирилин АН Ахметов рН Ткаченко СИ Стратилатов Нр Салмин вв и др

что подтверждает адекватность предло-женной физико-математической модели Учтено влияние характеристик окружа-ющей плазмы на собственную емкость аппарата путем введения в уравнение пространственного распределения потен- циала выражения для радиуса Дебая Получена зависимость потенциала поверх-ности КА от его емкости относительно окружающей плазмы

Данные НА laquoМЕТЕОРraquo о соударениях с микрочастицами приведены в табл 2

работа обеспечивающих систем космической платформы мка серии laquoаиСтraquo

Одной из важнейших составляю-щих эксплуатации МКА серии laquoАИСТraquo является определение функциональных возможностей и живучести маломассо-габаритной (до 50 кг) космической плат-формы совершающей неориентированный полет однако имеющей средства для стабилизации вращательного движения вокруг центра масс С учетом того что КУНС является разработкой ООО laquoНаучно- исследовательская лаборатория аэрокос- мической техники ДОСААФraquo (г Калуга) и отдельно тестируется этой организа-цией (существенных замечаний к КУНС за весь период эксплуатации нет) основ-ное внимание разработчиков аппарата было сосредоточено на оценке работо-способности системы обеспечения тепло- вого режима (СОТР) и системы электро-питания (СЭП) платформы Длительное наблюдение за СОТР и СЭП двух МКА работающих на различных орби-тах анализ суточных (15 витков) измере-ний температур поверхностей аппаратов в различные периоды времени привел к следующим выводам

Дата

датчикаЭнергия

частицы Дж

Скорость частицы

кмс

15012014 г 3 2810ndash7 50

26012014 г 6 110ndash7 28

30012014 г 5 410ndash6 100

30012014 г 3 2510ndash7 15

09022014 г 4 6310ndash8 72

23022014 г 3 2410ndash6 120

19042014 г 2 2510ndash7 22

16052014 г 6 210ndash8 44

02032014 г 5 5510ndash6 151

11042014 г 3 410ndash7 46

21072014 г 2 110ndash6 131

12102014 г 5 1410ndash6 82

10012015 г 1 1110ndash6 91

12022015 г 4 210ndash6 127

10032015 г 2 110ndash8 24

Таблица 2

данные научной аппаратуры laquoметеорraquo о соударениях с микрочастицами

Рис 7 Результаты измерений многопараметриче-ским датчиком научной аппаратуры laquoМЕТЕОРraquo МКА laquoАИСТraquo RS-43at от 14102014 г a mdash освещенность б mdash температура в mdash потенциал поверхности

81 1(24)2019 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

ОСНОвНыЕ прОЕКТНыЕ ХАрАКТЕрИСТИКИ И рЕзуЛьТАТы эКСпЛуАТАцИИ

bull температура поверхностей по всем граням обоих МКА практически не зави- сит от включения НА

bull при угловых скоростях вращения аппаратов в пределах 025hellip10 degс средняя температура поверхностей остается прак-тически неизменной

bull анализ изменения температур бА и граней аппаратов в течение всего полета свидетельствует о следующем

ndash при отсутствии регулярных вклю-чений НА температура бортовой обеспе-чивающей аппаратуры снижается однако не уходит в минусовой диапазон

ndash максимальные температуры бА МКА RS-43as на ~10 degС ниже максимальных температур бА МКА RS-41at в связи с наличием на орбите последнего су- щественно бльших по длительности постоянно-солнечных участков

ndash для обоих аппаратов даже при выключенной НА тепла сохраняемого сотовыми панелями с тепловыми труба-ми и выделяемого обеспечивающей бА достаточно для поддержания внутри кор-пуса МКА положительных температур без задействования пленочных нагревате-лей СОТР

ndash температура на гранях аппаратов на постоянно-солнечных участках орбит не отличается более чем на 10 degС ощу-тимо влияние динамики вращения МКА вокруг центра масс однако его степень требует дополнительного изучения и ана-лиза в ходе эксплуатации аппаратов

ndash по мере эксплуатации аппаратов тем-пература бА на постоянно-солнечных участках орбит повышается от участка к участку на 1ndash3 degС что свидетельствует об ухудшении теплоотдачи за счет сни- жения отражательной способности поверх-ностей аппарата

Исследования работоспособности СОТР и СЭП обоих аппаратов продолжаются Полученные данные могут быть исполь-зованы при проектировании новых уни-фицированных маломассогабаритных кос- мических платформ

выводы

Пятилетняя работа двух однотипных МКА на орбите постоянная регистрация и обработка телеметрической информации позволили впервые произвести углублен-ный анализ живучести унифицированных маломассогабаритных космических плат-форм МКА серии laquoАИСТraquo сформировать

перечень возможных отказов бА разра-ботать алгоритмы повышения живучести МКА рассматриваемого типа сформу-лировать рекомендации по повышению живучести для вновь разрабатываемых МКА научно-образовательного и опытно-технологического назначений

В результате работы над созданием и по эксплуатации МКА серии laquoАИСТraquo выполнено 44 дипломных проекта защи-щены 21 магистерская 8 кандидатских диссертаций опубликовано более 35 ста- тей в рецензируемых журналах

Эта статья посвящается памяти нашего коллеги дтн профессора Сергея Ивановича Ткаченко координатора про-екта laquoАИСТraquo отдавшего более 40 лет созданию и экспериментальной отработке многих классов космических аппаратов

Список литературы

1 Садовничий ВА Панасюк МИ Бобровников СЮ Веденькин НН и др Первые результаты исследования космичес- кой среды на спутнике УниверситетскийndashТатьяна Космические исследования 2007 Т 45 4 С 291ndash305

2 Садовничий ВА Панасюк МИ Яшин ИВ и др Исследования космиче-ской среды на микроспутниках Универ-ситетскийndashТатьяна и Университетскийndash Татьяна-2 Астрономический вестник 2011 Т 45 1 С 5ndash31

3 Кремез ГВ Сахно ИВ Ткачев ЕА Фатеев ВФ Учебно-исследовательский малый космический аппарат laquoМожаец-4raquo десять лет на орбите Труды Военно- космической академии имени АФ Мо- жайского 2013 640 С 112ndash118

4 Майорова ВИ Зеленцов ВВ Кос-мический инновационный научно-образо-вательный проект laquoКосмический аппарат laquoбауманецraquo особенности реализации Актуальные проблемы российской кос-монавтики Тезисы XXX научных чтений по космонавтике М Комиссия РАН по разработке научного наследия пионе-ров освоения космического пространства 2006 С 306ndash308

5 Майорова ВИ Научно-образова-тельная космическая микроплатформа бауманец-2 Тезисы докладов Второй международной научно-практической кон-ференции М МГТУ имени НЭ баумана 2016 С 54ndash55

6 Зимин ИИ Валов МВ Яковлев АВ Галочкин СА Малый космический аппарат

82 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ 1(24)2019

Кирилин АН Ахметов рН Ткаченко СИ Стратилатов Нр Салмин вв и др

laquoМихаил Решетневraquo Результаты работы Электронный журнал laquoТруды МАИraquo 65 Режим доступа httpwwwmairuuploadib lock03d03d30644dbfb2345b900cc87ec8ad158pdf (дата обращения 20042017 г)

7 Ткаченко СИ Салмин ВВ Сем- кин НД Куренков ВИ Абрашкин ВИ Прохоров АГ Ткаченко ИС Петрухина КВ Проектный облик и основные характе-ристики малого космического аппарата СГАУ ndash ГНПРКЦ laquoЦСКб-Прогрессraquo Вестник СГАУ 2010 2 С 154ndash165

8 Kirilin AN Shakhmatov EV Soifer VA Akhmetov RN Tkachenko SI Prokofev AB Salmin VV Stratilatov NR Semkin ND Abrashkin VI Tkachenko IS Safronov SL Zheleznov YuE Small satellites laquoAISTraquo constellation mdash design construction and program of scientiic and technological experiments Procedia Engineering 2015 V 104 P 43ndash49 DOI 101016jproeng 201504095

9 Абрашкин ВИ Воронов КЕ Пия- ков АВ Пузин ЮЯ Сазонов ВВ Сем-кин НД Филиппов АС Чебуков СЮ Определение вращательного движения спутника laquoАИСТraquo по данным бортовых измерений магнитного поля Земли Препринты ИПМ им МВ Келдыша 2014 17 38 с

10 Абрашкин ВИ Воронов КЕ Пия- ков АВ Пузин ЮЯ Сазонов ВВ Сем-кин НД Филиппов АС Чебуков СЮ

Определение движения спутника laquoбион М-1raquo средствами аппаратуры ГРАВИТОН Препринты ИПМ им МВ Келдыша 2014 2 44 с

11 Абрашкин ВИ Воронов КЕ Рекон-струкция неуправляемого вращательно-го движения малого спутника laquoАИСТraquo Научные и технологические эксперимен-ты на автоматических космических аппа-ратах и малых спутниках Тезисы докладов Третьей международной конференции laquoНаучные и технологические эксперимен-ты на автоматических космических аппа- ратах и малых спутникахraquo Самара Изд-во СНЦ РАН 2014 С 177ndash180

12 Абрашкин ВИ Воронов КЕ Пия-ков АВ Пузин ЮЯ Сазонов ВВ Сем- кин НД Филиппов АС Чебуков СЮ Неуправляемое вращательное движение малого спутника laquoАистraquo Космические исследования 2015 Т 53 5 С 395ndash408

13 Семкин НД Брагин ВВ Пия- ков АВ Телегин АМ Рязанов ДМ Мат-виец МГ Электролизация поверхности низкоорбитального малого космического аппарата laquoАИСТraquo Вестник СГАУ 2015 Т 14 1 С 46ndash57

14 Новиков ЛС Милеев ВН Крупни-ков КК Маклецов АА Электризация кос-мических аппаратов в магнитосферной плазме В кн Модель космоса В 2-х т М КДУ 2007 Т 2 С 236ndash275Статья поступила в редакцию 28092018 г

reference

1 Sadovnichiy VA Panasyuk MI Bobrovnikov SYu Vedenrsquokin NN etc Pervye rezulrsquotaty issledovaniya kosmicheskoy sredy na sputnike UniversitetskiyndashTatrsquoyana [The first results of a study of the space environment on the Universitet-Tatiana satellite] Kosmicheskie issledovaniya 2007 vol 45 no 4 pp 291ndash305

2 Sadovnichiy VA Panasyuk MI Yashin IV etc Issledovaniya kosmicheskoy sredy na mikrosputnikakh UniversitetskiyndashTatrsquoyana i UniversitetskiyndashTatrsquoyana-2 [Studies of the space environment on microsatellites UniversitetskiyndashTatyana and UniversitetskyndashTatyana-2] Astronomicheskiy vestnik 2011 vol 45 no 1 pp 5ndash31

3 Kremez GV Sakhno IV Tkachev EA Fateev VF Uchebno-issledovatelrsquoskiy malyy kosmicheskiy apparat laquoMozhaets-4raquo desyatrsquo let na orbite [Educational and research small space vehicle Mozhaets-4 ten years in orbit] Trudy Voenno-kosmicheskoy akademii imeni AF Mozhayskogo 2013 no 640 pp 112ndash118

4 Mayorova VI Zelentsov VV Kosmicheskiy innovatsionnyy nauchno-obrazovatelrsquonyy proekt laquoKosmicheskiy apparat laquoBaumanetsraquo osobennosti realizatsii Aktualrsquonye problemy rossiyskoy kosmonavtiki Tezisy XXX nauchnykh chteniy po kosmonavtike [Space innovative scientific and educational project laquoSpacecraft laquobaumanetsraquo features of realization Actual problems of Russian cosmonautics] Moscow Commission of the Russian Academy of Sciences on the development of the scientific legacy of pioneers of space exploration publ 2006 Pp 306ndash308

83 1(24)2019 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

ОСНОвНыЕ прОЕКТНыЕ ХАрАКТЕрИСТИКИ И рЕзуЛьТАТы эКСпЛуАТАцИИ

5 Mayorova VI Nauchno-obrazovatelrsquonaya kosmicheskaya mikroplatforma Baumanets-2 [Scientific-educational space microplatform baumanets-2] Tezisy dokladov Vtoroy mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii Moscow MGTU imeni NE Baumana publ 2016 Pp 54ndash55

6 Zimin II Valov MV Yakovlev AV Galochkin SA Malyy kosmicheskiy apparat laquoMikhail Reshetnevraquo Rezulrsquotaty raboty [Small spacecraft laquoMikhail Reshetnevraquo Results of the work] Elektronnyy zhurnal laquoTrudy MAIraquo no 65 Available at httpwwwmairu uploadiblock03d03d30644dbfb2345b900cc87ec8ad158pdf (accessed 20042017)

7 Tkachenko SI Salmin VV Semkin ND Kurenkov VI Abrashkin VI Prokhorov AG Tkachenko IS Petrukhina KV Proektnyy oblik i osnovnye kharakteristiki malogo kosmicheskogo apparata SGAU ndash GNPRKTS laquoTSSKB-Progressraquo [The design and basic characteristics of a small spacecraft of SSAU ndash laquoTsSKb-Progressraquo] Vestnik SGAU 2010 no 2 pp 154ndash165

8 Kirilin AN Shakhmatov EV Soifer VA Akhmetov RN Tkachenko SI Prokofev AB Salmin VV Stratilatov NR Semkin ND Abrashkin VI Tkachenko IS Safronov SL Zheleznov YuE Small satellites laquoAISTraquo constellation mdash design construction and program of scientific and technological experiments Procedia Engineering 2015 vol 104 pp 43ndash49 DOI 101016jproeng 201504095

9 Abrashkin VI Voronov KE Piyakov AV Puzin YuYa Sazonov VV Semkin ND Filippov AS Chebukov SYu Opredelenie vrashchatelrsquonogo dvizheniya sputnika laquoAISTraquo po dannym bortovykh izmereniy magnitnogo polya Zemli [Determination of the rotational motion of the satellite laquoAISTraquo according to the onboard measurements of the Earthrsquos magnetic field] Preprinty IPM im MV Keldysha 2014 no 17 38 p

10 Abrashkin VI Voronov KE Piyakov AV Puzin YuYa Sazonov VV Semkin ND Filippov AS Chebukov SYu Opredelenie dvizheniya sputnika laquoBion M-1raquo sredstvami apparatury GRAVITON [Determination of the motion of the laquobion M-1raquo satellite by means of GRAVITON equipment] Preprinty IPM im MV Keldysha 2014 no 2 44 p

11 Abrashkin VI Voronov KE Rekonstruktsiya neupravlyaemogo vrashchatelrsquonogo dvizheniya malogo sputnika laquoAISTraquo Tezisy dokladov Tretrsquoey mezhdunarodnoy konferentsii laquoNauchnye i tekhnologicheskie eksperimenty na avtomaticheskikh kosmicheskikh apparatakh i malykh sputnikakhraquo [Reconstruction of uncontrolled rotational motion of a small satellite laquoAISTraquo Scientiic and technological experiments on automatic spacecraft and small satellites] Samara SNTS RAN publ 2014 pp 177ndash180

12 Abrashkin VI Voronov KE Piyakov AV Puzin YuYa Sazonov VV Semkin ND Filippov AS Chebukov SYu Neupravlyaemoe vrashchatelrsquonoe dvizhenie malogo sputnika laquoAistraquo [Uncontrollable rotational motion of the small satellite AIST] Kosmicheskie issledovaniya 2015 vol 53 no 5 pp 395ndash408

13 Semkin ND Bragin VV Piyakov AV Telegin AM Ryazanov DM Matviets MG Elektrolizatsiya poverkhnosti nizkoorbitalrsquonogo malogo kosmicheskogo apparata laquoAISTraquo [Electrification of the surface of the low-orbit small spacecraft laquoAISTraquo] Vestnik SGAU 2015 vol 14 no 1 pp 46ndash57

14 Novikov LS Mileev VN Krupnikov KK Makletsov AA Elektrizatsiya kosmicheskikh apparatov v magnitosfernoy plazme Modelrsquo kosmosa V 2 t [Electrification of space vehicles in the magnetospheric plasma In 2 vol] Moscow KDU publ 2007 Vol 2 pp 236ndash275

Page 3: УДК 629.783.058.5 оСновные Проектные характериСтики ... · 2020. 8. 5. · Салмин в.в. 1, воронов к.е. , абрашкин в.и.2,

70 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ 1(24)2019

Кирилин АН Ахметов рН Ткаченко СИ Стратилатов Нр Салмин вв и др

СТРАТИЛАТОВ Николай Ремирович mdash кандидат технических наук главный конструктор ndash начальник отделения АО laquoРКЦ laquoПрогрессraquo e-mail mailsamspaceruSTRATILATOV Nikolay Remirovich mdash Candidate of Science (Engineering) Chief designer ndash Head of Division at JSC SRC Progress e-mail mailsamspaceru

САЛМИН Вадим Викторович mdash доктор технических наук профессор директор научно-исследовательского института космического машиностроения Самарского университета e-mail sputnikssauru SALMIN Vadim Viktorovich mdash Doctor of Science (Engineering) Professor Director of the Research Institute of space engineering at Samara University e-mail sputnikssauru

ВОРОНОВ Константин Евгеньевич mdash кандидат технических наук директор института космического приборостроения Самарского университета e-mail voronovssauru VORONOV Konstantin Evgenyevich mdash Candidate of Science (Engineering) Director of Institute of space instrument engineering at Samara University e-mail voronovssauru

АбРАШКИН Валерий Иванович mdash кандидат технических наук начальник отдела АО laquoРКЦ laquoПрогрессraquo e-mail mailsamspaceru AbRASHKIN Valery Ivanovich mdash Candidate of Science (Engineering) Head of Department at JSC SRC Progress e-mail mailsamspaceru

ТКАЧЕНКО Иван Сергеевич mdash кандидат технических наук доцент кафедры космического машиностроения Самарского университета e-mail innovatoremailruTKACHENKO Ivan Sergeevich mdash Candidate of Science (Engineering) Associate Professor of Department of space engineering at Samara University e-mail innovatoremailru

ПИЯКОВ Алексей Владимирович mdash кандидат технических наук старший научный сотрудник института космического приборостроения Самарского университета e-mail piyakovssauruPIYAKOV Aleksey Vladimirovich mdash Candidate of Science (Engineering) Senior research scientist of Institute of space instrument engineering at Samara University e-mail piyakovssauru

САФРОНОВ Сергей Львович mdash кандидат технических наук доцент кафедры космического машиностроения Самарского университета e-mail saf_kosmailruSAFRONOV Sergey Lvovich mdash Candidate of Science (Engineering) Associate Professor of Department of space engineering at Samara University e-mail saf_kosmailru

введение

Первый искусственный спутник Земли по своим массогабаритным параметрам может быть отнесен к категории малых космических аппаратов (МКА) однако с момента его запуска в 1957 г до поисти-не бурного развития малых космических аппаратов (пико- нано- микроспутников) прошло более чем полвека За это время был накоплен огромный опыт проекти-рования выведения в космическое про-странство эксплуатации космических аппаратов (КА) Стало возможным созда-ние КА не только в стенах предприятий аэрокосмической отрасли но и на базе малых коллективов таких как школы университеты частные компании При-мерами такого развития космической

отрасли могут служить реализованные проекты МКА ведущих вузов Российской Федерации такие как

bull серия КА laquoУниверситетскийndash Татьянаraquo разработанных по заказу Мос-ковского государственного университета им МВ Ломоносова основные результа-ты работы которых представлены в стать- ях [1 2]

bull серия КА laquoМожаецraquo разработанных по заказу Военного инженерно-космиче-ского университета им АФ Можайско-го основные результаты работы которых представлены в статье [3]

bull серия КА laquoбауманецraquo разработан-ных Московским государственным тех-ническим университетом имени НЭ бау- мана совместно с ВПК laquoНПО машино- строенияraquo [4 5]

71 1(24)2019 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

ОСНОвНыЕ прОЕКТНыЕ ХАрАКТЕрИСТИКИ И рЕзуЛьТАТы эКСпЛуАТАцИИ

bull КА laquoЮбилейныйraquo laquoМиРraquo (laquoЮби-лейный-2raquo) созданные ОАО laquoИнформаци-онные спутниковые системыraquo им академика МФ Решетнева совместно с Сибирским государственным аэрокосмическим уни-верситетом [6]

bull МКА серии laquoАИСТraquo совместной разработки специалистов АО laquoРКЦ laquoПро-грессraquo и Самарского университета

В настоящей статье приводятся основ-ные проектные характеристики и резуль- таты пятилетней эксплуатации груп-пировки МКА научно-образовательного назначения серии laquoАИСТraquo Малые кос-мические аппараты серии laquoАИСТraquo по-строенные на базе унифицированной маломассогабаритной космической плат-формы (УМКП) были запущены на орбиту 19042013 г и 28122013 г На сегодняш-ний день аппараты находятся на орбите и штатно функционируют в течение пяти лет при заявленном сроке активного существования три года таким образом аппараты проходят в настоящее время этап ресурсных испытаний

назначение характеристики способ вывода аппаратов на орбиту

Малый космический аппарат laquoАИСТraquo научного и образовательного назначений разрабатывался с 2007 г по инициативе Самарского государственного аэрокос- мического университета (с 2016 г mdash Са-марский университет) при финансовой поддержке правительства Самарской об-ласти студентами аспирантами молоды-ми учеными Самарского университета и специалистами АО laquoРКЦ laquoПрогрессraquo Основной идеей создания МКА laquoАИСТraquo было вовлечение студентов старших кур-сов и аспирантов в реальную проектно- конструкторскую работу с целью их скорейшей адаптации на производстве Однако определение целевых функций аппарата ограничения на его массу и га- бариты накладываемые способом выве-дения на орбиту выявили помимо учеб-ных целей необходимость решения ряда проектно-конструкторских технологичес-ких задач определения новых подходов к экспериментальной отработке изделия и привели к следующему определению назначения МКА laquoАИСТraquo [7 8]

bull отработка необходимой для перс-пективных КА научного назначения типа laquoбИОН-Мraquo laquoФОТОН-Мraquo магнитной системы компенсации микроускорений

bull исследования на орбите параметров и характера движения микрочастиц

bull решение ряда технологических задач производства МКА

bull ввод в эксплуатацию наземного комплекса управления малыми космичес-кими аппаратами ДОКА-Н

bull включение разработки создания и эксплуатации МКА laquoАИСТraquo в учебный процесс Самарского университета

При этом для МКА laquoАИСТraquo были поставлены следующие задачи

bull разработка унифицированной мало-массогабаритной космической платформы массой до 50 кг для проведения длительных (до трех лет) научных исследований тех-нологических экспериментов и реализации современных образовательных программ

bull создание информационного канала связи в радиолюбительских диапазонах частот с целью передачи информации учебного и научного характера из вузов Самарской области в российские и зару- бежные вузы

bull мониторинг магнитного поля Зем-ли и исследование проблем микрограви-тации реализация режимов компенсации низкочастотной составляющей микро-ускорений на борту аппарата до мини-мальной величины не превышающей диапазона значений 10ndash5hellip10ndash7g

0 (научная

аппаратура (НА) laquoМАГКОМraquo)bull исследование поведения высокоско-

ростных механических частиц естествен-ного и искусственного происхождений взаимодействующих с поверхностью иони- зационного датчика и оценка их пара- метров mdash массы и скорости

bull периодическое измерение простран- ственного положения Солнца относитель-но связанных координат МКА с после- дующей оценкой возможных потоков заряженных частиц на его поверхность (НА laquoМЕТЕОРraquo)

bull исследование уровня электризации аппарата и динамики изменения поверх-ностного заряда (НА laquoМЕТЕОРraquo)

bull экспериментальная отработка в кос-мосе перспективных типов батарей фото-электрических (бФ) из арсенида галлия (GaAs) созданных с использованием нано-технологий

bull отработка технологий попутно-го выведения МКА на рабочую орбиту с помощью тяжелого исследовательского КА-носителя а также с использованием блока выведения laquoВолгаraquo разработки АО laquoРКЦ laquoПрогрессraquo

72 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ 1(24)2019

Кирилин АН Ахметов рН Ткаченко СИ Стратилатов Нр Салмин вв и др

bull отработка технологий производства маломассогабаритных негерметичных КА с глубоко комплексированной бортовой аппаратурой (бА)

Реализация перечисленных выше за-дач в конечном итоге привела к разработке МКА внешний облик которого представ- лен на рис 1

Аппарат подробно описан в работах [7 9 10] Основные тактико-технические характеристики аппаратов приведены в табл 1

Летный образец МКА laquoАИСТraquo (радио-любительский позывной RS-43as) был вы-веден на орбиту в составе КА laquoбИОН-Мraquo 1 в качестве дополнительной полезной нагрузки 19042013 г в 13 ч 00 мин 00279 с декретного московского времени (ДМВ)

Выведение КА laquoбИОН-Мraquo 1 с кос-модрома байконур осуществлялось раке-той-носителем (РН) laquoСоюз-21аraquo на орбиту выведения с параметраминаклонение i 64857degминимальная высота h 260 кммаксимальная высота Н 575 км

21042013 г на 29-м витке КА laquoбИОН-Мraquo 1 был проведен маневр выхода на рабо-чую орбиту с параметраминаклонение i 648degоколокруговая орбита со средней высотой Н

кр 575 км

Отделение МКА laquoАИСТraquo от КА laquoбИОН-Мraquo произошло 21042013 г в 18 ч 10 мин 00352 с ДМВ В течение двух минут после отделения позывные аппарата были приняты наземным комп- лексом управления (НКУ) ООО laquoНаучно- исследовательская лаборатория аэрокос-мической техники ДОСААФraquo (г Калуга) затем Центром приема и обработки ин-формации (ЦПОИ) laquoСамараraquo (г Сама-ра) Специалистами АО laquoРКЦ laquoПрогрессraquo и Самарского университета были начаты работы по программе летных испытаний МКА laquoАИСТraquo

Запуск опытного образца МКА laquoАИСТraquo (радиолюбительский позывной RS-41at) был осуществлен с космодрома laquoПлесецкraquo 28122013 г в 15 ч 30 мин 00351 с ДМВ Выведение опытного образца МКА laquoАИСТraquo проходило в рамках летных испытаний новой РН laquoСоюз-21вraquo с блоком выведения laquoВолгаraquo Отделение блока выведения от РН laquoСоюз-21вraquo произошло в 15 ч 03 мин 57073 с Отделение опытного образца МКА laquoАИСТraquo было осуществлено в близкое к расчетному время mdash 17 ч 09 мин 5679 с МКА функционирует на околокруговой орбите с начальными параметрамивысота Н

ср 625 км

наклонение i 824deg

Состояние группировки мка laquoаиСтraquo на ii квартал 2018 г

Реализованная программа научных ис-следований тандема МКА серии laquoАИСТraquo включала в себя план задействования НА и предполагала проведение новых экс-периментов каждую неделю что обеспе-чивало постоянный поток свежих данных с научной и навигационной аппаратуры Анализ данных полученных с НА проводи-ли разработчики аппаратуры и специалис-ты заинтересованных кафедр Самарского университета Телеметрическая информация

Рис 1 Внешний облик МКА серии laquoАИСТraquo 1 mdash антен-на навигационной аппаратуры 2 mdash антенное приемное устройство командно-управляющей навигационной системы 3 mdash научная аппаратура laquoМЕТЕОРraquo 4 mdash солнечная батарея 5 mdash антенное передающее устройство командно-управляющей навигационной системы

Приемо-передающая аппаратура МГц

145ndash435

Габариты (ШtimesВtimesГ) мм 400times500times600

Срок активного существования лет

3

Полет Неориентируемый

Энергопотребление Вт До 20

Масса кг38 (с учетом устройства

отделения mdash 53)

Таблица 1

основные характеристики мка laquoаиСтraquo на базе умкП

73 1(24)2019 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

ОСНОвНыЕ прОЕКТНыЕ ХАрАКТЕрИСТИКИ И рЕзуЛьТАТы эКСпЛуАТАцИИ

(ТМИ) обеих космических платформ в свою очередь принималась обрабатывалась и анализировалась непосредственно в НКУ МКА В процессе эксплуатации неодно-кратно осуществлялся переход работы бА из штатного режима функционирования на резервный Замечаний к штатно рабо- тающей бА космических платформ за время эксплуатации МКА не было

Важным критерием оценки состояния МКА laquoАИСТraquo являлось определение сни-жения высоты орбиты Эта информация позволяла проводить детальный анализ движения МКА вокруг Земли и составлять прогноз срока активного существования аппарата Снижение высоты орбиты для МКА laquoАИСТraquo (RS-43as) на 15062018 г составляло

bull в апогее mdash 084 кмbull в перигее mdash 1826 кмПо состоянию на 15062018 г для

МКА laquoАИСТraquo (RS-41at) орбита изменилась следующим образом

bull в апогее высота увеличилась на 716 кмbull в перигее высота уменьшилась на

1812 кмЕжедневно с каждым аппаратом

(RS-41at и RS-43as) проводилось в сред-нем пять сеансов связи в ходе которых происходило получение актуальной ТМИ о состоянии блоков и устройств МКА Эти данные позволяли практически в реаль-ном времени контролировать все системы МКА и оперативно реагировать на непо-ладки в случае возникновения нештатных ситуаций на борту

результаты работы и проведение научных исследований мка laquoаиСтraquo RS-43as

В ходе совместного полета МКА laquoАИСТraquo RS-43as с КА laquoбИОН-Мraquo на орбите вы-ведения было отмечено существенное превышение температуры на поверхнос-ти МКА Так максимальные температуры панелей МКА над дневной стороной Земли составили 763 degС а температура термо- платы командно-управляющей навигаци-онной системы (КУНС) достигла макси-мальной величины 856 degС превысив при этом температуры остальных панелей конст-рукции что свидетельствовало о наличии нерасчетных тепловыделений в бА МКА

С учетом результатов оперативно прове-денного моделирования теплового режима системы КА laquoбИОН-Мraquo ndash МКА laquoАИСТraquo было выдано заключение что наиболее вероятной причиной повышенного уровня

температур относительно предельно допу-стимых значений (+50 degС) МКА laquoАИСТraquo при совместном полете с КА laquoбИОН-Мraquo является нерасчетное тепловыделение в аккумуляторной батарее (Аб) КУНС вызванное с одной стороны химическим саморазрядом Аб с другой mdash внепро-граммным зарядом Аб от освещенных Солнцем бФ Рассмотренную ситуацию работы бА МКА при полете в составе базового КА можно отнести к экстремаль-ным Тем не менее при отделении МКА laquoАИСТraquo от КА laquoбИОН-Мraquo его бА без дополнительных управляющих воздейст- вий перешла в штатное рабочее состоя-ние что свидетельствует о высоком уровне ее живучести

В процессе орбитального полета на-чавшегося 21042013 г на 35-м витке КА laquoбИОН-Мraquo МКА обеспечил

bull получение баллистических данных из Центра управления полетом космического аппарата laquoбИОН-Мraquo 1

bull формирование на основании бал-листических данных начальных условий в формате данных ТLЕ

bull баллистические расчеты для орби- тального полета МКА на основе нави-гационной информации полученной с борта МКА

bull выдачу контрольно-проверочной информации на борт МКА в сеансах связи

bull съем обработку и оценку ТМИ о работе бортовой обеспечивающей и науч-ной аппаратуры

Сеансы связи в период летных испы-таний проводились на всех laquoвидимыхraquo витках полета

В процессе летных испытаний было проведено

bull 218 сеансов связиbull 17 закладок временнх программbull 217 съемов ТМИ характеризующей

состояние блоков и системbull 218 сверок времениbull 41 съем ТМИ научной аппаратурыbull 9 закладок временнх программ для

научной аппаратурыbull 25 включений навигационной аппара-

туры пользователя (НАП) по 15 мин каждоеПо результатам навигационной инфор-

мации получены навигационные реше-ния сформированы начальные условия в формате данных ТLЕ

Функциональные задачи управления полетом МКА решаемые средствами назем- ного и бортового комплексов управ- ления были выполнены полностью

74 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ 1(24)2019

Кирилин АН Ахметов рН Ткаченко СИ Стратилатов Нр Салмин вв и др

бортовые системы МКА обеспечили решение задач управления баллистико- навигационного обеспечения контроль функционирования бА МКА и НА бор-товая обеспечивающая аппаратура дала возможность выполнения программы по-лета Имевшие место замечания к рабо-те бортовых систем не повлияли на ре-зультаты выполнения программы полета Получены новые научные данные по НА laquoМАГКОМraquo и laquoМЕТЕОРraquo

С 2104 по 21052013 г МКА laquoАИСТraquo (RS-43as) прошел летные испытания без замечаний и был передан в штатную эксплуатацию

В ходе летных испытаний аппарата введен в эксплуатацию НКУ ДОКА-Н позволяющий осуществлять управление МКА с аппаратурой ДОКА-б в качестве центрального управляющего звена

В ходе летных испытаний МКА laquoАИСТraquo RS-43as аварийных и экстремальных ситуаций в работе бА не отмечено

Эксплуатация МКА laquoАИСТraquo RS-43as Временное снижение работоспособнос-ти МКА Штатная эксплуатация МКА laquoАИСТraquo RS-43as при полной работоспо-собности аппарата продолжалась с момента его отделения от базового КА 21042013 г до 24072014 г В 01 ч 43 мин 27 с по ДМВ 24072014 г с координатами 1634deg ю ш и 12214deg в д при пролете над бразильской магнитной аномалией КУНС ДОКА-276 утратила возможность реализации команд включения НА предположительно из-за

воздействия тяжело заряженных частиц космического происхождения Об этом свидетельствовало отсутствие в принятой ТМИ данных о следующих энергетичес- ких параметрах

bull напряжении бортовой сетиbull суммарном токе потребленияbull суммарном токе на выходе батареи

фотоэлектрическойbull токах потребления блоков КУНС

(ток потребления приемников передат-чика 1 передатчика 2 ток потребления НАП генератора бортового времени ток потребления НА laquoМАГКОМraquo по основ- ному и резервному стыкам)

bull токах на выходах бФНеоднократные попытки восстановле-

ния работоспособности КУНС в штатном режиме к успеху не привели На рис 2 показана трасса полета МКА laquoАИСТraquo (RS-43as) в момент времени соответ-ствующий началу возникновения нештат-ной ситуации а также наложенная схема бразильской магнитной аномалии Как можно заметить КА находясь на теневом участке орбиты прошел по самой грани-це магнитной аномалии однако когда на этом же витке аппарат вошел в зону радиовидимости приемного пункта расположенного в Самаре КУНС уже находилась в режиме ограниченной функциональности Последующий анализ ТМИ показал что во время происше-ствия НА КА была отключена а обес- печивающая аппаратура работала штатно

Рис 2 Местоположение МКА laquoАИСТraquo (RS-43as) во время пролета над Бразильской магнитной аномалией 24072014 г

75 1(24)2019 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

ОСНОвНыЕ прОЕКТНыЕ ХАрАКТЕрИСТИКИ И рЕзуЛьТАТы эКСпЛуАТАцИИ

Для анализа состояния МКА laquoАИСТraquo остались доступны следующие теле-метрические параметры температура термоплат в месте установки Аб и бло-ка радиоканалов по цифровым темпера-турным датчикам температуры блоков КУНС а также ТМИ об установленных на борту режимах управления Тем не ме-нее связь с аппаратом не прекращалась она велась в дежурном режиме

Отметим особо что 03082016 г на сеансе связи с аппаратом в 11 ч 37 мин ДМВ телеметрия показала что более чем через два года он подал признаки восстановления штатной работы После неоднократных проверок работоспособ-ности МКА laquoАИСТraquo RS-43as НКУ Самар-ского университета и ЦПОИ laquoСамараraquo на борт аппарата были заложены коман-ды включения НА laquoМЕТЕОРraquo Получена информация о ее штатной работе в режи-ме регистрации микрометеороидов Разработана программа исследований НА laquoМАГКОМraquo Работа с МКА laquoАИСТraquo RS-43as продолжается в штатном режиме

Проведение научных исследований с помощью НА laquoМАГКОМraquo В ходе лет-ных испытаний и эксплуатации МКА laquoАИСТraquo RS-43as был проведен ряд науч-ных исследований

bull анализ данных измерений магнит- ного поля Земли (МПЗ)

bull реконструкция вращательного дви-жения спутника по данным магнитных измерений

bull исследование динамики вращения малых космических аппаратов

bull исследование возможностей аппара-туры laquoМАГКОМraquo в режиме компенсации микроускорений

bull работоспособность НА laquoМЕТЕОРraquoРаботы с НА МКА laquoАИСТraquo RS-43as

были начаты с определения возможно-стей НА laquoМАГКОМraquo в режиме измере- ния МПЗ

За период летных испытаний МКА laquoАИСТraquo RS-43as в 2013 г НА laquoМАГКОМraquo включалась в режиме laquoИзмерения векто-ра магнитной индукцииraquo не менее семи раз Результаты измерений были полу-чены от двух бортовых магнитометров Построены зависимости изменения во времени компонентов и модуля вектора магнитной индукции B

е (B

еX B

еY B

еZ)

примеры которых за 27042013 г и 20062013 г приведены ниже на рис 3 4

Исследование динамики вращения МКА проводилось с использованием методики

реконструкции углового движения МКА по данным измерений МПЗ Она была апробирована при обработке измерений НА laquoГРАВИТОНraquo полученных в полете КА laquoбИОН-Мraquo 1 [10] Основные положения методики определения угло-вых параметров движения и результаты обработки данных полученные при ра-боте НА laquoМАГКОМraquo в орбитальном полете приведены в препринте [11] Основной задачей НА laquoМАГКОМraquo явля-ется компенсация возмущений внешнего характера путем снижения угловой ско-рости вращения МКА Для компенсации микроускорений в аппаратуре laquoМАГКОМraquo реализован релейный закон управления Режим работы НА laquoМАГКОМraquo laquoКом-пенсация микроускоренийraquo на этапе летных испытаний МКА включался два раза первое включение mdash 02052013 г второе включение mdash 07052013 г Сниже-ние микроускорений на борту МКА обес-печивается системой электромагнитов которая входит в состав НА и стабили- зирует угловую скорость вращения

Первое включение НА laquoМАГКОМraquo в режиме laquoКомпенсация микроускоренийraquo обеспечило снижение угловой скорости вращения с 25 до 025 degc на интервале времени работы аппаратуры до 4 000 с Процесс изменения динамики вращения МКА при первом включении иллюстри- руется рис 5

Проведение научных исследований с помощью НА laquoМЕТЕОРraquo На аппарате laquoАИСТraquo RS-43as в период летных испы-таний осуществлялась только проверка работоспособности НА laquoМЕТЕОРraquo mdash в ходе эксплуатации МКА до 24072014 г осуществлялась регистрация сигналов дат- чиков высокоскоростных пылевых час-тиц было зарегистрировано ~10 попада-ний микрометеороидов в корпус МКА Производился сбор данных об электриза-ции поверхности аппарата С 03082016 г после восстановления работоспособнос-ти аппарата НА laquoМЕТЕОРraquo включается на время не менее двух часов ежесуточно ведется накопление научных данных

При обработке результатов измерения зафиксировано достаточно большое (более 90) количество случаев запуска цикла записи регистрации микрометеороидов по шумовым или помеховым сигналам соот-ветствующих предположительно микро- разрядным процессам на поверхности МКА или моментам включения приемо-передаю-щих силовых блоков КУНС

76 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ 1(24)2019

Кирилин АН Ахметов рН Ткаченко СИ Стратилатов Нр Салмин вв и др

Рис 3 Измерения вектора магнитной индукции 27042013 г

77 1(24)2019 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

ОСНОвНыЕ прОЕКТНыЕ ХАрАКТЕрИСТИКИ И рЕзуЛьТАТы эКСпЛуАТАцИИ

Рис 4 Измерения вектора магнитной индукции 20062013 г

78 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ 1(24)2019

Кирилин АН Ахметов рН Ткаченко СИ Стратилатов Нр Салмин вв и др

результаты работы проведение научных исследований опытного образца мка laquoаиСтraquo RS-41at

Летные испытания Летные испы-тания опытного образца МКА laquoАИСТraquo RS-41at проводились по программе ЛКИ МКА laquoАИСТraquo RS-43as 01032014 г опыт-ный образец МКА laquoАИСТraquo (RS-41at) прошел программу летных испытаний без замечаний и был передан в штатную эксплуатацию

Сеансы связи в период летных испы-таний проводились на всех laquoвидимыхraquo витках полета

В процессе проведения эксперимен-та по компенсации микроускорений НА laquoМАГКОМraquo отработала штатно Это нега- тивно сказалось на качестве проводи-мых сеансов связи стали наблюдаться падения мощности поступающего на Зем-лю сигнала приблизительно каждые 10ndash15 с за счет влияния провалов в квази- изотропной диаграмме направленности бортовых антенн Но в свою очередь интенсивное вращение МКА laquoАИСТraquo позволило снизить тепловую нагрузку на отдельные панели аппарата равно-мерно распределив избытки тепловых потоков по остальным частям МКА

В процессе летных испытаний проведеноbull 127 сеансов связиbull 8 закладок временнх программbull 127 съемов ТМИ характеризующей

состояние блоков и систем

bull 127 сверок времениbull 26 съемов ТМИ научной аппаратурыbull 5 закладок временнх программ для

научной аппаратурыbull 24 включения НАП по 15 минФункциональные задачи управления

полетом МКА решаемые средствами на-земного и бортового комплексов управ-ления были выполнены полностью Задачи летных испытаний МКА laquoАИСТraquo RS-41at в объеме предусмотренном их программой выполнены бортовые си-стемы МКА обеспечили решение задач управления баллистико-навигационного обеспечения контроля функционирования бА МКА и НА Подтверждено штатное функционирование бА МКА в условиях комплексного воздействия внешних фак-торов Получены новые научные данные НА laquoМАГКОМraquo и laquoМЕТЕОРraquo В ходе летных испытаний МКА laquoАИСТraquo RS-41as аварийных и экстремальных ситуаций в работе бА не отмечено

Эксплуатация МКА laquoАИСТraquo RS-41at За период эксплуатации МКА laquoАИСТraquo RS-41at до 15062018 г аварийных и экс-тремальных ситуаций в работе бА не от-мечено Неоднократно фиксировались сбои НАП а также отключение питания НА вследствие разрядки Аб до минимально допустимого уровня за время суще-ственно меньшее заданного Это явление может быть объяснено изначально мень-шим на 10ndash15 значением коэффици- ента энергосъема солнечных батарей и их

Рис 5 Изменение модуля угловой скорости вращения МКА laquoАИСТraquo в режиме компенсации микроускорений

Примечание Дата и время включения 02052013 г 01 ч 14 мин 07 с

79 1(24)2019 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

ОСНОвНыЕ прОЕКТНыЕ ХАрАКТЕрИСТИКИ И рЕзуЛьТАТы эКСпЛуАТАцИИ

ускоренной деградацией (использует-ся технологическое изделие) Введено ограничение на длительность включения НА до двух часов непрерывной работы Аппарат в целом выполняет заданные целевые функции далеко за пределами гарантийного срока Ведется накопле-ние и первичная обработка ТМИ о рабо- те всех компонентов КУНС дан-ных НА laquoМЕТЕОРraquo и магнитометров НА laquoМАГКОМraquo

Работа НА laquoМАГКОМraquo На началь-ном этапе эксплуатации аппарата по данным измерений параметров МПЗ научной аппаратурой laquoМАГКОМraquo спе-циалисты Института прикладной меха- ники имени МВ Келдыша проанализи-ровали динамику вращения МКА [12] На обработанных отрезках времени вра-щательное движение этого спутника представляет собой слабо возмущенное движение ЭйлераndashПуансо при кото-ром влияние магнитного момента про-является специфическим образом Это влияние усредняется по указанному движению так что эффективный ди-польный момент спутника оказыва-ется направленным вдоль вектора его кинетического момента в движении относительно центра масс Кроме того кинетический момент и эффективный дипольный момент на интервале об-работки данных измерений меняются мало Принятая для проведения анали-за динамики вращения МКА методика обработки данных позволила получить надежные реконструкции Анализ про-веденных измерений и результатов рас-четов [12] показал что движения спут-ников заметно отличаются хотя все реконструированные движения близки к движению ЭйлераndashПуансо Отличие состоит в том что движения опытного образца близки вращению вокруг его оси минимального момента инерции а движение летного образца происходит вокруг максимального момента инерции

Работа НА laquoМЕТЕОРraquo На аппарате laquoАИСТraquo RS-41at начаты комплексные исследования космического пространст-ва с использованием НА laquoМЕТЕОРraquo Исследуется процесс электризации МКА на различных участках орбиты вклю-чая приполярные Образец телеметриче-ского кадра регистрации процесса элек-тризации датчиками МТ3 МТ4 МТ5 расположенными на панели +Х пред- ставлен на рис 6

На рис 7 приведены результаты изме-рений многопараметрическим датчиком НА laquoМЕТЕОРraquo зависимости от времени освещенности температуры и потенциала поверхности (сверху вниз)

Видна корреляция пиков освещенно-сти с уменьшением модуля потенциала поверхности что объясняется фото-электрическим эффектом Отставание температурных пиков связано с инер-ционностью полупроводниковых дат-чиков температуры и процесса нагре- ва поверхности

Для исследований процесса электри-зации поверхности работающих дли-тельное время на орбите МКА была разработана его физико-математическая модель [13] Для построения математи-ческой модели электризации КА выбран метод интегральных уравнений [14] На основе методики разработанной в Институте космического приборостро-ения Самарского университета с учетом радиуса Дебая и экранирования распре-деления зарядов поверхности плазмой был рассчитан потенциал поверхно-стей МКА laquoАИСТraquo RS-43as и laquoАИСТraquo RS-41at Экспериментальные и теорети-ческие результаты имеют высокую сте-пень соответствия что подтверждает адекватность выбранной физико-матема- тической модели

Освещенность определяется как коэф- фициент k передаваемый цифровым кодом от 0 до 255 где 0 mdash это отсут-ствие освещения а 255 mdash максималь- ная засветка

В целом результаты космического эксперимента имеют приемлемое совпа-дение с результатами моделирования

Рис 6 Регистрация процесса электризации МКА laquoАИСТraquo RS-41at

80 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ 1(24)2019

Кирилин АН Ахметов рН Ткаченко СИ Стратилатов Нр Салмин вв и др

что подтверждает адекватность предло-женной физико-математической модели Учтено влияние характеристик окружа-ющей плазмы на собственную емкость аппарата путем введения в уравнение пространственного распределения потен- циала выражения для радиуса Дебая Получена зависимость потенциала поверх-ности КА от его емкости относительно окружающей плазмы

Данные НА laquoМЕТЕОРraquo о соударениях с микрочастицами приведены в табл 2

работа обеспечивающих систем космической платформы мка серии laquoаиСтraquo

Одной из важнейших составляю-щих эксплуатации МКА серии laquoАИСТraquo является определение функциональных возможностей и живучести маломассо-габаритной (до 50 кг) космической плат-формы совершающей неориентированный полет однако имеющей средства для стабилизации вращательного движения вокруг центра масс С учетом того что КУНС является разработкой ООО laquoНаучно- исследовательская лаборатория аэрокос- мической техники ДОСААФraquo (г Калуга) и отдельно тестируется этой организа-цией (существенных замечаний к КУНС за весь период эксплуатации нет) основ-ное внимание разработчиков аппарата было сосредоточено на оценке работо-способности системы обеспечения тепло- вого режима (СОТР) и системы электро-питания (СЭП) платформы Длительное наблюдение за СОТР и СЭП двух МКА работающих на различных орби-тах анализ суточных (15 витков) измере-ний температур поверхностей аппаратов в различные периоды времени привел к следующим выводам

Дата

датчикаЭнергия

частицы Дж

Скорость частицы

кмс

15012014 г 3 2810ndash7 50

26012014 г 6 110ndash7 28

30012014 г 5 410ndash6 100

30012014 г 3 2510ndash7 15

09022014 г 4 6310ndash8 72

23022014 г 3 2410ndash6 120

19042014 г 2 2510ndash7 22

16052014 г 6 210ndash8 44

02032014 г 5 5510ndash6 151

11042014 г 3 410ndash7 46

21072014 г 2 110ndash6 131

12102014 г 5 1410ndash6 82

10012015 г 1 1110ndash6 91

12022015 г 4 210ndash6 127

10032015 г 2 110ndash8 24

Таблица 2

данные научной аппаратуры laquoметеорraquo о соударениях с микрочастицами

Рис 7 Результаты измерений многопараметриче-ским датчиком научной аппаратуры laquoМЕТЕОРraquo МКА laquoАИСТraquo RS-43at от 14102014 г a mdash освещенность б mdash температура в mdash потенциал поверхности

81 1(24)2019 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

ОСНОвНыЕ прОЕКТНыЕ ХАрАКТЕрИСТИКИ И рЕзуЛьТАТы эКСпЛуАТАцИИ

bull температура поверхностей по всем граням обоих МКА практически не зави- сит от включения НА

bull при угловых скоростях вращения аппаратов в пределах 025hellip10 degс средняя температура поверхностей остается прак-тически неизменной

bull анализ изменения температур бА и граней аппаратов в течение всего полета свидетельствует о следующем

ndash при отсутствии регулярных вклю-чений НА температура бортовой обеспе-чивающей аппаратуры снижается однако не уходит в минусовой диапазон

ndash максимальные температуры бА МКА RS-43as на ~10 degС ниже максимальных температур бА МКА RS-41at в связи с наличием на орбите последнего су- щественно бльших по длительности постоянно-солнечных участков

ndash для обоих аппаратов даже при выключенной НА тепла сохраняемого сотовыми панелями с тепловыми труба-ми и выделяемого обеспечивающей бА достаточно для поддержания внутри кор-пуса МКА положительных температур без задействования пленочных нагревате-лей СОТР

ndash температура на гранях аппаратов на постоянно-солнечных участках орбит не отличается более чем на 10 degС ощу-тимо влияние динамики вращения МКА вокруг центра масс однако его степень требует дополнительного изучения и ана-лиза в ходе эксплуатации аппаратов

ndash по мере эксплуатации аппаратов тем-пература бА на постоянно-солнечных участках орбит повышается от участка к участку на 1ndash3 degС что свидетельствует об ухудшении теплоотдачи за счет сни- жения отражательной способности поверх-ностей аппарата

Исследования работоспособности СОТР и СЭП обоих аппаратов продолжаются Полученные данные могут быть исполь-зованы при проектировании новых уни-фицированных маломассогабаритных кос- мических платформ

выводы

Пятилетняя работа двух однотипных МКА на орбите постоянная регистрация и обработка телеметрической информации позволили впервые произвести углублен-ный анализ живучести унифицированных маломассогабаритных космических плат-форм МКА серии laquoАИСТraquo сформировать

перечень возможных отказов бА разра-ботать алгоритмы повышения живучести МКА рассматриваемого типа сформу-лировать рекомендации по повышению живучести для вновь разрабатываемых МКА научно-образовательного и опытно-технологического назначений

В результате работы над созданием и по эксплуатации МКА серии laquoАИСТraquo выполнено 44 дипломных проекта защи-щены 21 магистерская 8 кандидатских диссертаций опубликовано более 35 ста- тей в рецензируемых журналах

Эта статья посвящается памяти нашего коллеги дтн профессора Сергея Ивановича Ткаченко координатора про-екта laquoАИСТraquo отдавшего более 40 лет созданию и экспериментальной отработке многих классов космических аппаратов

Список литературы

1 Садовничий ВА Панасюк МИ Бобровников СЮ Веденькин НН и др Первые результаты исследования космичес- кой среды на спутнике УниверситетскийndashТатьяна Космические исследования 2007 Т 45 4 С 291ndash305

2 Садовничий ВА Панасюк МИ Яшин ИВ и др Исследования космиче-ской среды на микроспутниках Универ-ситетскийndashТатьяна и Университетскийndash Татьяна-2 Астрономический вестник 2011 Т 45 1 С 5ndash31

3 Кремез ГВ Сахно ИВ Ткачев ЕА Фатеев ВФ Учебно-исследовательский малый космический аппарат laquoМожаец-4raquo десять лет на орбите Труды Военно- космической академии имени АФ Мо- жайского 2013 640 С 112ndash118

4 Майорова ВИ Зеленцов ВВ Кос-мический инновационный научно-образо-вательный проект laquoКосмический аппарат laquoбауманецraquo особенности реализации Актуальные проблемы российской кос-монавтики Тезисы XXX научных чтений по космонавтике М Комиссия РАН по разработке научного наследия пионе-ров освоения космического пространства 2006 С 306ndash308

5 Майорова ВИ Научно-образова-тельная космическая микроплатформа бауманец-2 Тезисы докладов Второй международной научно-практической кон-ференции М МГТУ имени НЭ баумана 2016 С 54ndash55

6 Зимин ИИ Валов МВ Яковлев АВ Галочкин СА Малый космический аппарат

82 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ 1(24)2019

Кирилин АН Ахметов рН Ткаченко СИ Стратилатов Нр Салмин вв и др

laquoМихаил Решетневraquo Результаты работы Электронный журнал laquoТруды МАИraquo 65 Режим доступа httpwwwmairuuploadib lock03d03d30644dbfb2345b900cc87ec8ad158pdf (дата обращения 20042017 г)

7 Ткаченко СИ Салмин ВВ Сем- кин НД Куренков ВИ Абрашкин ВИ Прохоров АГ Ткаченко ИС Петрухина КВ Проектный облик и основные характе-ристики малого космического аппарата СГАУ ndash ГНПРКЦ laquoЦСКб-Прогрессraquo Вестник СГАУ 2010 2 С 154ndash165

8 Kirilin AN Shakhmatov EV Soifer VA Akhmetov RN Tkachenko SI Prokofev AB Salmin VV Stratilatov NR Semkin ND Abrashkin VI Tkachenko IS Safronov SL Zheleznov YuE Small satellites laquoAISTraquo constellation mdash design construction and program of scientiic and technological experiments Procedia Engineering 2015 V 104 P 43ndash49 DOI 101016jproeng 201504095

9 Абрашкин ВИ Воронов КЕ Пия- ков АВ Пузин ЮЯ Сазонов ВВ Сем-кин НД Филиппов АС Чебуков СЮ Определение вращательного движения спутника laquoАИСТraquo по данным бортовых измерений магнитного поля Земли Препринты ИПМ им МВ Келдыша 2014 17 38 с

10 Абрашкин ВИ Воронов КЕ Пия- ков АВ Пузин ЮЯ Сазонов ВВ Сем-кин НД Филиппов АС Чебуков СЮ

Определение движения спутника laquoбион М-1raquo средствами аппаратуры ГРАВИТОН Препринты ИПМ им МВ Келдыша 2014 2 44 с

11 Абрашкин ВИ Воронов КЕ Рекон-струкция неуправляемого вращательно-го движения малого спутника laquoАИСТraquo Научные и технологические эксперимен-ты на автоматических космических аппа-ратах и малых спутниках Тезисы докладов Третьей международной конференции laquoНаучные и технологические эксперимен-ты на автоматических космических аппа- ратах и малых спутникахraquo Самара Изд-во СНЦ РАН 2014 С 177ndash180

12 Абрашкин ВИ Воронов КЕ Пия-ков АВ Пузин ЮЯ Сазонов ВВ Сем- кин НД Филиппов АС Чебуков СЮ Неуправляемое вращательное движение малого спутника laquoАистraquo Космические исследования 2015 Т 53 5 С 395ndash408

13 Семкин НД Брагин ВВ Пия- ков АВ Телегин АМ Рязанов ДМ Мат-виец МГ Электролизация поверхности низкоорбитального малого космического аппарата laquoАИСТraquo Вестник СГАУ 2015 Т 14 1 С 46ndash57

14 Новиков ЛС Милеев ВН Крупни-ков КК Маклецов АА Электризация кос-мических аппаратов в магнитосферной плазме В кн Модель космоса В 2-х т М КДУ 2007 Т 2 С 236ndash275Статья поступила в редакцию 28092018 г

reference

1 Sadovnichiy VA Panasyuk MI Bobrovnikov SYu Vedenrsquokin NN etc Pervye rezulrsquotaty issledovaniya kosmicheskoy sredy na sputnike UniversitetskiyndashTatrsquoyana [The first results of a study of the space environment on the Universitet-Tatiana satellite] Kosmicheskie issledovaniya 2007 vol 45 no 4 pp 291ndash305

2 Sadovnichiy VA Panasyuk MI Yashin IV etc Issledovaniya kosmicheskoy sredy na mikrosputnikakh UniversitetskiyndashTatrsquoyana i UniversitetskiyndashTatrsquoyana-2 [Studies of the space environment on microsatellites UniversitetskiyndashTatyana and UniversitetskyndashTatyana-2] Astronomicheskiy vestnik 2011 vol 45 no 1 pp 5ndash31

3 Kremez GV Sakhno IV Tkachev EA Fateev VF Uchebno-issledovatelrsquoskiy malyy kosmicheskiy apparat laquoMozhaets-4raquo desyatrsquo let na orbite [Educational and research small space vehicle Mozhaets-4 ten years in orbit] Trudy Voenno-kosmicheskoy akademii imeni AF Mozhayskogo 2013 no 640 pp 112ndash118

4 Mayorova VI Zelentsov VV Kosmicheskiy innovatsionnyy nauchno-obrazovatelrsquonyy proekt laquoKosmicheskiy apparat laquoBaumanetsraquo osobennosti realizatsii Aktualrsquonye problemy rossiyskoy kosmonavtiki Tezisy XXX nauchnykh chteniy po kosmonavtike [Space innovative scientific and educational project laquoSpacecraft laquobaumanetsraquo features of realization Actual problems of Russian cosmonautics] Moscow Commission of the Russian Academy of Sciences on the development of the scientific legacy of pioneers of space exploration publ 2006 Pp 306ndash308

83 1(24)2019 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

ОСНОвНыЕ прОЕКТНыЕ ХАрАКТЕрИСТИКИ И рЕзуЛьТАТы эКСпЛуАТАцИИ

5 Mayorova VI Nauchno-obrazovatelrsquonaya kosmicheskaya mikroplatforma Baumanets-2 [Scientific-educational space microplatform baumanets-2] Tezisy dokladov Vtoroy mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii Moscow MGTU imeni NE Baumana publ 2016 Pp 54ndash55

6 Zimin II Valov MV Yakovlev AV Galochkin SA Malyy kosmicheskiy apparat laquoMikhail Reshetnevraquo Rezulrsquotaty raboty [Small spacecraft laquoMikhail Reshetnevraquo Results of the work] Elektronnyy zhurnal laquoTrudy MAIraquo no 65 Available at httpwwwmairu uploadiblock03d03d30644dbfb2345b900cc87ec8ad158pdf (accessed 20042017)

7 Tkachenko SI Salmin VV Semkin ND Kurenkov VI Abrashkin VI Prokhorov AG Tkachenko IS Petrukhina KV Proektnyy oblik i osnovnye kharakteristiki malogo kosmicheskogo apparata SGAU ndash GNPRKTS laquoTSSKB-Progressraquo [The design and basic characteristics of a small spacecraft of SSAU ndash laquoTsSKb-Progressraquo] Vestnik SGAU 2010 no 2 pp 154ndash165

8 Kirilin AN Shakhmatov EV Soifer VA Akhmetov RN Tkachenko SI Prokofev AB Salmin VV Stratilatov NR Semkin ND Abrashkin VI Tkachenko IS Safronov SL Zheleznov YuE Small satellites laquoAISTraquo constellation mdash design construction and program of scientific and technological experiments Procedia Engineering 2015 vol 104 pp 43ndash49 DOI 101016jproeng 201504095

9 Abrashkin VI Voronov KE Piyakov AV Puzin YuYa Sazonov VV Semkin ND Filippov AS Chebukov SYu Opredelenie vrashchatelrsquonogo dvizheniya sputnika laquoAISTraquo po dannym bortovykh izmereniy magnitnogo polya Zemli [Determination of the rotational motion of the satellite laquoAISTraquo according to the onboard measurements of the Earthrsquos magnetic field] Preprinty IPM im MV Keldysha 2014 no 17 38 p

10 Abrashkin VI Voronov KE Piyakov AV Puzin YuYa Sazonov VV Semkin ND Filippov AS Chebukov SYu Opredelenie dvizheniya sputnika laquoBion M-1raquo sredstvami apparatury GRAVITON [Determination of the motion of the laquobion M-1raquo satellite by means of GRAVITON equipment] Preprinty IPM im MV Keldysha 2014 no 2 44 p

11 Abrashkin VI Voronov KE Rekonstruktsiya neupravlyaemogo vrashchatelrsquonogo dvizheniya malogo sputnika laquoAISTraquo Tezisy dokladov Tretrsquoey mezhdunarodnoy konferentsii laquoNauchnye i tekhnologicheskie eksperimenty na avtomaticheskikh kosmicheskikh apparatakh i malykh sputnikakhraquo [Reconstruction of uncontrolled rotational motion of a small satellite laquoAISTraquo Scientiic and technological experiments on automatic spacecraft and small satellites] Samara SNTS RAN publ 2014 pp 177ndash180

12 Abrashkin VI Voronov KE Piyakov AV Puzin YuYa Sazonov VV Semkin ND Filippov AS Chebukov SYu Neupravlyaemoe vrashchatelrsquonoe dvizhenie malogo sputnika laquoAistraquo [Uncontrollable rotational motion of the small satellite AIST] Kosmicheskie issledovaniya 2015 vol 53 no 5 pp 395ndash408

13 Semkin ND Bragin VV Piyakov AV Telegin AM Ryazanov DM Matviets MG Elektrolizatsiya poverkhnosti nizkoorbitalrsquonogo malogo kosmicheskogo apparata laquoAISTraquo [Electrification of the surface of the low-orbit small spacecraft laquoAISTraquo] Vestnik SGAU 2015 vol 14 no 1 pp 46ndash57

14 Novikov LS Mileev VN Krupnikov KK Makletsov AA Elektrizatsiya kosmicheskikh apparatov v magnitosfernoy plazme Modelrsquo kosmosa V 2 t [Electrification of space vehicles in the magnetospheric plasma In 2 vol] Moscow KDU publ 2007 Vol 2 pp 236ndash275

Page 4: УДК 629.783.058.5 оСновные Проектные характериСтики ... · 2020. 8. 5. · Салмин в.в. 1, воронов к.е. , абрашкин в.и.2,

71 1(24)2019 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

ОСНОвНыЕ прОЕКТНыЕ ХАрАКТЕрИСТИКИ И рЕзуЛьТАТы эКСпЛуАТАцИИ

bull КА laquoЮбилейныйraquo laquoМиРraquo (laquoЮби-лейный-2raquo) созданные ОАО laquoИнформаци-онные спутниковые системыraquo им академика МФ Решетнева совместно с Сибирским государственным аэрокосмическим уни-верситетом [6]

bull МКА серии laquoАИСТraquo совместной разработки специалистов АО laquoРКЦ laquoПро-грессraquo и Самарского университета

В настоящей статье приводятся основ-ные проектные характеристики и резуль- таты пятилетней эксплуатации груп-пировки МКА научно-образовательного назначения серии laquoАИСТraquo Малые кос-мические аппараты серии laquoАИСТraquo по-строенные на базе унифицированной маломассогабаритной космической плат-формы (УМКП) были запущены на орбиту 19042013 г и 28122013 г На сегодняш-ний день аппараты находятся на орбите и штатно функционируют в течение пяти лет при заявленном сроке активного существования три года таким образом аппараты проходят в настоящее время этап ресурсных испытаний

назначение характеристики способ вывода аппаратов на орбиту

Малый космический аппарат laquoАИСТraquo научного и образовательного назначений разрабатывался с 2007 г по инициативе Самарского государственного аэрокос- мического университета (с 2016 г mdash Са-марский университет) при финансовой поддержке правительства Самарской об-ласти студентами аспирантами молоды-ми учеными Самарского университета и специалистами АО laquoРКЦ laquoПрогрессraquo Основной идеей создания МКА laquoАИСТraquo было вовлечение студентов старших кур-сов и аспирантов в реальную проектно- конструкторскую работу с целью их скорейшей адаптации на производстве Однако определение целевых функций аппарата ограничения на его массу и га- бариты накладываемые способом выве-дения на орбиту выявили помимо учеб-ных целей необходимость решения ряда проектно-конструкторских технологичес-ких задач определения новых подходов к экспериментальной отработке изделия и привели к следующему определению назначения МКА laquoАИСТraquo [7 8]

bull отработка необходимой для перс-пективных КА научного назначения типа laquoбИОН-Мraquo laquoФОТОН-Мraquo магнитной системы компенсации микроускорений

bull исследования на орбите параметров и характера движения микрочастиц

bull решение ряда технологических задач производства МКА

bull ввод в эксплуатацию наземного комплекса управления малыми космичес-кими аппаратами ДОКА-Н

bull включение разработки создания и эксплуатации МКА laquoАИСТraquo в учебный процесс Самарского университета

При этом для МКА laquoАИСТraquo были поставлены следующие задачи

bull разработка унифицированной мало-массогабаритной космической платформы массой до 50 кг для проведения длительных (до трех лет) научных исследований тех-нологических экспериментов и реализации современных образовательных программ

bull создание информационного канала связи в радиолюбительских диапазонах частот с целью передачи информации учебного и научного характера из вузов Самарской области в российские и зару- бежные вузы

bull мониторинг магнитного поля Зем-ли и исследование проблем микрограви-тации реализация режимов компенсации низкочастотной составляющей микро-ускорений на борту аппарата до мини-мальной величины не превышающей диапазона значений 10ndash5hellip10ndash7g

0 (научная

аппаратура (НА) laquoМАГКОМraquo)bull исследование поведения высокоско-

ростных механических частиц естествен-ного и искусственного происхождений взаимодействующих с поверхностью иони- зационного датчика и оценка их пара- метров mdash массы и скорости

bull периодическое измерение простран- ственного положения Солнца относитель-но связанных координат МКА с после- дующей оценкой возможных потоков заряженных частиц на его поверхность (НА laquoМЕТЕОРraquo)

bull исследование уровня электризации аппарата и динамики изменения поверх-ностного заряда (НА laquoМЕТЕОРraquo)

bull экспериментальная отработка в кос-мосе перспективных типов батарей фото-электрических (бФ) из арсенида галлия (GaAs) созданных с использованием нано-технологий

bull отработка технологий попутно-го выведения МКА на рабочую орбиту с помощью тяжелого исследовательского КА-носителя а также с использованием блока выведения laquoВолгаraquo разработки АО laquoРКЦ laquoПрогрессraquo

72 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ 1(24)2019

Кирилин АН Ахметов рН Ткаченко СИ Стратилатов Нр Салмин вв и др

bull отработка технологий производства маломассогабаритных негерметичных КА с глубоко комплексированной бортовой аппаратурой (бА)

Реализация перечисленных выше за-дач в конечном итоге привела к разработке МКА внешний облик которого представ- лен на рис 1

Аппарат подробно описан в работах [7 9 10] Основные тактико-технические характеристики аппаратов приведены в табл 1

Летный образец МКА laquoАИСТraquo (радио-любительский позывной RS-43as) был вы-веден на орбиту в составе КА laquoбИОН-Мraquo 1 в качестве дополнительной полезной нагрузки 19042013 г в 13 ч 00 мин 00279 с декретного московского времени (ДМВ)

Выведение КА laquoбИОН-Мraquo 1 с кос-модрома байконур осуществлялось раке-той-носителем (РН) laquoСоюз-21аraquo на орбиту выведения с параметраминаклонение i 64857degминимальная высота h 260 кммаксимальная высота Н 575 км

21042013 г на 29-м витке КА laquoбИОН-Мraquo 1 был проведен маневр выхода на рабо-чую орбиту с параметраминаклонение i 648degоколокруговая орбита со средней высотой Н

кр 575 км

Отделение МКА laquoАИСТraquo от КА laquoбИОН-Мraquo произошло 21042013 г в 18 ч 10 мин 00352 с ДМВ В течение двух минут после отделения позывные аппарата были приняты наземным комп- лексом управления (НКУ) ООО laquoНаучно- исследовательская лаборатория аэрокос-мической техники ДОСААФraquo (г Калуга) затем Центром приема и обработки ин-формации (ЦПОИ) laquoСамараraquo (г Сама-ра) Специалистами АО laquoРКЦ laquoПрогрессraquo и Самарского университета были начаты работы по программе летных испытаний МКА laquoАИСТraquo

Запуск опытного образца МКА laquoАИСТraquo (радиолюбительский позывной RS-41at) был осуществлен с космодрома laquoПлесецкraquo 28122013 г в 15 ч 30 мин 00351 с ДМВ Выведение опытного образца МКА laquoАИСТraquo проходило в рамках летных испытаний новой РН laquoСоюз-21вraquo с блоком выведения laquoВолгаraquo Отделение блока выведения от РН laquoСоюз-21вraquo произошло в 15 ч 03 мин 57073 с Отделение опытного образца МКА laquoАИСТraquo было осуществлено в близкое к расчетному время mdash 17 ч 09 мин 5679 с МКА функционирует на околокруговой орбите с начальными параметрамивысота Н

ср 625 км

наклонение i 824deg

Состояние группировки мка laquoаиСтraquo на ii квартал 2018 г

Реализованная программа научных ис-следований тандема МКА серии laquoАИСТraquo включала в себя план задействования НА и предполагала проведение новых экс-периментов каждую неделю что обеспе-чивало постоянный поток свежих данных с научной и навигационной аппаратуры Анализ данных полученных с НА проводи-ли разработчики аппаратуры и специалис-ты заинтересованных кафедр Самарского университета Телеметрическая информация

Рис 1 Внешний облик МКА серии laquoАИСТraquo 1 mdash антен-на навигационной аппаратуры 2 mdash антенное приемное устройство командно-управляющей навигационной системы 3 mdash научная аппаратура laquoМЕТЕОРraquo 4 mdash солнечная батарея 5 mdash антенное передающее устройство командно-управляющей навигационной системы

Приемо-передающая аппаратура МГц

145ndash435

Габариты (ШtimesВtimesГ) мм 400times500times600

Срок активного существования лет

3

Полет Неориентируемый

Энергопотребление Вт До 20

Масса кг38 (с учетом устройства

отделения mdash 53)

Таблица 1

основные характеристики мка laquoаиСтraquo на базе умкП

73 1(24)2019 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

ОСНОвНыЕ прОЕКТНыЕ ХАрАКТЕрИСТИКИ И рЕзуЛьТАТы эКСпЛуАТАцИИ

(ТМИ) обеих космических платформ в свою очередь принималась обрабатывалась и анализировалась непосредственно в НКУ МКА В процессе эксплуатации неодно-кратно осуществлялся переход работы бА из штатного режима функционирования на резервный Замечаний к штатно рабо- тающей бА космических платформ за время эксплуатации МКА не было

Важным критерием оценки состояния МКА laquoАИСТraquo являлось определение сни-жения высоты орбиты Эта информация позволяла проводить детальный анализ движения МКА вокруг Земли и составлять прогноз срока активного существования аппарата Снижение высоты орбиты для МКА laquoАИСТraquo (RS-43as) на 15062018 г составляло

bull в апогее mdash 084 кмbull в перигее mdash 1826 кмПо состоянию на 15062018 г для

МКА laquoАИСТraquo (RS-41at) орбита изменилась следующим образом

bull в апогее высота увеличилась на 716 кмbull в перигее высота уменьшилась на

1812 кмЕжедневно с каждым аппаратом

(RS-41at и RS-43as) проводилось в сред-нем пять сеансов связи в ходе которых происходило получение актуальной ТМИ о состоянии блоков и устройств МКА Эти данные позволяли практически в реаль-ном времени контролировать все системы МКА и оперативно реагировать на непо-ладки в случае возникновения нештатных ситуаций на борту

результаты работы и проведение научных исследований мка laquoаиСтraquo RS-43as

В ходе совместного полета МКА laquoАИСТraquo RS-43as с КА laquoбИОН-Мraquo на орбите вы-ведения было отмечено существенное превышение температуры на поверхнос-ти МКА Так максимальные температуры панелей МКА над дневной стороной Земли составили 763 degС а температура термо- платы командно-управляющей навигаци-онной системы (КУНС) достигла макси-мальной величины 856 degС превысив при этом температуры остальных панелей конст-рукции что свидетельствовало о наличии нерасчетных тепловыделений в бА МКА

С учетом результатов оперативно прове-денного моделирования теплового режима системы КА laquoбИОН-Мraquo ndash МКА laquoАИСТraquo было выдано заключение что наиболее вероятной причиной повышенного уровня

температур относительно предельно допу-стимых значений (+50 degС) МКА laquoАИСТraquo при совместном полете с КА laquoбИОН-Мraquo является нерасчетное тепловыделение в аккумуляторной батарее (Аб) КУНС вызванное с одной стороны химическим саморазрядом Аб с другой mdash внепро-граммным зарядом Аб от освещенных Солнцем бФ Рассмотренную ситуацию работы бА МКА при полете в составе базового КА можно отнести к экстремаль-ным Тем не менее при отделении МКА laquoАИСТraquo от КА laquoбИОН-Мraquo его бА без дополнительных управляющих воздейст- вий перешла в штатное рабочее состоя-ние что свидетельствует о высоком уровне ее живучести

В процессе орбитального полета на-чавшегося 21042013 г на 35-м витке КА laquoбИОН-Мraquo МКА обеспечил

bull получение баллистических данных из Центра управления полетом космического аппарата laquoбИОН-Мraquo 1

bull формирование на основании бал-листических данных начальных условий в формате данных ТLЕ

bull баллистические расчеты для орби- тального полета МКА на основе нави-гационной информации полученной с борта МКА

bull выдачу контрольно-проверочной информации на борт МКА в сеансах связи

bull съем обработку и оценку ТМИ о работе бортовой обеспечивающей и науч-ной аппаратуры

Сеансы связи в период летных испы-таний проводились на всех laquoвидимыхraquo витках полета

В процессе летных испытаний было проведено

bull 218 сеансов связиbull 17 закладок временнх программbull 217 съемов ТМИ характеризующей

состояние блоков и системbull 218 сверок времениbull 41 съем ТМИ научной аппаратурыbull 9 закладок временнх программ для

научной аппаратурыbull 25 включений навигационной аппара-

туры пользователя (НАП) по 15 мин каждоеПо результатам навигационной инфор-

мации получены навигационные реше-ния сформированы начальные условия в формате данных ТLЕ

Функциональные задачи управления полетом МКА решаемые средствами назем- ного и бортового комплексов управ- ления были выполнены полностью

74 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ 1(24)2019

Кирилин АН Ахметов рН Ткаченко СИ Стратилатов Нр Салмин вв и др

бортовые системы МКА обеспечили решение задач управления баллистико- навигационного обеспечения контроль функционирования бА МКА и НА бор-товая обеспечивающая аппаратура дала возможность выполнения программы по-лета Имевшие место замечания к рабо-те бортовых систем не повлияли на ре-зультаты выполнения программы полета Получены новые научные данные по НА laquoМАГКОМraquo и laquoМЕТЕОРraquo

С 2104 по 21052013 г МКА laquoАИСТraquo (RS-43as) прошел летные испытания без замечаний и был передан в штатную эксплуатацию

В ходе летных испытаний аппарата введен в эксплуатацию НКУ ДОКА-Н позволяющий осуществлять управление МКА с аппаратурой ДОКА-б в качестве центрального управляющего звена

В ходе летных испытаний МКА laquoАИСТraquo RS-43as аварийных и экстремальных ситуаций в работе бА не отмечено

Эксплуатация МКА laquoАИСТraquo RS-43as Временное снижение работоспособнос-ти МКА Штатная эксплуатация МКА laquoАИСТraquo RS-43as при полной работоспо-собности аппарата продолжалась с момента его отделения от базового КА 21042013 г до 24072014 г В 01 ч 43 мин 27 с по ДМВ 24072014 г с координатами 1634deg ю ш и 12214deg в д при пролете над бразильской магнитной аномалией КУНС ДОКА-276 утратила возможность реализации команд включения НА предположительно из-за

воздействия тяжело заряженных частиц космического происхождения Об этом свидетельствовало отсутствие в принятой ТМИ данных о следующих энергетичес- ких параметрах

bull напряжении бортовой сетиbull суммарном токе потребленияbull суммарном токе на выходе батареи

фотоэлектрическойbull токах потребления блоков КУНС

(ток потребления приемников передат-чика 1 передатчика 2 ток потребления НАП генератора бортового времени ток потребления НА laquoМАГКОМraquo по основ- ному и резервному стыкам)

bull токах на выходах бФНеоднократные попытки восстановле-

ния работоспособности КУНС в штатном режиме к успеху не привели На рис 2 показана трасса полета МКА laquoАИСТraquo (RS-43as) в момент времени соответ-ствующий началу возникновения нештат-ной ситуации а также наложенная схема бразильской магнитной аномалии Как можно заметить КА находясь на теневом участке орбиты прошел по самой грани-це магнитной аномалии однако когда на этом же витке аппарат вошел в зону радиовидимости приемного пункта расположенного в Самаре КУНС уже находилась в режиме ограниченной функциональности Последующий анализ ТМИ показал что во время происше-ствия НА КА была отключена а обес- печивающая аппаратура работала штатно

Рис 2 Местоположение МКА laquoАИСТraquo (RS-43as) во время пролета над Бразильской магнитной аномалией 24072014 г

75 1(24)2019 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

ОСНОвНыЕ прОЕКТНыЕ ХАрАКТЕрИСТИКИ И рЕзуЛьТАТы эКСпЛуАТАцИИ

Для анализа состояния МКА laquoАИСТraquo остались доступны следующие теле-метрические параметры температура термоплат в месте установки Аб и бло-ка радиоканалов по цифровым темпера-турным датчикам температуры блоков КУНС а также ТМИ об установленных на борту режимах управления Тем не ме-нее связь с аппаратом не прекращалась она велась в дежурном режиме

Отметим особо что 03082016 г на сеансе связи с аппаратом в 11 ч 37 мин ДМВ телеметрия показала что более чем через два года он подал признаки восстановления штатной работы После неоднократных проверок работоспособ-ности МКА laquoАИСТraquo RS-43as НКУ Самар-ского университета и ЦПОИ laquoСамараraquo на борт аппарата были заложены коман-ды включения НА laquoМЕТЕОРraquo Получена информация о ее штатной работе в режи-ме регистрации микрометеороидов Разработана программа исследований НА laquoМАГКОМraquo Работа с МКА laquoАИСТraquo RS-43as продолжается в штатном режиме

Проведение научных исследований с помощью НА laquoМАГКОМraquo В ходе лет-ных испытаний и эксплуатации МКА laquoАИСТraquo RS-43as был проведен ряд науч-ных исследований

bull анализ данных измерений магнит- ного поля Земли (МПЗ)

bull реконструкция вращательного дви-жения спутника по данным магнитных измерений

bull исследование динамики вращения малых космических аппаратов

bull исследование возможностей аппара-туры laquoМАГКОМraquo в режиме компенсации микроускорений

bull работоспособность НА laquoМЕТЕОРraquoРаботы с НА МКА laquoАИСТraquo RS-43as

были начаты с определения возможно-стей НА laquoМАГКОМraquo в режиме измере- ния МПЗ

За период летных испытаний МКА laquoАИСТraquo RS-43as в 2013 г НА laquoМАГКОМraquo включалась в режиме laquoИзмерения векто-ра магнитной индукцииraquo не менее семи раз Результаты измерений были полу-чены от двух бортовых магнитометров Построены зависимости изменения во времени компонентов и модуля вектора магнитной индукции B

е (B

еX B

еY B

еZ)

примеры которых за 27042013 г и 20062013 г приведены ниже на рис 3 4

Исследование динамики вращения МКА проводилось с использованием методики

реконструкции углового движения МКА по данным измерений МПЗ Она была апробирована при обработке измерений НА laquoГРАВИТОНraquo полученных в полете КА laquoбИОН-Мraquo 1 [10] Основные положения методики определения угло-вых параметров движения и результаты обработки данных полученные при ра-боте НА laquoМАГКОМraquo в орбитальном полете приведены в препринте [11] Основной задачей НА laquoМАГКОМraquo явля-ется компенсация возмущений внешнего характера путем снижения угловой ско-рости вращения МКА Для компенсации микроускорений в аппаратуре laquoМАГКОМraquo реализован релейный закон управления Режим работы НА laquoМАГКОМraquo laquoКом-пенсация микроускоренийraquo на этапе летных испытаний МКА включался два раза первое включение mdash 02052013 г второе включение mdash 07052013 г Сниже-ние микроускорений на борту МКА обес-печивается системой электромагнитов которая входит в состав НА и стабили- зирует угловую скорость вращения

Первое включение НА laquoМАГКОМraquo в режиме laquoКомпенсация микроускоренийraquo обеспечило снижение угловой скорости вращения с 25 до 025 degc на интервале времени работы аппаратуры до 4 000 с Процесс изменения динамики вращения МКА при первом включении иллюстри- руется рис 5

Проведение научных исследований с помощью НА laquoМЕТЕОРraquo На аппарате laquoАИСТraquo RS-43as в период летных испы-таний осуществлялась только проверка работоспособности НА laquoМЕТЕОРraquo mdash в ходе эксплуатации МКА до 24072014 г осуществлялась регистрация сигналов дат- чиков высокоскоростных пылевых час-тиц было зарегистрировано ~10 попада-ний микрометеороидов в корпус МКА Производился сбор данных об электриза-ции поверхности аппарата С 03082016 г после восстановления работоспособнос-ти аппарата НА laquoМЕТЕОРraquo включается на время не менее двух часов ежесуточно ведется накопление научных данных

При обработке результатов измерения зафиксировано достаточно большое (более 90) количество случаев запуска цикла записи регистрации микрометеороидов по шумовым или помеховым сигналам соот-ветствующих предположительно микро- разрядным процессам на поверхности МКА или моментам включения приемо-передаю-щих силовых блоков КУНС

76 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ 1(24)2019

Кирилин АН Ахметов рН Ткаченко СИ Стратилатов Нр Салмин вв и др

Рис 3 Измерения вектора магнитной индукции 27042013 г

77 1(24)2019 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

ОСНОвНыЕ прОЕКТНыЕ ХАрАКТЕрИСТИКИ И рЕзуЛьТАТы эКСпЛуАТАцИИ

Рис 4 Измерения вектора магнитной индукции 20062013 г

78 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ 1(24)2019

Кирилин АН Ахметов рН Ткаченко СИ Стратилатов Нр Салмин вв и др

результаты работы проведение научных исследований опытного образца мка laquoаиСтraquo RS-41at

Летные испытания Летные испы-тания опытного образца МКА laquoАИСТraquo RS-41at проводились по программе ЛКИ МКА laquoАИСТraquo RS-43as 01032014 г опыт-ный образец МКА laquoАИСТraquo (RS-41at) прошел программу летных испытаний без замечаний и был передан в штатную эксплуатацию

Сеансы связи в период летных испы-таний проводились на всех laquoвидимыхraquo витках полета

В процессе проведения эксперимен-та по компенсации микроускорений НА laquoМАГКОМraquo отработала штатно Это нега- тивно сказалось на качестве проводи-мых сеансов связи стали наблюдаться падения мощности поступающего на Зем-лю сигнала приблизительно каждые 10ndash15 с за счет влияния провалов в квази- изотропной диаграмме направленности бортовых антенн Но в свою очередь интенсивное вращение МКА laquoАИСТraquo позволило снизить тепловую нагрузку на отдельные панели аппарата равно-мерно распределив избытки тепловых потоков по остальным частям МКА

В процессе летных испытаний проведеноbull 127 сеансов связиbull 8 закладок временнх программbull 127 съемов ТМИ характеризующей

состояние блоков и систем

bull 127 сверок времениbull 26 съемов ТМИ научной аппаратурыbull 5 закладок временнх программ для

научной аппаратурыbull 24 включения НАП по 15 минФункциональные задачи управления

полетом МКА решаемые средствами на-земного и бортового комплексов управ-ления были выполнены полностью Задачи летных испытаний МКА laquoАИСТraquo RS-41at в объеме предусмотренном их программой выполнены бортовые си-стемы МКА обеспечили решение задач управления баллистико-навигационного обеспечения контроля функционирования бА МКА и НА Подтверждено штатное функционирование бА МКА в условиях комплексного воздействия внешних фак-торов Получены новые научные данные НА laquoМАГКОМraquo и laquoМЕТЕОРraquo В ходе летных испытаний МКА laquoАИСТraquo RS-41as аварийных и экстремальных ситуаций в работе бА не отмечено

Эксплуатация МКА laquoАИСТraquo RS-41at За период эксплуатации МКА laquoАИСТraquo RS-41at до 15062018 г аварийных и экс-тремальных ситуаций в работе бА не от-мечено Неоднократно фиксировались сбои НАП а также отключение питания НА вследствие разрядки Аб до минимально допустимого уровня за время суще-ственно меньшее заданного Это явление может быть объяснено изначально мень-шим на 10ndash15 значением коэффици- ента энергосъема солнечных батарей и их

Рис 5 Изменение модуля угловой скорости вращения МКА laquoАИСТraquo в режиме компенсации микроускорений

Примечание Дата и время включения 02052013 г 01 ч 14 мин 07 с

79 1(24)2019 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

ОСНОвНыЕ прОЕКТНыЕ ХАрАКТЕрИСТИКИ И рЕзуЛьТАТы эКСпЛуАТАцИИ

ускоренной деградацией (использует-ся технологическое изделие) Введено ограничение на длительность включения НА до двух часов непрерывной работы Аппарат в целом выполняет заданные целевые функции далеко за пределами гарантийного срока Ведется накопле-ние и первичная обработка ТМИ о рабо- те всех компонентов КУНС дан-ных НА laquoМЕТЕОРraquo и магнитометров НА laquoМАГКОМraquo

Работа НА laquoМАГКОМraquo На началь-ном этапе эксплуатации аппарата по данным измерений параметров МПЗ научной аппаратурой laquoМАГКОМraquo спе-циалисты Института прикладной меха- ники имени МВ Келдыша проанализи-ровали динамику вращения МКА [12] На обработанных отрезках времени вра-щательное движение этого спутника представляет собой слабо возмущенное движение ЭйлераndashПуансо при кото-ром влияние магнитного момента про-является специфическим образом Это влияние усредняется по указанному движению так что эффективный ди-польный момент спутника оказыва-ется направленным вдоль вектора его кинетического момента в движении относительно центра масс Кроме того кинетический момент и эффективный дипольный момент на интервале об-работки данных измерений меняются мало Принятая для проведения анали-за динамики вращения МКА методика обработки данных позволила получить надежные реконструкции Анализ про-веденных измерений и результатов рас-четов [12] показал что движения спут-ников заметно отличаются хотя все реконструированные движения близки к движению ЭйлераndashПуансо Отличие состоит в том что движения опытного образца близки вращению вокруг его оси минимального момента инерции а движение летного образца происходит вокруг максимального момента инерции

Работа НА laquoМЕТЕОРraquo На аппарате laquoАИСТraquo RS-41at начаты комплексные исследования космического пространст-ва с использованием НА laquoМЕТЕОРraquo Исследуется процесс электризации МКА на различных участках орбиты вклю-чая приполярные Образец телеметриче-ского кадра регистрации процесса элек-тризации датчиками МТ3 МТ4 МТ5 расположенными на панели +Х пред- ставлен на рис 6

На рис 7 приведены результаты изме-рений многопараметрическим датчиком НА laquoМЕТЕОРraquo зависимости от времени освещенности температуры и потенциала поверхности (сверху вниз)

Видна корреляция пиков освещенно-сти с уменьшением модуля потенциала поверхности что объясняется фото-электрическим эффектом Отставание температурных пиков связано с инер-ционностью полупроводниковых дат-чиков температуры и процесса нагре- ва поверхности

Для исследований процесса электри-зации поверхности работающих дли-тельное время на орбите МКА была разработана его физико-математическая модель [13] Для построения математи-ческой модели электризации КА выбран метод интегральных уравнений [14] На основе методики разработанной в Институте космического приборостро-ения Самарского университета с учетом радиуса Дебая и экранирования распре-деления зарядов поверхности плазмой был рассчитан потенциал поверхно-стей МКА laquoАИСТraquo RS-43as и laquoАИСТraquo RS-41at Экспериментальные и теорети-ческие результаты имеют высокую сте-пень соответствия что подтверждает адекватность выбранной физико-матема- тической модели

Освещенность определяется как коэф- фициент k передаваемый цифровым кодом от 0 до 255 где 0 mdash это отсут-ствие освещения а 255 mdash максималь- ная засветка

В целом результаты космического эксперимента имеют приемлемое совпа-дение с результатами моделирования

Рис 6 Регистрация процесса электризации МКА laquoАИСТraquo RS-41at

80 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ 1(24)2019

Кирилин АН Ахметов рН Ткаченко СИ Стратилатов Нр Салмин вв и др

что подтверждает адекватность предло-женной физико-математической модели Учтено влияние характеристик окружа-ющей плазмы на собственную емкость аппарата путем введения в уравнение пространственного распределения потен- циала выражения для радиуса Дебая Получена зависимость потенциала поверх-ности КА от его емкости относительно окружающей плазмы

Данные НА laquoМЕТЕОРraquo о соударениях с микрочастицами приведены в табл 2

работа обеспечивающих систем космической платформы мка серии laquoаиСтraquo

Одной из важнейших составляю-щих эксплуатации МКА серии laquoАИСТraquo является определение функциональных возможностей и живучести маломассо-габаритной (до 50 кг) космической плат-формы совершающей неориентированный полет однако имеющей средства для стабилизации вращательного движения вокруг центра масс С учетом того что КУНС является разработкой ООО laquoНаучно- исследовательская лаборатория аэрокос- мической техники ДОСААФraquo (г Калуга) и отдельно тестируется этой организа-цией (существенных замечаний к КУНС за весь период эксплуатации нет) основ-ное внимание разработчиков аппарата было сосредоточено на оценке работо-способности системы обеспечения тепло- вого режима (СОТР) и системы электро-питания (СЭП) платформы Длительное наблюдение за СОТР и СЭП двух МКА работающих на различных орби-тах анализ суточных (15 витков) измере-ний температур поверхностей аппаратов в различные периоды времени привел к следующим выводам

Дата

датчикаЭнергия

частицы Дж

Скорость частицы

кмс

15012014 г 3 2810ndash7 50

26012014 г 6 110ndash7 28

30012014 г 5 410ndash6 100

30012014 г 3 2510ndash7 15

09022014 г 4 6310ndash8 72

23022014 г 3 2410ndash6 120

19042014 г 2 2510ndash7 22

16052014 г 6 210ndash8 44

02032014 г 5 5510ndash6 151

11042014 г 3 410ndash7 46

21072014 г 2 110ndash6 131

12102014 г 5 1410ndash6 82

10012015 г 1 1110ndash6 91

12022015 г 4 210ndash6 127

10032015 г 2 110ndash8 24

Таблица 2

данные научной аппаратуры laquoметеорraquo о соударениях с микрочастицами

Рис 7 Результаты измерений многопараметриче-ским датчиком научной аппаратуры laquoМЕТЕОРraquo МКА laquoАИСТraquo RS-43at от 14102014 г a mdash освещенность б mdash температура в mdash потенциал поверхности

81 1(24)2019 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

ОСНОвНыЕ прОЕКТНыЕ ХАрАКТЕрИСТИКИ И рЕзуЛьТАТы эКСпЛуАТАцИИ

bull температура поверхностей по всем граням обоих МКА практически не зави- сит от включения НА

bull при угловых скоростях вращения аппаратов в пределах 025hellip10 degс средняя температура поверхностей остается прак-тически неизменной

bull анализ изменения температур бА и граней аппаратов в течение всего полета свидетельствует о следующем

ndash при отсутствии регулярных вклю-чений НА температура бортовой обеспе-чивающей аппаратуры снижается однако не уходит в минусовой диапазон

ndash максимальные температуры бА МКА RS-43as на ~10 degС ниже максимальных температур бА МКА RS-41at в связи с наличием на орбите последнего су- щественно бльших по длительности постоянно-солнечных участков

ndash для обоих аппаратов даже при выключенной НА тепла сохраняемого сотовыми панелями с тепловыми труба-ми и выделяемого обеспечивающей бА достаточно для поддержания внутри кор-пуса МКА положительных температур без задействования пленочных нагревате-лей СОТР

ndash температура на гранях аппаратов на постоянно-солнечных участках орбит не отличается более чем на 10 degС ощу-тимо влияние динамики вращения МКА вокруг центра масс однако его степень требует дополнительного изучения и ана-лиза в ходе эксплуатации аппаратов

ndash по мере эксплуатации аппаратов тем-пература бА на постоянно-солнечных участках орбит повышается от участка к участку на 1ndash3 degС что свидетельствует об ухудшении теплоотдачи за счет сни- жения отражательной способности поверх-ностей аппарата

Исследования работоспособности СОТР и СЭП обоих аппаратов продолжаются Полученные данные могут быть исполь-зованы при проектировании новых уни-фицированных маломассогабаритных кос- мических платформ

выводы

Пятилетняя работа двух однотипных МКА на орбите постоянная регистрация и обработка телеметрической информации позволили впервые произвести углублен-ный анализ живучести унифицированных маломассогабаритных космических плат-форм МКА серии laquoАИСТraquo сформировать

перечень возможных отказов бА разра-ботать алгоритмы повышения живучести МКА рассматриваемого типа сформу-лировать рекомендации по повышению живучести для вновь разрабатываемых МКА научно-образовательного и опытно-технологического назначений

В результате работы над созданием и по эксплуатации МКА серии laquoАИСТraquo выполнено 44 дипломных проекта защи-щены 21 магистерская 8 кандидатских диссертаций опубликовано более 35 ста- тей в рецензируемых журналах

Эта статья посвящается памяти нашего коллеги дтн профессора Сергея Ивановича Ткаченко координатора про-екта laquoАИСТraquo отдавшего более 40 лет созданию и экспериментальной отработке многих классов космических аппаратов

Список литературы

1 Садовничий ВА Панасюк МИ Бобровников СЮ Веденькин НН и др Первые результаты исследования космичес- кой среды на спутнике УниверситетскийndashТатьяна Космические исследования 2007 Т 45 4 С 291ndash305

2 Садовничий ВА Панасюк МИ Яшин ИВ и др Исследования космиче-ской среды на микроспутниках Универ-ситетскийndashТатьяна и Университетскийndash Татьяна-2 Астрономический вестник 2011 Т 45 1 С 5ndash31

3 Кремез ГВ Сахно ИВ Ткачев ЕА Фатеев ВФ Учебно-исследовательский малый космический аппарат laquoМожаец-4raquo десять лет на орбите Труды Военно- космической академии имени АФ Мо- жайского 2013 640 С 112ndash118

4 Майорова ВИ Зеленцов ВВ Кос-мический инновационный научно-образо-вательный проект laquoКосмический аппарат laquoбауманецraquo особенности реализации Актуальные проблемы российской кос-монавтики Тезисы XXX научных чтений по космонавтике М Комиссия РАН по разработке научного наследия пионе-ров освоения космического пространства 2006 С 306ndash308

5 Майорова ВИ Научно-образова-тельная космическая микроплатформа бауманец-2 Тезисы докладов Второй международной научно-практической кон-ференции М МГТУ имени НЭ баумана 2016 С 54ndash55

6 Зимин ИИ Валов МВ Яковлев АВ Галочкин СА Малый космический аппарат

82 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ 1(24)2019

Кирилин АН Ахметов рН Ткаченко СИ Стратилатов Нр Салмин вв и др

laquoМихаил Решетневraquo Результаты работы Электронный журнал laquoТруды МАИraquo 65 Режим доступа httpwwwmairuuploadib lock03d03d30644dbfb2345b900cc87ec8ad158pdf (дата обращения 20042017 г)

7 Ткаченко СИ Салмин ВВ Сем- кин НД Куренков ВИ Абрашкин ВИ Прохоров АГ Ткаченко ИС Петрухина КВ Проектный облик и основные характе-ристики малого космического аппарата СГАУ ndash ГНПРКЦ laquoЦСКб-Прогрессraquo Вестник СГАУ 2010 2 С 154ndash165

8 Kirilin AN Shakhmatov EV Soifer VA Akhmetov RN Tkachenko SI Prokofev AB Salmin VV Stratilatov NR Semkin ND Abrashkin VI Tkachenko IS Safronov SL Zheleznov YuE Small satellites laquoAISTraquo constellation mdash design construction and program of scientiic and technological experiments Procedia Engineering 2015 V 104 P 43ndash49 DOI 101016jproeng 201504095

9 Абрашкин ВИ Воронов КЕ Пия- ков АВ Пузин ЮЯ Сазонов ВВ Сем-кин НД Филиппов АС Чебуков СЮ Определение вращательного движения спутника laquoАИСТraquo по данным бортовых измерений магнитного поля Земли Препринты ИПМ им МВ Келдыша 2014 17 38 с

10 Абрашкин ВИ Воронов КЕ Пия- ков АВ Пузин ЮЯ Сазонов ВВ Сем-кин НД Филиппов АС Чебуков СЮ

Определение движения спутника laquoбион М-1raquo средствами аппаратуры ГРАВИТОН Препринты ИПМ им МВ Келдыша 2014 2 44 с

11 Абрашкин ВИ Воронов КЕ Рекон-струкция неуправляемого вращательно-го движения малого спутника laquoАИСТraquo Научные и технологические эксперимен-ты на автоматических космических аппа-ратах и малых спутниках Тезисы докладов Третьей международной конференции laquoНаучные и технологические эксперимен-ты на автоматических космических аппа- ратах и малых спутникахraquo Самара Изд-во СНЦ РАН 2014 С 177ndash180

12 Абрашкин ВИ Воронов КЕ Пия-ков АВ Пузин ЮЯ Сазонов ВВ Сем- кин НД Филиппов АС Чебуков СЮ Неуправляемое вращательное движение малого спутника laquoАистraquo Космические исследования 2015 Т 53 5 С 395ndash408

13 Семкин НД Брагин ВВ Пия- ков АВ Телегин АМ Рязанов ДМ Мат-виец МГ Электролизация поверхности низкоорбитального малого космического аппарата laquoАИСТraquo Вестник СГАУ 2015 Т 14 1 С 46ndash57

14 Новиков ЛС Милеев ВН Крупни-ков КК Маклецов АА Электризация кос-мических аппаратов в магнитосферной плазме В кн Модель космоса В 2-х т М КДУ 2007 Т 2 С 236ndash275Статья поступила в редакцию 28092018 г

reference

1 Sadovnichiy VA Panasyuk MI Bobrovnikov SYu Vedenrsquokin NN etc Pervye rezulrsquotaty issledovaniya kosmicheskoy sredy na sputnike UniversitetskiyndashTatrsquoyana [The first results of a study of the space environment on the Universitet-Tatiana satellite] Kosmicheskie issledovaniya 2007 vol 45 no 4 pp 291ndash305

2 Sadovnichiy VA Panasyuk MI Yashin IV etc Issledovaniya kosmicheskoy sredy na mikrosputnikakh UniversitetskiyndashTatrsquoyana i UniversitetskiyndashTatrsquoyana-2 [Studies of the space environment on microsatellites UniversitetskiyndashTatyana and UniversitetskyndashTatyana-2] Astronomicheskiy vestnik 2011 vol 45 no 1 pp 5ndash31

3 Kremez GV Sakhno IV Tkachev EA Fateev VF Uchebno-issledovatelrsquoskiy malyy kosmicheskiy apparat laquoMozhaets-4raquo desyatrsquo let na orbite [Educational and research small space vehicle Mozhaets-4 ten years in orbit] Trudy Voenno-kosmicheskoy akademii imeni AF Mozhayskogo 2013 no 640 pp 112ndash118

4 Mayorova VI Zelentsov VV Kosmicheskiy innovatsionnyy nauchno-obrazovatelrsquonyy proekt laquoKosmicheskiy apparat laquoBaumanetsraquo osobennosti realizatsii Aktualrsquonye problemy rossiyskoy kosmonavtiki Tezisy XXX nauchnykh chteniy po kosmonavtike [Space innovative scientific and educational project laquoSpacecraft laquobaumanetsraquo features of realization Actual problems of Russian cosmonautics] Moscow Commission of the Russian Academy of Sciences on the development of the scientific legacy of pioneers of space exploration publ 2006 Pp 306ndash308

83 1(24)2019 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

ОСНОвНыЕ прОЕКТНыЕ ХАрАКТЕрИСТИКИ И рЕзуЛьТАТы эКСпЛуАТАцИИ

5 Mayorova VI Nauchno-obrazovatelrsquonaya kosmicheskaya mikroplatforma Baumanets-2 [Scientific-educational space microplatform baumanets-2] Tezisy dokladov Vtoroy mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii Moscow MGTU imeni NE Baumana publ 2016 Pp 54ndash55

6 Zimin II Valov MV Yakovlev AV Galochkin SA Malyy kosmicheskiy apparat laquoMikhail Reshetnevraquo Rezulrsquotaty raboty [Small spacecraft laquoMikhail Reshetnevraquo Results of the work] Elektronnyy zhurnal laquoTrudy MAIraquo no 65 Available at httpwwwmairu uploadiblock03d03d30644dbfb2345b900cc87ec8ad158pdf (accessed 20042017)

7 Tkachenko SI Salmin VV Semkin ND Kurenkov VI Abrashkin VI Prokhorov AG Tkachenko IS Petrukhina KV Proektnyy oblik i osnovnye kharakteristiki malogo kosmicheskogo apparata SGAU ndash GNPRKTS laquoTSSKB-Progressraquo [The design and basic characteristics of a small spacecraft of SSAU ndash laquoTsSKb-Progressraquo] Vestnik SGAU 2010 no 2 pp 154ndash165

8 Kirilin AN Shakhmatov EV Soifer VA Akhmetov RN Tkachenko SI Prokofev AB Salmin VV Stratilatov NR Semkin ND Abrashkin VI Tkachenko IS Safronov SL Zheleznov YuE Small satellites laquoAISTraquo constellation mdash design construction and program of scientific and technological experiments Procedia Engineering 2015 vol 104 pp 43ndash49 DOI 101016jproeng 201504095

9 Abrashkin VI Voronov KE Piyakov AV Puzin YuYa Sazonov VV Semkin ND Filippov AS Chebukov SYu Opredelenie vrashchatelrsquonogo dvizheniya sputnika laquoAISTraquo po dannym bortovykh izmereniy magnitnogo polya Zemli [Determination of the rotational motion of the satellite laquoAISTraquo according to the onboard measurements of the Earthrsquos magnetic field] Preprinty IPM im MV Keldysha 2014 no 17 38 p

10 Abrashkin VI Voronov KE Piyakov AV Puzin YuYa Sazonov VV Semkin ND Filippov AS Chebukov SYu Opredelenie dvizheniya sputnika laquoBion M-1raquo sredstvami apparatury GRAVITON [Determination of the motion of the laquobion M-1raquo satellite by means of GRAVITON equipment] Preprinty IPM im MV Keldysha 2014 no 2 44 p

11 Abrashkin VI Voronov KE Rekonstruktsiya neupravlyaemogo vrashchatelrsquonogo dvizheniya malogo sputnika laquoAISTraquo Tezisy dokladov Tretrsquoey mezhdunarodnoy konferentsii laquoNauchnye i tekhnologicheskie eksperimenty na avtomaticheskikh kosmicheskikh apparatakh i malykh sputnikakhraquo [Reconstruction of uncontrolled rotational motion of a small satellite laquoAISTraquo Scientiic and technological experiments on automatic spacecraft and small satellites] Samara SNTS RAN publ 2014 pp 177ndash180

12 Abrashkin VI Voronov KE Piyakov AV Puzin YuYa Sazonov VV Semkin ND Filippov AS Chebukov SYu Neupravlyaemoe vrashchatelrsquonoe dvizhenie malogo sputnika laquoAistraquo [Uncontrollable rotational motion of the small satellite AIST] Kosmicheskie issledovaniya 2015 vol 53 no 5 pp 395ndash408

13 Semkin ND Bragin VV Piyakov AV Telegin AM Ryazanov DM Matviets MG Elektrolizatsiya poverkhnosti nizkoorbitalrsquonogo malogo kosmicheskogo apparata laquoAISTraquo [Electrification of the surface of the low-orbit small spacecraft laquoAISTraquo] Vestnik SGAU 2015 vol 14 no 1 pp 46ndash57

14 Novikov LS Mileev VN Krupnikov KK Makletsov AA Elektrizatsiya kosmicheskikh apparatov v magnitosfernoy plazme Modelrsquo kosmosa V 2 t [Electrification of space vehicles in the magnetospheric plasma In 2 vol] Moscow KDU publ 2007 Vol 2 pp 236ndash275

Page 5: УДК 629.783.058.5 оСновные Проектные характериСтики ... · 2020. 8. 5. · Салмин в.в. 1, воронов к.е. , абрашкин в.и.2,

72 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ 1(24)2019

Кирилин АН Ахметов рН Ткаченко СИ Стратилатов Нр Салмин вв и др

bull отработка технологий производства маломассогабаритных негерметичных КА с глубоко комплексированной бортовой аппаратурой (бА)

Реализация перечисленных выше за-дач в конечном итоге привела к разработке МКА внешний облик которого представ- лен на рис 1

Аппарат подробно описан в работах [7 9 10] Основные тактико-технические характеристики аппаратов приведены в табл 1

Летный образец МКА laquoАИСТraquo (радио-любительский позывной RS-43as) был вы-веден на орбиту в составе КА laquoбИОН-Мraquo 1 в качестве дополнительной полезной нагрузки 19042013 г в 13 ч 00 мин 00279 с декретного московского времени (ДМВ)

Выведение КА laquoбИОН-Мraquo 1 с кос-модрома байконур осуществлялось раке-той-носителем (РН) laquoСоюз-21аraquo на орбиту выведения с параметраминаклонение i 64857degминимальная высота h 260 кммаксимальная высота Н 575 км

21042013 г на 29-м витке КА laquoбИОН-Мraquo 1 был проведен маневр выхода на рабо-чую орбиту с параметраминаклонение i 648degоколокруговая орбита со средней высотой Н

кр 575 км

Отделение МКА laquoАИСТraquo от КА laquoбИОН-Мraquo произошло 21042013 г в 18 ч 10 мин 00352 с ДМВ В течение двух минут после отделения позывные аппарата были приняты наземным комп- лексом управления (НКУ) ООО laquoНаучно- исследовательская лаборатория аэрокос-мической техники ДОСААФraquo (г Калуга) затем Центром приема и обработки ин-формации (ЦПОИ) laquoСамараraquo (г Сама-ра) Специалистами АО laquoРКЦ laquoПрогрессraquo и Самарского университета были начаты работы по программе летных испытаний МКА laquoАИСТraquo

Запуск опытного образца МКА laquoАИСТraquo (радиолюбительский позывной RS-41at) был осуществлен с космодрома laquoПлесецкraquo 28122013 г в 15 ч 30 мин 00351 с ДМВ Выведение опытного образца МКА laquoАИСТraquo проходило в рамках летных испытаний новой РН laquoСоюз-21вraquo с блоком выведения laquoВолгаraquo Отделение блока выведения от РН laquoСоюз-21вraquo произошло в 15 ч 03 мин 57073 с Отделение опытного образца МКА laquoАИСТraquo было осуществлено в близкое к расчетному время mdash 17 ч 09 мин 5679 с МКА функционирует на околокруговой орбите с начальными параметрамивысота Н

ср 625 км

наклонение i 824deg

Состояние группировки мка laquoаиСтraquo на ii квартал 2018 г

Реализованная программа научных ис-следований тандема МКА серии laquoАИСТraquo включала в себя план задействования НА и предполагала проведение новых экс-периментов каждую неделю что обеспе-чивало постоянный поток свежих данных с научной и навигационной аппаратуры Анализ данных полученных с НА проводи-ли разработчики аппаратуры и специалис-ты заинтересованных кафедр Самарского университета Телеметрическая информация

Рис 1 Внешний облик МКА серии laquoАИСТraquo 1 mdash антен-на навигационной аппаратуры 2 mdash антенное приемное устройство командно-управляющей навигационной системы 3 mdash научная аппаратура laquoМЕТЕОРraquo 4 mdash солнечная батарея 5 mdash антенное передающее устройство командно-управляющей навигационной системы

Приемо-передающая аппаратура МГц

145ndash435

Габариты (ШtimesВtimesГ) мм 400times500times600

Срок активного существования лет

3

Полет Неориентируемый

Энергопотребление Вт До 20

Масса кг38 (с учетом устройства

отделения mdash 53)

Таблица 1

основные характеристики мка laquoаиСтraquo на базе умкП

73 1(24)2019 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

ОСНОвНыЕ прОЕКТНыЕ ХАрАКТЕрИСТИКИ И рЕзуЛьТАТы эКСпЛуАТАцИИ

(ТМИ) обеих космических платформ в свою очередь принималась обрабатывалась и анализировалась непосредственно в НКУ МКА В процессе эксплуатации неодно-кратно осуществлялся переход работы бА из штатного режима функционирования на резервный Замечаний к штатно рабо- тающей бА космических платформ за время эксплуатации МКА не было

Важным критерием оценки состояния МКА laquoАИСТraquo являлось определение сни-жения высоты орбиты Эта информация позволяла проводить детальный анализ движения МКА вокруг Земли и составлять прогноз срока активного существования аппарата Снижение высоты орбиты для МКА laquoАИСТraquo (RS-43as) на 15062018 г составляло

bull в апогее mdash 084 кмbull в перигее mdash 1826 кмПо состоянию на 15062018 г для

МКА laquoАИСТraquo (RS-41at) орбита изменилась следующим образом

bull в апогее высота увеличилась на 716 кмbull в перигее высота уменьшилась на

1812 кмЕжедневно с каждым аппаратом

(RS-41at и RS-43as) проводилось в сред-нем пять сеансов связи в ходе которых происходило получение актуальной ТМИ о состоянии блоков и устройств МКА Эти данные позволяли практически в реаль-ном времени контролировать все системы МКА и оперативно реагировать на непо-ладки в случае возникновения нештатных ситуаций на борту

результаты работы и проведение научных исследований мка laquoаиСтraquo RS-43as

В ходе совместного полета МКА laquoАИСТraquo RS-43as с КА laquoбИОН-Мraquo на орбите вы-ведения было отмечено существенное превышение температуры на поверхнос-ти МКА Так максимальные температуры панелей МКА над дневной стороной Земли составили 763 degС а температура термо- платы командно-управляющей навигаци-онной системы (КУНС) достигла макси-мальной величины 856 degС превысив при этом температуры остальных панелей конст-рукции что свидетельствовало о наличии нерасчетных тепловыделений в бА МКА

С учетом результатов оперативно прове-денного моделирования теплового режима системы КА laquoбИОН-Мraquo ndash МКА laquoАИСТraquo было выдано заключение что наиболее вероятной причиной повышенного уровня

температур относительно предельно допу-стимых значений (+50 degС) МКА laquoАИСТraquo при совместном полете с КА laquoбИОН-Мraquo является нерасчетное тепловыделение в аккумуляторной батарее (Аб) КУНС вызванное с одной стороны химическим саморазрядом Аб с другой mdash внепро-граммным зарядом Аб от освещенных Солнцем бФ Рассмотренную ситуацию работы бА МКА при полете в составе базового КА можно отнести к экстремаль-ным Тем не менее при отделении МКА laquoАИСТraquo от КА laquoбИОН-Мraquo его бА без дополнительных управляющих воздейст- вий перешла в штатное рабочее состоя-ние что свидетельствует о высоком уровне ее живучести

В процессе орбитального полета на-чавшегося 21042013 г на 35-м витке КА laquoбИОН-Мraquo МКА обеспечил

bull получение баллистических данных из Центра управления полетом космического аппарата laquoбИОН-Мraquo 1

bull формирование на основании бал-листических данных начальных условий в формате данных ТLЕ

bull баллистические расчеты для орби- тального полета МКА на основе нави-гационной информации полученной с борта МКА

bull выдачу контрольно-проверочной информации на борт МКА в сеансах связи

bull съем обработку и оценку ТМИ о работе бортовой обеспечивающей и науч-ной аппаратуры

Сеансы связи в период летных испы-таний проводились на всех laquoвидимыхraquo витках полета

В процессе летных испытаний было проведено

bull 218 сеансов связиbull 17 закладок временнх программbull 217 съемов ТМИ характеризующей

состояние блоков и системbull 218 сверок времениbull 41 съем ТМИ научной аппаратурыbull 9 закладок временнх программ для

научной аппаратурыbull 25 включений навигационной аппара-

туры пользователя (НАП) по 15 мин каждоеПо результатам навигационной инфор-

мации получены навигационные реше-ния сформированы начальные условия в формате данных ТLЕ

Функциональные задачи управления полетом МКА решаемые средствами назем- ного и бортового комплексов управ- ления были выполнены полностью

74 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ 1(24)2019

Кирилин АН Ахметов рН Ткаченко СИ Стратилатов Нр Салмин вв и др

бортовые системы МКА обеспечили решение задач управления баллистико- навигационного обеспечения контроль функционирования бА МКА и НА бор-товая обеспечивающая аппаратура дала возможность выполнения программы по-лета Имевшие место замечания к рабо-те бортовых систем не повлияли на ре-зультаты выполнения программы полета Получены новые научные данные по НА laquoМАГКОМraquo и laquoМЕТЕОРraquo

С 2104 по 21052013 г МКА laquoАИСТraquo (RS-43as) прошел летные испытания без замечаний и был передан в штатную эксплуатацию

В ходе летных испытаний аппарата введен в эксплуатацию НКУ ДОКА-Н позволяющий осуществлять управление МКА с аппаратурой ДОКА-б в качестве центрального управляющего звена

В ходе летных испытаний МКА laquoАИСТraquo RS-43as аварийных и экстремальных ситуаций в работе бА не отмечено

Эксплуатация МКА laquoАИСТraquo RS-43as Временное снижение работоспособнос-ти МКА Штатная эксплуатация МКА laquoАИСТraquo RS-43as при полной работоспо-собности аппарата продолжалась с момента его отделения от базового КА 21042013 г до 24072014 г В 01 ч 43 мин 27 с по ДМВ 24072014 г с координатами 1634deg ю ш и 12214deg в д при пролете над бразильской магнитной аномалией КУНС ДОКА-276 утратила возможность реализации команд включения НА предположительно из-за

воздействия тяжело заряженных частиц космического происхождения Об этом свидетельствовало отсутствие в принятой ТМИ данных о следующих энергетичес- ких параметрах

bull напряжении бортовой сетиbull суммарном токе потребленияbull суммарном токе на выходе батареи

фотоэлектрическойbull токах потребления блоков КУНС

(ток потребления приемников передат-чика 1 передатчика 2 ток потребления НАП генератора бортового времени ток потребления НА laquoМАГКОМraquo по основ- ному и резервному стыкам)

bull токах на выходах бФНеоднократные попытки восстановле-

ния работоспособности КУНС в штатном режиме к успеху не привели На рис 2 показана трасса полета МКА laquoАИСТraquo (RS-43as) в момент времени соответ-ствующий началу возникновения нештат-ной ситуации а также наложенная схема бразильской магнитной аномалии Как можно заметить КА находясь на теневом участке орбиты прошел по самой грани-це магнитной аномалии однако когда на этом же витке аппарат вошел в зону радиовидимости приемного пункта расположенного в Самаре КУНС уже находилась в режиме ограниченной функциональности Последующий анализ ТМИ показал что во время происше-ствия НА КА была отключена а обес- печивающая аппаратура работала штатно

Рис 2 Местоположение МКА laquoАИСТraquo (RS-43as) во время пролета над Бразильской магнитной аномалией 24072014 г

75 1(24)2019 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

ОСНОвНыЕ прОЕКТНыЕ ХАрАКТЕрИСТИКИ И рЕзуЛьТАТы эКСпЛуАТАцИИ

Для анализа состояния МКА laquoАИСТraquo остались доступны следующие теле-метрические параметры температура термоплат в месте установки Аб и бло-ка радиоканалов по цифровым темпера-турным датчикам температуры блоков КУНС а также ТМИ об установленных на борту режимах управления Тем не ме-нее связь с аппаратом не прекращалась она велась в дежурном режиме

Отметим особо что 03082016 г на сеансе связи с аппаратом в 11 ч 37 мин ДМВ телеметрия показала что более чем через два года он подал признаки восстановления штатной работы После неоднократных проверок работоспособ-ности МКА laquoАИСТraquo RS-43as НКУ Самар-ского университета и ЦПОИ laquoСамараraquo на борт аппарата были заложены коман-ды включения НА laquoМЕТЕОРraquo Получена информация о ее штатной работе в режи-ме регистрации микрометеороидов Разработана программа исследований НА laquoМАГКОМraquo Работа с МКА laquoАИСТraquo RS-43as продолжается в штатном режиме

Проведение научных исследований с помощью НА laquoМАГКОМraquo В ходе лет-ных испытаний и эксплуатации МКА laquoАИСТraquo RS-43as был проведен ряд науч-ных исследований

bull анализ данных измерений магнит- ного поля Земли (МПЗ)

bull реконструкция вращательного дви-жения спутника по данным магнитных измерений

bull исследование динамики вращения малых космических аппаратов

bull исследование возможностей аппара-туры laquoМАГКОМraquo в режиме компенсации микроускорений

bull работоспособность НА laquoМЕТЕОРraquoРаботы с НА МКА laquoАИСТraquo RS-43as

были начаты с определения возможно-стей НА laquoМАГКОМraquo в режиме измере- ния МПЗ

За период летных испытаний МКА laquoАИСТraquo RS-43as в 2013 г НА laquoМАГКОМraquo включалась в режиме laquoИзмерения векто-ра магнитной индукцииraquo не менее семи раз Результаты измерений были полу-чены от двух бортовых магнитометров Построены зависимости изменения во времени компонентов и модуля вектора магнитной индукции B

е (B

еX B

еY B

еZ)

примеры которых за 27042013 г и 20062013 г приведены ниже на рис 3 4

Исследование динамики вращения МКА проводилось с использованием методики

реконструкции углового движения МКА по данным измерений МПЗ Она была апробирована при обработке измерений НА laquoГРАВИТОНraquo полученных в полете КА laquoбИОН-Мraquo 1 [10] Основные положения методики определения угло-вых параметров движения и результаты обработки данных полученные при ра-боте НА laquoМАГКОМraquo в орбитальном полете приведены в препринте [11] Основной задачей НА laquoМАГКОМraquo явля-ется компенсация возмущений внешнего характера путем снижения угловой ско-рости вращения МКА Для компенсации микроускорений в аппаратуре laquoМАГКОМraquo реализован релейный закон управления Режим работы НА laquoМАГКОМraquo laquoКом-пенсация микроускоренийraquo на этапе летных испытаний МКА включался два раза первое включение mdash 02052013 г второе включение mdash 07052013 г Сниже-ние микроускорений на борту МКА обес-печивается системой электромагнитов которая входит в состав НА и стабили- зирует угловую скорость вращения

Первое включение НА laquoМАГКОМraquo в режиме laquoКомпенсация микроускоренийraquo обеспечило снижение угловой скорости вращения с 25 до 025 degc на интервале времени работы аппаратуры до 4 000 с Процесс изменения динамики вращения МКА при первом включении иллюстри- руется рис 5

Проведение научных исследований с помощью НА laquoМЕТЕОРraquo На аппарате laquoАИСТraquo RS-43as в период летных испы-таний осуществлялась только проверка работоспособности НА laquoМЕТЕОРraquo mdash в ходе эксплуатации МКА до 24072014 г осуществлялась регистрация сигналов дат- чиков высокоскоростных пылевых час-тиц было зарегистрировано ~10 попада-ний микрометеороидов в корпус МКА Производился сбор данных об электриза-ции поверхности аппарата С 03082016 г после восстановления работоспособнос-ти аппарата НА laquoМЕТЕОРraquo включается на время не менее двух часов ежесуточно ведется накопление научных данных

При обработке результатов измерения зафиксировано достаточно большое (более 90) количество случаев запуска цикла записи регистрации микрометеороидов по шумовым или помеховым сигналам соот-ветствующих предположительно микро- разрядным процессам на поверхности МКА или моментам включения приемо-передаю-щих силовых блоков КУНС

76 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ 1(24)2019

Кирилин АН Ахметов рН Ткаченко СИ Стратилатов Нр Салмин вв и др

Рис 3 Измерения вектора магнитной индукции 27042013 г

77 1(24)2019 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

ОСНОвНыЕ прОЕКТНыЕ ХАрАКТЕрИСТИКИ И рЕзуЛьТАТы эКСпЛуАТАцИИ

Рис 4 Измерения вектора магнитной индукции 20062013 г

78 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ 1(24)2019

Кирилин АН Ахметов рН Ткаченко СИ Стратилатов Нр Салмин вв и др

результаты работы проведение научных исследований опытного образца мка laquoаиСтraquo RS-41at

Летные испытания Летные испы-тания опытного образца МКА laquoАИСТraquo RS-41at проводились по программе ЛКИ МКА laquoАИСТraquo RS-43as 01032014 г опыт-ный образец МКА laquoАИСТraquo (RS-41at) прошел программу летных испытаний без замечаний и был передан в штатную эксплуатацию

Сеансы связи в период летных испы-таний проводились на всех laquoвидимыхraquo витках полета

В процессе проведения эксперимен-та по компенсации микроускорений НА laquoМАГКОМraquo отработала штатно Это нега- тивно сказалось на качестве проводи-мых сеансов связи стали наблюдаться падения мощности поступающего на Зем-лю сигнала приблизительно каждые 10ndash15 с за счет влияния провалов в квази- изотропной диаграмме направленности бортовых антенн Но в свою очередь интенсивное вращение МКА laquoАИСТraquo позволило снизить тепловую нагрузку на отдельные панели аппарата равно-мерно распределив избытки тепловых потоков по остальным частям МКА

В процессе летных испытаний проведеноbull 127 сеансов связиbull 8 закладок временнх программbull 127 съемов ТМИ характеризующей

состояние блоков и систем

bull 127 сверок времениbull 26 съемов ТМИ научной аппаратурыbull 5 закладок временнх программ для

научной аппаратурыbull 24 включения НАП по 15 минФункциональные задачи управления

полетом МКА решаемые средствами на-земного и бортового комплексов управ-ления были выполнены полностью Задачи летных испытаний МКА laquoАИСТraquo RS-41at в объеме предусмотренном их программой выполнены бортовые си-стемы МКА обеспечили решение задач управления баллистико-навигационного обеспечения контроля функционирования бА МКА и НА Подтверждено штатное функционирование бА МКА в условиях комплексного воздействия внешних фак-торов Получены новые научные данные НА laquoМАГКОМraquo и laquoМЕТЕОРraquo В ходе летных испытаний МКА laquoАИСТraquo RS-41as аварийных и экстремальных ситуаций в работе бА не отмечено

Эксплуатация МКА laquoАИСТraquo RS-41at За период эксплуатации МКА laquoАИСТraquo RS-41at до 15062018 г аварийных и экс-тремальных ситуаций в работе бА не от-мечено Неоднократно фиксировались сбои НАП а также отключение питания НА вследствие разрядки Аб до минимально допустимого уровня за время суще-ственно меньшее заданного Это явление может быть объяснено изначально мень-шим на 10ndash15 значением коэффици- ента энергосъема солнечных батарей и их

Рис 5 Изменение модуля угловой скорости вращения МКА laquoАИСТraquo в режиме компенсации микроускорений

Примечание Дата и время включения 02052013 г 01 ч 14 мин 07 с

79 1(24)2019 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

ОСНОвНыЕ прОЕКТНыЕ ХАрАКТЕрИСТИКИ И рЕзуЛьТАТы эКСпЛуАТАцИИ

ускоренной деградацией (использует-ся технологическое изделие) Введено ограничение на длительность включения НА до двух часов непрерывной работы Аппарат в целом выполняет заданные целевые функции далеко за пределами гарантийного срока Ведется накопле-ние и первичная обработка ТМИ о рабо- те всех компонентов КУНС дан-ных НА laquoМЕТЕОРraquo и магнитометров НА laquoМАГКОМraquo

Работа НА laquoМАГКОМraquo На началь-ном этапе эксплуатации аппарата по данным измерений параметров МПЗ научной аппаратурой laquoМАГКОМraquo спе-циалисты Института прикладной меха- ники имени МВ Келдыша проанализи-ровали динамику вращения МКА [12] На обработанных отрезках времени вра-щательное движение этого спутника представляет собой слабо возмущенное движение ЭйлераndashПуансо при кото-ром влияние магнитного момента про-является специфическим образом Это влияние усредняется по указанному движению так что эффективный ди-польный момент спутника оказыва-ется направленным вдоль вектора его кинетического момента в движении относительно центра масс Кроме того кинетический момент и эффективный дипольный момент на интервале об-работки данных измерений меняются мало Принятая для проведения анали-за динамики вращения МКА методика обработки данных позволила получить надежные реконструкции Анализ про-веденных измерений и результатов рас-четов [12] показал что движения спут-ников заметно отличаются хотя все реконструированные движения близки к движению ЭйлераndashПуансо Отличие состоит в том что движения опытного образца близки вращению вокруг его оси минимального момента инерции а движение летного образца происходит вокруг максимального момента инерции

Работа НА laquoМЕТЕОРraquo На аппарате laquoАИСТraquo RS-41at начаты комплексные исследования космического пространст-ва с использованием НА laquoМЕТЕОРraquo Исследуется процесс электризации МКА на различных участках орбиты вклю-чая приполярные Образец телеметриче-ского кадра регистрации процесса элек-тризации датчиками МТ3 МТ4 МТ5 расположенными на панели +Х пред- ставлен на рис 6

На рис 7 приведены результаты изме-рений многопараметрическим датчиком НА laquoМЕТЕОРraquo зависимости от времени освещенности температуры и потенциала поверхности (сверху вниз)

Видна корреляция пиков освещенно-сти с уменьшением модуля потенциала поверхности что объясняется фото-электрическим эффектом Отставание температурных пиков связано с инер-ционностью полупроводниковых дат-чиков температуры и процесса нагре- ва поверхности

Для исследований процесса электри-зации поверхности работающих дли-тельное время на орбите МКА была разработана его физико-математическая модель [13] Для построения математи-ческой модели электризации КА выбран метод интегральных уравнений [14] На основе методики разработанной в Институте космического приборостро-ения Самарского университета с учетом радиуса Дебая и экранирования распре-деления зарядов поверхности плазмой был рассчитан потенциал поверхно-стей МКА laquoАИСТraquo RS-43as и laquoАИСТraquo RS-41at Экспериментальные и теорети-ческие результаты имеют высокую сте-пень соответствия что подтверждает адекватность выбранной физико-матема- тической модели

Освещенность определяется как коэф- фициент k передаваемый цифровым кодом от 0 до 255 где 0 mdash это отсут-ствие освещения а 255 mdash максималь- ная засветка

В целом результаты космического эксперимента имеют приемлемое совпа-дение с результатами моделирования

Рис 6 Регистрация процесса электризации МКА laquoАИСТraquo RS-41at

80 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ 1(24)2019

Кирилин АН Ахметов рН Ткаченко СИ Стратилатов Нр Салмин вв и др

что подтверждает адекватность предло-женной физико-математической модели Учтено влияние характеристик окружа-ющей плазмы на собственную емкость аппарата путем введения в уравнение пространственного распределения потен- циала выражения для радиуса Дебая Получена зависимость потенциала поверх-ности КА от его емкости относительно окружающей плазмы

Данные НА laquoМЕТЕОРraquo о соударениях с микрочастицами приведены в табл 2

работа обеспечивающих систем космической платформы мка серии laquoаиСтraquo

Одной из важнейших составляю-щих эксплуатации МКА серии laquoАИСТraquo является определение функциональных возможностей и живучести маломассо-габаритной (до 50 кг) космической плат-формы совершающей неориентированный полет однако имеющей средства для стабилизации вращательного движения вокруг центра масс С учетом того что КУНС является разработкой ООО laquoНаучно- исследовательская лаборатория аэрокос- мической техники ДОСААФraquo (г Калуга) и отдельно тестируется этой организа-цией (существенных замечаний к КУНС за весь период эксплуатации нет) основ-ное внимание разработчиков аппарата было сосредоточено на оценке работо-способности системы обеспечения тепло- вого режима (СОТР) и системы электро-питания (СЭП) платформы Длительное наблюдение за СОТР и СЭП двух МКА работающих на различных орби-тах анализ суточных (15 витков) измере-ний температур поверхностей аппаратов в различные периоды времени привел к следующим выводам

Дата

датчикаЭнергия

частицы Дж

Скорость частицы

кмс

15012014 г 3 2810ndash7 50

26012014 г 6 110ndash7 28

30012014 г 5 410ndash6 100

30012014 г 3 2510ndash7 15

09022014 г 4 6310ndash8 72

23022014 г 3 2410ndash6 120

19042014 г 2 2510ndash7 22

16052014 г 6 210ndash8 44

02032014 г 5 5510ndash6 151

11042014 г 3 410ndash7 46

21072014 г 2 110ndash6 131

12102014 г 5 1410ndash6 82

10012015 г 1 1110ndash6 91

12022015 г 4 210ndash6 127

10032015 г 2 110ndash8 24

Таблица 2

данные научной аппаратуры laquoметеорraquo о соударениях с микрочастицами

Рис 7 Результаты измерений многопараметриче-ским датчиком научной аппаратуры laquoМЕТЕОРraquo МКА laquoАИСТraquo RS-43at от 14102014 г a mdash освещенность б mdash температура в mdash потенциал поверхности

81 1(24)2019 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

ОСНОвНыЕ прОЕКТНыЕ ХАрАКТЕрИСТИКИ И рЕзуЛьТАТы эКСпЛуАТАцИИ

bull температура поверхностей по всем граням обоих МКА практически не зави- сит от включения НА

bull при угловых скоростях вращения аппаратов в пределах 025hellip10 degс средняя температура поверхностей остается прак-тически неизменной

bull анализ изменения температур бА и граней аппаратов в течение всего полета свидетельствует о следующем

ndash при отсутствии регулярных вклю-чений НА температура бортовой обеспе-чивающей аппаратуры снижается однако не уходит в минусовой диапазон

ndash максимальные температуры бА МКА RS-43as на ~10 degС ниже максимальных температур бА МКА RS-41at в связи с наличием на орбите последнего су- щественно бльших по длительности постоянно-солнечных участков

ndash для обоих аппаратов даже при выключенной НА тепла сохраняемого сотовыми панелями с тепловыми труба-ми и выделяемого обеспечивающей бА достаточно для поддержания внутри кор-пуса МКА положительных температур без задействования пленочных нагревате-лей СОТР

ndash температура на гранях аппаратов на постоянно-солнечных участках орбит не отличается более чем на 10 degС ощу-тимо влияние динамики вращения МКА вокруг центра масс однако его степень требует дополнительного изучения и ана-лиза в ходе эксплуатации аппаратов

ndash по мере эксплуатации аппаратов тем-пература бА на постоянно-солнечных участках орбит повышается от участка к участку на 1ndash3 degС что свидетельствует об ухудшении теплоотдачи за счет сни- жения отражательной способности поверх-ностей аппарата

Исследования работоспособности СОТР и СЭП обоих аппаратов продолжаются Полученные данные могут быть исполь-зованы при проектировании новых уни-фицированных маломассогабаритных кос- мических платформ

выводы

Пятилетняя работа двух однотипных МКА на орбите постоянная регистрация и обработка телеметрической информации позволили впервые произвести углублен-ный анализ живучести унифицированных маломассогабаритных космических плат-форм МКА серии laquoАИСТraquo сформировать

перечень возможных отказов бА разра-ботать алгоритмы повышения живучести МКА рассматриваемого типа сформу-лировать рекомендации по повышению живучести для вновь разрабатываемых МКА научно-образовательного и опытно-технологического назначений

В результате работы над созданием и по эксплуатации МКА серии laquoАИСТraquo выполнено 44 дипломных проекта защи-щены 21 магистерская 8 кандидатских диссертаций опубликовано более 35 ста- тей в рецензируемых журналах

Эта статья посвящается памяти нашего коллеги дтн профессора Сергея Ивановича Ткаченко координатора про-екта laquoАИСТraquo отдавшего более 40 лет созданию и экспериментальной отработке многих классов космических аппаратов

Список литературы

1 Садовничий ВА Панасюк МИ Бобровников СЮ Веденькин НН и др Первые результаты исследования космичес- кой среды на спутнике УниверситетскийndashТатьяна Космические исследования 2007 Т 45 4 С 291ndash305

2 Садовничий ВА Панасюк МИ Яшин ИВ и др Исследования космиче-ской среды на микроспутниках Универ-ситетскийndashТатьяна и Университетскийndash Татьяна-2 Астрономический вестник 2011 Т 45 1 С 5ndash31

3 Кремез ГВ Сахно ИВ Ткачев ЕА Фатеев ВФ Учебно-исследовательский малый космический аппарат laquoМожаец-4raquo десять лет на орбите Труды Военно- космической академии имени АФ Мо- жайского 2013 640 С 112ndash118

4 Майорова ВИ Зеленцов ВВ Кос-мический инновационный научно-образо-вательный проект laquoКосмический аппарат laquoбауманецraquo особенности реализации Актуальные проблемы российской кос-монавтики Тезисы XXX научных чтений по космонавтике М Комиссия РАН по разработке научного наследия пионе-ров освоения космического пространства 2006 С 306ndash308

5 Майорова ВИ Научно-образова-тельная космическая микроплатформа бауманец-2 Тезисы докладов Второй международной научно-практической кон-ференции М МГТУ имени НЭ баумана 2016 С 54ndash55

6 Зимин ИИ Валов МВ Яковлев АВ Галочкин СА Малый космический аппарат

82 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ 1(24)2019

Кирилин АН Ахметов рН Ткаченко СИ Стратилатов Нр Салмин вв и др

laquoМихаил Решетневraquo Результаты работы Электронный журнал laquoТруды МАИraquo 65 Режим доступа httpwwwmairuuploadib lock03d03d30644dbfb2345b900cc87ec8ad158pdf (дата обращения 20042017 г)

7 Ткаченко СИ Салмин ВВ Сем- кин НД Куренков ВИ Абрашкин ВИ Прохоров АГ Ткаченко ИС Петрухина КВ Проектный облик и основные характе-ристики малого космического аппарата СГАУ ndash ГНПРКЦ laquoЦСКб-Прогрессraquo Вестник СГАУ 2010 2 С 154ndash165

8 Kirilin AN Shakhmatov EV Soifer VA Akhmetov RN Tkachenko SI Prokofev AB Salmin VV Stratilatov NR Semkin ND Abrashkin VI Tkachenko IS Safronov SL Zheleznov YuE Small satellites laquoAISTraquo constellation mdash design construction and program of scientiic and technological experiments Procedia Engineering 2015 V 104 P 43ndash49 DOI 101016jproeng 201504095

9 Абрашкин ВИ Воронов КЕ Пия- ков АВ Пузин ЮЯ Сазонов ВВ Сем-кин НД Филиппов АС Чебуков СЮ Определение вращательного движения спутника laquoАИСТraquo по данным бортовых измерений магнитного поля Земли Препринты ИПМ им МВ Келдыша 2014 17 38 с

10 Абрашкин ВИ Воронов КЕ Пия- ков АВ Пузин ЮЯ Сазонов ВВ Сем-кин НД Филиппов АС Чебуков СЮ

Определение движения спутника laquoбион М-1raquo средствами аппаратуры ГРАВИТОН Препринты ИПМ им МВ Келдыша 2014 2 44 с

11 Абрашкин ВИ Воронов КЕ Рекон-струкция неуправляемого вращательно-го движения малого спутника laquoАИСТraquo Научные и технологические эксперимен-ты на автоматических космических аппа-ратах и малых спутниках Тезисы докладов Третьей международной конференции laquoНаучные и технологические эксперимен-ты на автоматических космических аппа- ратах и малых спутникахraquo Самара Изд-во СНЦ РАН 2014 С 177ndash180

12 Абрашкин ВИ Воронов КЕ Пия-ков АВ Пузин ЮЯ Сазонов ВВ Сем- кин НД Филиппов АС Чебуков СЮ Неуправляемое вращательное движение малого спутника laquoАистraquo Космические исследования 2015 Т 53 5 С 395ndash408

13 Семкин НД Брагин ВВ Пия- ков АВ Телегин АМ Рязанов ДМ Мат-виец МГ Электролизация поверхности низкоорбитального малого космического аппарата laquoАИСТraquo Вестник СГАУ 2015 Т 14 1 С 46ndash57

14 Новиков ЛС Милеев ВН Крупни-ков КК Маклецов АА Электризация кос-мических аппаратов в магнитосферной плазме В кн Модель космоса В 2-х т М КДУ 2007 Т 2 С 236ndash275Статья поступила в редакцию 28092018 г

reference

1 Sadovnichiy VA Panasyuk MI Bobrovnikov SYu Vedenrsquokin NN etc Pervye rezulrsquotaty issledovaniya kosmicheskoy sredy na sputnike UniversitetskiyndashTatrsquoyana [The first results of a study of the space environment on the Universitet-Tatiana satellite] Kosmicheskie issledovaniya 2007 vol 45 no 4 pp 291ndash305

2 Sadovnichiy VA Panasyuk MI Yashin IV etc Issledovaniya kosmicheskoy sredy na mikrosputnikakh UniversitetskiyndashTatrsquoyana i UniversitetskiyndashTatrsquoyana-2 [Studies of the space environment on microsatellites UniversitetskiyndashTatyana and UniversitetskyndashTatyana-2] Astronomicheskiy vestnik 2011 vol 45 no 1 pp 5ndash31

3 Kremez GV Sakhno IV Tkachev EA Fateev VF Uchebno-issledovatelrsquoskiy malyy kosmicheskiy apparat laquoMozhaets-4raquo desyatrsquo let na orbite [Educational and research small space vehicle Mozhaets-4 ten years in orbit] Trudy Voenno-kosmicheskoy akademii imeni AF Mozhayskogo 2013 no 640 pp 112ndash118

4 Mayorova VI Zelentsov VV Kosmicheskiy innovatsionnyy nauchno-obrazovatelrsquonyy proekt laquoKosmicheskiy apparat laquoBaumanetsraquo osobennosti realizatsii Aktualrsquonye problemy rossiyskoy kosmonavtiki Tezisy XXX nauchnykh chteniy po kosmonavtike [Space innovative scientific and educational project laquoSpacecraft laquobaumanetsraquo features of realization Actual problems of Russian cosmonautics] Moscow Commission of the Russian Academy of Sciences on the development of the scientific legacy of pioneers of space exploration publ 2006 Pp 306ndash308

83 1(24)2019 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

ОСНОвНыЕ прОЕКТНыЕ ХАрАКТЕрИСТИКИ И рЕзуЛьТАТы эКСпЛуАТАцИИ

5 Mayorova VI Nauchno-obrazovatelrsquonaya kosmicheskaya mikroplatforma Baumanets-2 [Scientific-educational space microplatform baumanets-2] Tezisy dokladov Vtoroy mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii Moscow MGTU imeni NE Baumana publ 2016 Pp 54ndash55

6 Zimin II Valov MV Yakovlev AV Galochkin SA Malyy kosmicheskiy apparat laquoMikhail Reshetnevraquo Rezulrsquotaty raboty [Small spacecraft laquoMikhail Reshetnevraquo Results of the work] Elektronnyy zhurnal laquoTrudy MAIraquo no 65 Available at httpwwwmairu uploadiblock03d03d30644dbfb2345b900cc87ec8ad158pdf (accessed 20042017)

7 Tkachenko SI Salmin VV Semkin ND Kurenkov VI Abrashkin VI Prokhorov AG Tkachenko IS Petrukhina KV Proektnyy oblik i osnovnye kharakteristiki malogo kosmicheskogo apparata SGAU ndash GNPRKTS laquoTSSKB-Progressraquo [The design and basic characteristics of a small spacecraft of SSAU ndash laquoTsSKb-Progressraquo] Vestnik SGAU 2010 no 2 pp 154ndash165

8 Kirilin AN Shakhmatov EV Soifer VA Akhmetov RN Tkachenko SI Prokofev AB Salmin VV Stratilatov NR Semkin ND Abrashkin VI Tkachenko IS Safronov SL Zheleznov YuE Small satellites laquoAISTraquo constellation mdash design construction and program of scientific and technological experiments Procedia Engineering 2015 vol 104 pp 43ndash49 DOI 101016jproeng 201504095

9 Abrashkin VI Voronov KE Piyakov AV Puzin YuYa Sazonov VV Semkin ND Filippov AS Chebukov SYu Opredelenie vrashchatelrsquonogo dvizheniya sputnika laquoAISTraquo po dannym bortovykh izmereniy magnitnogo polya Zemli [Determination of the rotational motion of the satellite laquoAISTraquo according to the onboard measurements of the Earthrsquos magnetic field] Preprinty IPM im MV Keldysha 2014 no 17 38 p

10 Abrashkin VI Voronov KE Piyakov AV Puzin YuYa Sazonov VV Semkin ND Filippov AS Chebukov SYu Opredelenie dvizheniya sputnika laquoBion M-1raquo sredstvami apparatury GRAVITON [Determination of the motion of the laquobion M-1raquo satellite by means of GRAVITON equipment] Preprinty IPM im MV Keldysha 2014 no 2 44 p

11 Abrashkin VI Voronov KE Rekonstruktsiya neupravlyaemogo vrashchatelrsquonogo dvizheniya malogo sputnika laquoAISTraquo Tezisy dokladov Tretrsquoey mezhdunarodnoy konferentsii laquoNauchnye i tekhnologicheskie eksperimenty na avtomaticheskikh kosmicheskikh apparatakh i malykh sputnikakhraquo [Reconstruction of uncontrolled rotational motion of a small satellite laquoAISTraquo Scientiic and technological experiments on automatic spacecraft and small satellites] Samara SNTS RAN publ 2014 pp 177ndash180

12 Abrashkin VI Voronov KE Piyakov AV Puzin YuYa Sazonov VV Semkin ND Filippov AS Chebukov SYu Neupravlyaemoe vrashchatelrsquonoe dvizhenie malogo sputnika laquoAistraquo [Uncontrollable rotational motion of the small satellite AIST] Kosmicheskie issledovaniya 2015 vol 53 no 5 pp 395ndash408

13 Semkin ND Bragin VV Piyakov AV Telegin AM Ryazanov DM Matviets MG Elektrolizatsiya poverkhnosti nizkoorbitalrsquonogo malogo kosmicheskogo apparata laquoAISTraquo [Electrification of the surface of the low-orbit small spacecraft laquoAISTraquo] Vestnik SGAU 2015 vol 14 no 1 pp 46ndash57

14 Novikov LS Mileev VN Krupnikov KK Makletsov AA Elektrizatsiya kosmicheskikh apparatov v magnitosfernoy plazme Modelrsquo kosmosa V 2 t [Electrification of space vehicles in the magnetospheric plasma In 2 vol] Moscow KDU publ 2007 Vol 2 pp 236ndash275

Page 6: УДК 629.783.058.5 оСновные Проектные характериСтики ... · 2020. 8. 5. · Салмин в.в. 1, воронов к.е. , абрашкин в.и.2,

73 1(24)2019 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

ОСНОвНыЕ прОЕКТНыЕ ХАрАКТЕрИСТИКИ И рЕзуЛьТАТы эКСпЛуАТАцИИ

(ТМИ) обеих космических платформ в свою очередь принималась обрабатывалась и анализировалась непосредственно в НКУ МКА В процессе эксплуатации неодно-кратно осуществлялся переход работы бА из штатного режима функционирования на резервный Замечаний к штатно рабо- тающей бА космических платформ за время эксплуатации МКА не было

Важным критерием оценки состояния МКА laquoАИСТraquo являлось определение сни-жения высоты орбиты Эта информация позволяла проводить детальный анализ движения МКА вокруг Земли и составлять прогноз срока активного существования аппарата Снижение высоты орбиты для МКА laquoАИСТraquo (RS-43as) на 15062018 г составляло

bull в апогее mdash 084 кмbull в перигее mdash 1826 кмПо состоянию на 15062018 г для

МКА laquoАИСТraquo (RS-41at) орбита изменилась следующим образом

bull в апогее высота увеличилась на 716 кмbull в перигее высота уменьшилась на

1812 кмЕжедневно с каждым аппаратом

(RS-41at и RS-43as) проводилось в сред-нем пять сеансов связи в ходе которых происходило получение актуальной ТМИ о состоянии блоков и устройств МКА Эти данные позволяли практически в реаль-ном времени контролировать все системы МКА и оперативно реагировать на непо-ладки в случае возникновения нештатных ситуаций на борту

результаты работы и проведение научных исследований мка laquoаиСтraquo RS-43as

В ходе совместного полета МКА laquoАИСТraquo RS-43as с КА laquoбИОН-Мraquo на орбите вы-ведения было отмечено существенное превышение температуры на поверхнос-ти МКА Так максимальные температуры панелей МКА над дневной стороной Земли составили 763 degС а температура термо- платы командно-управляющей навигаци-онной системы (КУНС) достигла макси-мальной величины 856 degС превысив при этом температуры остальных панелей конст-рукции что свидетельствовало о наличии нерасчетных тепловыделений в бА МКА

С учетом результатов оперативно прове-денного моделирования теплового режима системы КА laquoбИОН-Мraquo ndash МКА laquoАИСТraquo было выдано заключение что наиболее вероятной причиной повышенного уровня

температур относительно предельно допу-стимых значений (+50 degС) МКА laquoАИСТraquo при совместном полете с КА laquoбИОН-Мraquo является нерасчетное тепловыделение в аккумуляторной батарее (Аб) КУНС вызванное с одной стороны химическим саморазрядом Аб с другой mdash внепро-граммным зарядом Аб от освещенных Солнцем бФ Рассмотренную ситуацию работы бА МКА при полете в составе базового КА можно отнести к экстремаль-ным Тем не менее при отделении МКА laquoАИСТraquo от КА laquoбИОН-Мraquo его бА без дополнительных управляющих воздейст- вий перешла в штатное рабочее состоя-ние что свидетельствует о высоком уровне ее живучести

В процессе орбитального полета на-чавшегося 21042013 г на 35-м витке КА laquoбИОН-Мraquo МКА обеспечил

bull получение баллистических данных из Центра управления полетом космического аппарата laquoбИОН-Мraquo 1

bull формирование на основании бал-листических данных начальных условий в формате данных ТLЕ

bull баллистические расчеты для орби- тального полета МКА на основе нави-гационной информации полученной с борта МКА

bull выдачу контрольно-проверочной информации на борт МКА в сеансах связи

bull съем обработку и оценку ТМИ о работе бортовой обеспечивающей и науч-ной аппаратуры

Сеансы связи в период летных испы-таний проводились на всех laquoвидимыхraquo витках полета

В процессе летных испытаний было проведено

bull 218 сеансов связиbull 17 закладок временнх программbull 217 съемов ТМИ характеризующей

состояние блоков и системbull 218 сверок времениbull 41 съем ТМИ научной аппаратурыbull 9 закладок временнх программ для

научной аппаратурыbull 25 включений навигационной аппара-

туры пользователя (НАП) по 15 мин каждоеПо результатам навигационной инфор-

мации получены навигационные реше-ния сформированы начальные условия в формате данных ТLЕ

Функциональные задачи управления полетом МКА решаемые средствами назем- ного и бортового комплексов управ- ления были выполнены полностью

74 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ 1(24)2019

Кирилин АН Ахметов рН Ткаченко СИ Стратилатов Нр Салмин вв и др

бортовые системы МКА обеспечили решение задач управления баллистико- навигационного обеспечения контроль функционирования бА МКА и НА бор-товая обеспечивающая аппаратура дала возможность выполнения программы по-лета Имевшие место замечания к рабо-те бортовых систем не повлияли на ре-зультаты выполнения программы полета Получены новые научные данные по НА laquoМАГКОМraquo и laquoМЕТЕОРraquo

С 2104 по 21052013 г МКА laquoАИСТraquo (RS-43as) прошел летные испытания без замечаний и был передан в штатную эксплуатацию

В ходе летных испытаний аппарата введен в эксплуатацию НКУ ДОКА-Н позволяющий осуществлять управление МКА с аппаратурой ДОКА-б в качестве центрального управляющего звена

В ходе летных испытаний МКА laquoАИСТraquo RS-43as аварийных и экстремальных ситуаций в работе бА не отмечено

Эксплуатация МКА laquoАИСТraquo RS-43as Временное снижение работоспособнос-ти МКА Штатная эксплуатация МКА laquoАИСТraquo RS-43as при полной работоспо-собности аппарата продолжалась с момента его отделения от базового КА 21042013 г до 24072014 г В 01 ч 43 мин 27 с по ДМВ 24072014 г с координатами 1634deg ю ш и 12214deg в д при пролете над бразильской магнитной аномалией КУНС ДОКА-276 утратила возможность реализации команд включения НА предположительно из-за

воздействия тяжело заряженных частиц космического происхождения Об этом свидетельствовало отсутствие в принятой ТМИ данных о следующих энергетичес- ких параметрах

bull напряжении бортовой сетиbull суммарном токе потребленияbull суммарном токе на выходе батареи

фотоэлектрическойbull токах потребления блоков КУНС

(ток потребления приемников передат-чика 1 передатчика 2 ток потребления НАП генератора бортового времени ток потребления НА laquoМАГКОМraquo по основ- ному и резервному стыкам)

bull токах на выходах бФНеоднократные попытки восстановле-

ния работоспособности КУНС в штатном режиме к успеху не привели На рис 2 показана трасса полета МКА laquoАИСТraquo (RS-43as) в момент времени соответ-ствующий началу возникновения нештат-ной ситуации а также наложенная схема бразильской магнитной аномалии Как можно заметить КА находясь на теневом участке орбиты прошел по самой грани-це магнитной аномалии однако когда на этом же витке аппарат вошел в зону радиовидимости приемного пункта расположенного в Самаре КУНС уже находилась в режиме ограниченной функциональности Последующий анализ ТМИ показал что во время происше-ствия НА КА была отключена а обес- печивающая аппаратура работала штатно

Рис 2 Местоположение МКА laquoАИСТraquo (RS-43as) во время пролета над Бразильской магнитной аномалией 24072014 г

75 1(24)2019 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

ОСНОвНыЕ прОЕКТНыЕ ХАрАКТЕрИСТИКИ И рЕзуЛьТАТы эКСпЛуАТАцИИ

Для анализа состояния МКА laquoАИСТraquo остались доступны следующие теле-метрические параметры температура термоплат в месте установки Аб и бло-ка радиоканалов по цифровым темпера-турным датчикам температуры блоков КУНС а также ТМИ об установленных на борту режимах управления Тем не ме-нее связь с аппаратом не прекращалась она велась в дежурном режиме

Отметим особо что 03082016 г на сеансе связи с аппаратом в 11 ч 37 мин ДМВ телеметрия показала что более чем через два года он подал признаки восстановления штатной работы После неоднократных проверок работоспособ-ности МКА laquoАИСТraquo RS-43as НКУ Самар-ского университета и ЦПОИ laquoСамараraquo на борт аппарата были заложены коман-ды включения НА laquoМЕТЕОРraquo Получена информация о ее штатной работе в режи-ме регистрации микрометеороидов Разработана программа исследований НА laquoМАГКОМraquo Работа с МКА laquoАИСТraquo RS-43as продолжается в штатном режиме

Проведение научных исследований с помощью НА laquoМАГКОМraquo В ходе лет-ных испытаний и эксплуатации МКА laquoАИСТraquo RS-43as был проведен ряд науч-ных исследований

bull анализ данных измерений магнит- ного поля Земли (МПЗ)

bull реконструкция вращательного дви-жения спутника по данным магнитных измерений

bull исследование динамики вращения малых космических аппаратов

bull исследование возможностей аппара-туры laquoМАГКОМraquo в режиме компенсации микроускорений

bull работоспособность НА laquoМЕТЕОРraquoРаботы с НА МКА laquoАИСТraquo RS-43as

были начаты с определения возможно-стей НА laquoМАГКОМraquo в режиме измере- ния МПЗ

За период летных испытаний МКА laquoАИСТraquo RS-43as в 2013 г НА laquoМАГКОМraquo включалась в режиме laquoИзмерения векто-ра магнитной индукцииraquo не менее семи раз Результаты измерений были полу-чены от двух бортовых магнитометров Построены зависимости изменения во времени компонентов и модуля вектора магнитной индукции B

е (B

еX B

еY B

еZ)

примеры которых за 27042013 г и 20062013 г приведены ниже на рис 3 4

Исследование динамики вращения МКА проводилось с использованием методики

реконструкции углового движения МКА по данным измерений МПЗ Она была апробирована при обработке измерений НА laquoГРАВИТОНraquo полученных в полете КА laquoбИОН-Мraquo 1 [10] Основные положения методики определения угло-вых параметров движения и результаты обработки данных полученные при ра-боте НА laquoМАГКОМraquo в орбитальном полете приведены в препринте [11] Основной задачей НА laquoМАГКОМraquo явля-ется компенсация возмущений внешнего характера путем снижения угловой ско-рости вращения МКА Для компенсации микроускорений в аппаратуре laquoМАГКОМraquo реализован релейный закон управления Режим работы НА laquoМАГКОМraquo laquoКом-пенсация микроускоренийraquo на этапе летных испытаний МКА включался два раза первое включение mdash 02052013 г второе включение mdash 07052013 г Сниже-ние микроускорений на борту МКА обес-печивается системой электромагнитов которая входит в состав НА и стабили- зирует угловую скорость вращения

Первое включение НА laquoМАГКОМraquo в режиме laquoКомпенсация микроускоренийraquo обеспечило снижение угловой скорости вращения с 25 до 025 degc на интервале времени работы аппаратуры до 4 000 с Процесс изменения динамики вращения МКА при первом включении иллюстри- руется рис 5

Проведение научных исследований с помощью НА laquoМЕТЕОРraquo На аппарате laquoАИСТraquo RS-43as в период летных испы-таний осуществлялась только проверка работоспособности НА laquoМЕТЕОРraquo mdash в ходе эксплуатации МКА до 24072014 г осуществлялась регистрация сигналов дат- чиков высокоскоростных пылевых час-тиц было зарегистрировано ~10 попада-ний микрометеороидов в корпус МКА Производился сбор данных об электриза-ции поверхности аппарата С 03082016 г после восстановления работоспособнос-ти аппарата НА laquoМЕТЕОРraquo включается на время не менее двух часов ежесуточно ведется накопление научных данных

При обработке результатов измерения зафиксировано достаточно большое (более 90) количество случаев запуска цикла записи регистрации микрометеороидов по шумовым или помеховым сигналам соот-ветствующих предположительно микро- разрядным процессам на поверхности МКА или моментам включения приемо-передаю-щих силовых блоков КУНС

76 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ 1(24)2019

Кирилин АН Ахметов рН Ткаченко СИ Стратилатов Нр Салмин вв и др

Рис 3 Измерения вектора магнитной индукции 27042013 г

77 1(24)2019 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

ОСНОвНыЕ прОЕКТНыЕ ХАрАКТЕрИСТИКИ И рЕзуЛьТАТы эКСпЛуАТАцИИ

Рис 4 Измерения вектора магнитной индукции 20062013 г

78 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ 1(24)2019

Кирилин АН Ахметов рН Ткаченко СИ Стратилатов Нр Салмин вв и др

результаты работы проведение научных исследований опытного образца мка laquoаиСтraquo RS-41at

Летные испытания Летные испы-тания опытного образца МКА laquoАИСТraquo RS-41at проводились по программе ЛКИ МКА laquoАИСТraquo RS-43as 01032014 г опыт-ный образец МКА laquoАИСТraquo (RS-41at) прошел программу летных испытаний без замечаний и был передан в штатную эксплуатацию

Сеансы связи в период летных испы-таний проводились на всех laquoвидимыхraquo витках полета

В процессе проведения эксперимен-та по компенсации микроускорений НА laquoМАГКОМraquo отработала штатно Это нега- тивно сказалось на качестве проводи-мых сеансов связи стали наблюдаться падения мощности поступающего на Зем-лю сигнала приблизительно каждые 10ndash15 с за счет влияния провалов в квази- изотропной диаграмме направленности бортовых антенн Но в свою очередь интенсивное вращение МКА laquoАИСТraquo позволило снизить тепловую нагрузку на отдельные панели аппарата равно-мерно распределив избытки тепловых потоков по остальным частям МКА

В процессе летных испытаний проведеноbull 127 сеансов связиbull 8 закладок временнх программbull 127 съемов ТМИ характеризующей

состояние блоков и систем

bull 127 сверок времениbull 26 съемов ТМИ научной аппаратурыbull 5 закладок временнх программ для

научной аппаратурыbull 24 включения НАП по 15 минФункциональные задачи управления

полетом МКА решаемые средствами на-земного и бортового комплексов управ-ления были выполнены полностью Задачи летных испытаний МКА laquoАИСТraquo RS-41at в объеме предусмотренном их программой выполнены бортовые си-стемы МКА обеспечили решение задач управления баллистико-навигационного обеспечения контроля функционирования бА МКА и НА Подтверждено штатное функционирование бА МКА в условиях комплексного воздействия внешних фак-торов Получены новые научные данные НА laquoМАГКОМraquo и laquoМЕТЕОРraquo В ходе летных испытаний МКА laquoАИСТraquo RS-41as аварийных и экстремальных ситуаций в работе бА не отмечено

Эксплуатация МКА laquoАИСТraquo RS-41at За период эксплуатации МКА laquoАИСТraquo RS-41at до 15062018 г аварийных и экс-тремальных ситуаций в работе бА не от-мечено Неоднократно фиксировались сбои НАП а также отключение питания НА вследствие разрядки Аб до минимально допустимого уровня за время суще-ственно меньшее заданного Это явление может быть объяснено изначально мень-шим на 10ndash15 значением коэффици- ента энергосъема солнечных батарей и их

Рис 5 Изменение модуля угловой скорости вращения МКА laquoАИСТraquo в режиме компенсации микроускорений

Примечание Дата и время включения 02052013 г 01 ч 14 мин 07 с

79 1(24)2019 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

ОСНОвНыЕ прОЕКТНыЕ ХАрАКТЕрИСТИКИ И рЕзуЛьТАТы эКСпЛуАТАцИИ

ускоренной деградацией (использует-ся технологическое изделие) Введено ограничение на длительность включения НА до двух часов непрерывной работы Аппарат в целом выполняет заданные целевые функции далеко за пределами гарантийного срока Ведется накопле-ние и первичная обработка ТМИ о рабо- те всех компонентов КУНС дан-ных НА laquoМЕТЕОРraquo и магнитометров НА laquoМАГКОМraquo

Работа НА laquoМАГКОМraquo На началь-ном этапе эксплуатации аппарата по данным измерений параметров МПЗ научной аппаратурой laquoМАГКОМraquo спе-циалисты Института прикладной меха- ники имени МВ Келдыша проанализи-ровали динамику вращения МКА [12] На обработанных отрезках времени вра-щательное движение этого спутника представляет собой слабо возмущенное движение ЭйлераndashПуансо при кото-ром влияние магнитного момента про-является специфическим образом Это влияние усредняется по указанному движению так что эффективный ди-польный момент спутника оказыва-ется направленным вдоль вектора его кинетического момента в движении относительно центра масс Кроме того кинетический момент и эффективный дипольный момент на интервале об-работки данных измерений меняются мало Принятая для проведения анали-за динамики вращения МКА методика обработки данных позволила получить надежные реконструкции Анализ про-веденных измерений и результатов рас-четов [12] показал что движения спут-ников заметно отличаются хотя все реконструированные движения близки к движению ЭйлераndashПуансо Отличие состоит в том что движения опытного образца близки вращению вокруг его оси минимального момента инерции а движение летного образца происходит вокруг максимального момента инерции

Работа НА laquoМЕТЕОРraquo На аппарате laquoАИСТraquo RS-41at начаты комплексные исследования космического пространст-ва с использованием НА laquoМЕТЕОРraquo Исследуется процесс электризации МКА на различных участках орбиты вклю-чая приполярные Образец телеметриче-ского кадра регистрации процесса элек-тризации датчиками МТ3 МТ4 МТ5 расположенными на панели +Х пред- ставлен на рис 6

На рис 7 приведены результаты изме-рений многопараметрическим датчиком НА laquoМЕТЕОРraquo зависимости от времени освещенности температуры и потенциала поверхности (сверху вниз)

Видна корреляция пиков освещенно-сти с уменьшением модуля потенциала поверхности что объясняется фото-электрическим эффектом Отставание температурных пиков связано с инер-ционностью полупроводниковых дат-чиков температуры и процесса нагре- ва поверхности

Для исследований процесса электри-зации поверхности работающих дли-тельное время на орбите МКА была разработана его физико-математическая модель [13] Для построения математи-ческой модели электризации КА выбран метод интегральных уравнений [14] На основе методики разработанной в Институте космического приборостро-ения Самарского университета с учетом радиуса Дебая и экранирования распре-деления зарядов поверхности плазмой был рассчитан потенциал поверхно-стей МКА laquoАИСТraquo RS-43as и laquoАИСТraquo RS-41at Экспериментальные и теорети-ческие результаты имеют высокую сте-пень соответствия что подтверждает адекватность выбранной физико-матема- тической модели

Освещенность определяется как коэф- фициент k передаваемый цифровым кодом от 0 до 255 где 0 mdash это отсут-ствие освещения а 255 mdash максималь- ная засветка

В целом результаты космического эксперимента имеют приемлемое совпа-дение с результатами моделирования

Рис 6 Регистрация процесса электризации МКА laquoАИСТraquo RS-41at

80 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ 1(24)2019

Кирилин АН Ахметов рН Ткаченко СИ Стратилатов Нр Салмин вв и др

что подтверждает адекватность предло-женной физико-математической модели Учтено влияние характеристик окружа-ющей плазмы на собственную емкость аппарата путем введения в уравнение пространственного распределения потен- циала выражения для радиуса Дебая Получена зависимость потенциала поверх-ности КА от его емкости относительно окружающей плазмы

Данные НА laquoМЕТЕОРraquo о соударениях с микрочастицами приведены в табл 2

работа обеспечивающих систем космической платформы мка серии laquoаиСтraquo

Одной из важнейших составляю-щих эксплуатации МКА серии laquoАИСТraquo является определение функциональных возможностей и живучести маломассо-габаритной (до 50 кг) космической плат-формы совершающей неориентированный полет однако имеющей средства для стабилизации вращательного движения вокруг центра масс С учетом того что КУНС является разработкой ООО laquoНаучно- исследовательская лаборатория аэрокос- мической техники ДОСААФraquo (г Калуга) и отдельно тестируется этой организа-цией (существенных замечаний к КУНС за весь период эксплуатации нет) основ-ное внимание разработчиков аппарата было сосредоточено на оценке работо-способности системы обеспечения тепло- вого режима (СОТР) и системы электро-питания (СЭП) платформы Длительное наблюдение за СОТР и СЭП двух МКА работающих на различных орби-тах анализ суточных (15 витков) измере-ний температур поверхностей аппаратов в различные периоды времени привел к следующим выводам

Дата

датчикаЭнергия

частицы Дж

Скорость частицы

кмс

15012014 г 3 2810ndash7 50

26012014 г 6 110ndash7 28

30012014 г 5 410ndash6 100

30012014 г 3 2510ndash7 15

09022014 г 4 6310ndash8 72

23022014 г 3 2410ndash6 120

19042014 г 2 2510ndash7 22

16052014 г 6 210ndash8 44

02032014 г 5 5510ndash6 151

11042014 г 3 410ndash7 46

21072014 г 2 110ndash6 131

12102014 г 5 1410ndash6 82

10012015 г 1 1110ndash6 91

12022015 г 4 210ndash6 127

10032015 г 2 110ndash8 24

Таблица 2

данные научной аппаратуры laquoметеорraquo о соударениях с микрочастицами

Рис 7 Результаты измерений многопараметриче-ским датчиком научной аппаратуры laquoМЕТЕОРraquo МКА laquoАИСТraquo RS-43at от 14102014 г a mdash освещенность б mdash температура в mdash потенциал поверхности

81 1(24)2019 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

ОСНОвНыЕ прОЕКТНыЕ ХАрАКТЕрИСТИКИ И рЕзуЛьТАТы эКСпЛуАТАцИИ

bull температура поверхностей по всем граням обоих МКА практически не зави- сит от включения НА

bull при угловых скоростях вращения аппаратов в пределах 025hellip10 degс средняя температура поверхностей остается прак-тически неизменной

bull анализ изменения температур бА и граней аппаратов в течение всего полета свидетельствует о следующем

ndash при отсутствии регулярных вклю-чений НА температура бортовой обеспе-чивающей аппаратуры снижается однако не уходит в минусовой диапазон

ndash максимальные температуры бА МКА RS-43as на ~10 degС ниже максимальных температур бА МКА RS-41at в связи с наличием на орбите последнего су- щественно бльших по длительности постоянно-солнечных участков

ndash для обоих аппаратов даже при выключенной НА тепла сохраняемого сотовыми панелями с тепловыми труба-ми и выделяемого обеспечивающей бА достаточно для поддержания внутри кор-пуса МКА положительных температур без задействования пленочных нагревате-лей СОТР

ndash температура на гранях аппаратов на постоянно-солнечных участках орбит не отличается более чем на 10 degС ощу-тимо влияние динамики вращения МКА вокруг центра масс однако его степень требует дополнительного изучения и ана-лиза в ходе эксплуатации аппаратов

ndash по мере эксплуатации аппаратов тем-пература бА на постоянно-солнечных участках орбит повышается от участка к участку на 1ndash3 degС что свидетельствует об ухудшении теплоотдачи за счет сни- жения отражательной способности поверх-ностей аппарата

Исследования работоспособности СОТР и СЭП обоих аппаратов продолжаются Полученные данные могут быть исполь-зованы при проектировании новых уни-фицированных маломассогабаритных кос- мических платформ

выводы

Пятилетняя работа двух однотипных МКА на орбите постоянная регистрация и обработка телеметрической информации позволили впервые произвести углублен-ный анализ живучести унифицированных маломассогабаритных космических плат-форм МКА серии laquoАИСТraquo сформировать

перечень возможных отказов бА разра-ботать алгоритмы повышения живучести МКА рассматриваемого типа сформу-лировать рекомендации по повышению живучести для вновь разрабатываемых МКА научно-образовательного и опытно-технологического назначений

В результате работы над созданием и по эксплуатации МКА серии laquoАИСТraquo выполнено 44 дипломных проекта защи-щены 21 магистерская 8 кандидатских диссертаций опубликовано более 35 ста- тей в рецензируемых журналах

Эта статья посвящается памяти нашего коллеги дтн профессора Сергея Ивановича Ткаченко координатора про-екта laquoАИСТraquo отдавшего более 40 лет созданию и экспериментальной отработке многих классов космических аппаратов

Список литературы

1 Садовничий ВА Панасюк МИ Бобровников СЮ Веденькин НН и др Первые результаты исследования космичес- кой среды на спутнике УниверситетскийndashТатьяна Космические исследования 2007 Т 45 4 С 291ndash305

2 Садовничий ВА Панасюк МИ Яшин ИВ и др Исследования космиче-ской среды на микроспутниках Универ-ситетскийndashТатьяна и Университетскийndash Татьяна-2 Астрономический вестник 2011 Т 45 1 С 5ndash31

3 Кремез ГВ Сахно ИВ Ткачев ЕА Фатеев ВФ Учебно-исследовательский малый космический аппарат laquoМожаец-4raquo десять лет на орбите Труды Военно- космической академии имени АФ Мо- жайского 2013 640 С 112ndash118

4 Майорова ВИ Зеленцов ВВ Кос-мический инновационный научно-образо-вательный проект laquoКосмический аппарат laquoбауманецraquo особенности реализации Актуальные проблемы российской кос-монавтики Тезисы XXX научных чтений по космонавтике М Комиссия РАН по разработке научного наследия пионе-ров освоения космического пространства 2006 С 306ndash308

5 Майорова ВИ Научно-образова-тельная космическая микроплатформа бауманец-2 Тезисы докладов Второй международной научно-практической кон-ференции М МГТУ имени НЭ баумана 2016 С 54ndash55

6 Зимин ИИ Валов МВ Яковлев АВ Галочкин СА Малый космический аппарат

82 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ 1(24)2019

Кирилин АН Ахметов рН Ткаченко СИ Стратилатов Нр Салмин вв и др

laquoМихаил Решетневraquo Результаты работы Электронный журнал laquoТруды МАИraquo 65 Режим доступа httpwwwmairuuploadib lock03d03d30644dbfb2345b900cc87ec8ad158pdf (дата обращения 20042017 г)

7 Ткаченко СИ Салмин ВВ Сем- кин НД Куренков ВИ Абрашкин ВИ Прохоров АГ Ткаченко ИС Петрухина КВ Проектный облик и основные характе-ристики малого космического аппарата СГАУ ndash ГНПРКЦ laquoЦСКб-Прогрессraquo Вестник СГАУ 2010 2 С 154ndash165

8 Kirilin AN Shakhmatov EV Soifer VA Akhmetov RN Tkachenko SI Prokofev AB Salmin VV Stratilatov NR Semkin ND Abrashkin VI Tkachenko IS Safronov SL Zheleznov YuE Small satellites laquoAISTraquo constellation mdash design construction and program of scientiic and technological experiments Procedia Engineering 2015 V 104 P 43ndash49 DOI 101016jproeng 201504095

9 Абрашкин ВИ Воронов КЕ Пия- ков АВ Пузин ЮЯ Сазонов ВВ Сем-кин НД Филиппов АС Чебуков СЮ Определение вращательного движения спутника laquoАИСТraquo по данным бортовых измерений магнитного поля Земли Препринты ИПМ им МВ Келдыша 2014 17 38 с

10 Абрашкин ВИ Воронов КЕ Пия- ков АВ Пузин ЮЯ Сазонов ВВ Сем-кин НД Филиппов АС Чебуков СЮ

Определение движения спутника laquoбион М-1raquo средствами аппаратуры ГРАВИТОН Препринты ИПМ им МВ Келдыша 2014 2 44 с

11 Абрашкин ВИ Воронов КЕ Рекон-струкция неуправляемого вращательно-го движения малого спутника laquoАИСТraquo Научные и технологические эксперимен-ты на автоматических космических аппа-ратах и малых спутниках Тезисы докладов Третьей международной конференции laquoНаучные и технологические эксперимен-ты на автоматических космических аппа- ратах и малых спутникахraquo Самара Изд-во СНЦ РАН 2014 С 177ndash180

12 Абрашкин ВИ Воронов КЕ Пия-ков АВ Пузин ЮЯ Сазонов ВВ Сем- кин НД Филиппов АС Чебуков СЮ Неуправляемое вращательное движение малого спутника laquoАистraquo Космические исследования 2015 Т 53 5 С 395ndash408

13 Семкин НД Брагин ВВ Пия- ков АВ Телегин АМ Рязанов ДМ Мат-виец МГ Электролизация поверхности низкоорбитального малого космического аппарата laquoАИСТraquo Вестник СГАУ 2015 Т 14 1 С 46ndash57

14 Новиков ЛС Милеев ВН Крупни-ков КК Маклецов АА Электризация кос-мических аппаратов в магнитосферной плазме В кн Модель космоса В 2-х т М КДУ 2007 Т 2 С 236ndash275Статья поступила в редакцию 28092018 г

reference

1 Sadovnichiy VA Panasyuk MI Bobrovnikov SYu Vedenrsquokin NN etc Pervye rezulrsquotaty issledovaniya kosmicheskoy sredy na sputnike UniversitetskiyndashTatrsquoyana [The first results of a study of the space environment on the Universitet-Tatiana satellite] Kosmicheskie issledovaniya 2007 vol 45 no 4 pp 291ndash305

2 Sadovnichiy VA Panasyuk MI Yashin IV etc Issledovaniya kosmicheskoy sredy na mikrosputnikakh UniversitetskiyndashTatrsquoyana i UniversitetskiyndashTatrsquoyana-2 [Studies of the space environment on microsatellites UniversitetskiyndashTatyana and UniversitetskyndashTatyana-2] Astronomicheskiy vestnik 2011 vol 45 no 1 pp 5ndash31

3 Kremez GV Sakhno IV Tkachev EA Fateev VF Uchebno-issledovatelrsquoskiy malyy kosmicheskiy apparat laquoMozhaets-4raquo desyatrsquo let na orbite [Educational and research small space vehicle Mozhaets-4 ten years in orbit] Trudy Voenno-kosmicheskoy akademii imeni AF Mozhayskogo 2013 no 640 pp 112ndash118

4 Mayorova VI Zelentsov VV Kosmicheskiy innovatsionnyy nauchno-obrazovatelrsquonyy proekt laquoKosmicheskiy apparat laquoBaumanetsraquo osobennosti realizatsii Aktualrsquonye problemy rossiyskoy kosmonavtiki Tezisy XXX nauchnykh chteniy po kosmonavtike [Space innovative scientific and educational project laquoSpacecraft laquobaumanetsraquo features of realization Actual problems of Russian cosmonautics] Moscow Commission of the Russian Academy of Sciences on the development of the scientific legacy of pioneers of space exploration publ 2006 Pp 306ndash308

83 1(24)2019 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

ОСНОвНыЕ прОЕКТНыЕ ХАрАКТЕрИСТИКИ И рЕзуЛьТАТы эКСпЛуАТАцИИ

5 Mayorova VI Nauchno-obrazovatelrsquonaya kosmicheskaya mikroplatforma Baumanets-2 [Scientific-educational space microplatform baumanets-2] Tezisy dokladov Vtoroy mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii Moscow MGTU imeni NE Baumana publ 2016 Pp 54ndash55

6 Zimin II Valov MV Yakovlev AV Galochkin SA Malyy kosmicheskiy apparat laquoMikhail Reshetnevraquo Rezulrsquotaty raboty [Small spacecraft laquoMikhail Reshetnevraquo Results of the work] Elektronnyy zhurnal laquoTrudy MAIraquo no 65 Available at httpwwwmairu uploadiblock03d03d30644dbfb2345b900cc87ec8ad158pdf (accessed 20042017)

7 Tkachenko SI Salmin VV Semkin ND Kurenkov VI Abrashkin VI Prokhorov AG Tkachenko IS Petrukhina KV Proektnyy oblik i osnovnye kharakteristiki malogo kosmicheskogo apparata SGAU ndash GNPRKTS laquoTSSKB-Progressraquo [The design and basic characteristics of a small spacecraft of SSAU ndash laquoTsSKb-Progressraquo] Vestnik SGAU 2010 no 2 pp 154ndash165

8 Kirilin AN Shakhmatov EV Soifer VA Akhmetov RN Tkachenko SI Prokofev AB Salmin VV Stratilatov NR Semkin ND Abrashkin VI Tkachenko IS Safronov SL Zheleznov YuE Small satellites laquoAISTraquo constellation mdash design construction and program of scientific and technological experiments Procedia Engineering 2015 vol 104 pp 43ndash49 DOI 101016jproeng 201504095

9 Abrashkin VI Voronov KE Piyakov AV Puzin YuYa Sazonov VV Semkin ND Filippov AS Chebukov SYu Opredelenie vrashchatelrsquonogo dvizheniya sputnika laquoAISTraquo po dannym bortovykh izmereniy magnitnogo polya Zemli [Determination of the rotational motion of the satellite laquoAISTraquo according to the onboard measurements of the Earthrsquos magnetic field] Preprinty IPM im MV Keldysha 2014 no 17 38 p

10 Abrashkin VI Voronov KE Piyakov AV Puzin YuYa Sazonov VV Semkin ND Filippov AS Chebukov SYu Opredelenie dvizheniya sputnika laquoBion M-1raquo sredstvami apparatury GRAVITON [Determination of the motion of the laquobion M-1raquo satellite by means of GRAVITON equipment] Preprinty IPM im MV Keldysha 2014 no 2 44 p

11 Abrashkin VI Voronov KE Rekonstruktsiya neupravlyaemogo vrashchatelrsquonogo dvizheniya malogo sputnika laquoAISTraquo Tezisy dokladov Tretrsquoey mezhdunarodnoy konferentsii laquoNauchnye i tekhnologicheskie eksperimenty na avtomaticheskikh kosmicheskikh apparatakh i malykh sputnikakhraquo [Reconstruction of uncontrolled rotational motion of a small satellite laquoAISTraquo Scientiic and technological experiments on automatic spacecraft and small satellites] Samara SNTS RAN publ 2014 pp 177ndash180

12 Abrashkin VI Voronov KE Piyakov AV Puzin YuYa Sazonov VV Semkin ND Filippov AS Chebukov SYu Neupravlyaemoe vrashchatelrsquonoe dvizhenie malogo sputnika laquoAistraquo [Uncontrollable rotational motion of the small satellite AIST] Kosmicheskie issledovaniya 2015 vol 53 no 5 pp 395ndash408

13 Semkin ND Bragin VV Piyakov AV Telegin AM Ryazanov DM Matviets MG Elektrolizatsiya poverkhnosti nizkoorbitalrsquonogo malogo kosmicheskogo apparata laquoAISTraquo [Electrification of the surface of the low-orbit small spacecraft laquoAISTraquo] Vestnik SGAU 2015 vol 14 no 1 pp 46ndash57

14 Novikov LS Mileev VN Krupnikov KK Makletsov AA Elektrizatsiya kosmicheskikh apparatov v magnitosfernoy plazme Modelrsquo kosmosa V 2 t [Electrification of space vehicles in the magnetospheric plasma In 2 vol] Moscow KDU publ 2007 Vol 2 pp 236ndash275

Page 7: УДК 629.783.058.5 оСновные Проектные характериСтики ... · 2020. 8. 5. · Салмин в.в. 1, воронов к.е. , абрашкин в.и.2,

74 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ 1(24)2019

Кирилин АН Ахметов рН Ткаченко СИ Стратилатов Нр Салмин вв и др

бортовые системы МКА обеспечили решение задач управления баллистико- навигационного обеспечения контроль функционирования бА МКА и НА бор-товая обеспечивающая аппаратура дала возможность выполнения программы по-лета Имевшие место замечания к рабо-те бортовых систем не повлияли на ре-зультаты выполнения программы полета Получены новые научные данные по НА laquoМАГКОМraquo и laquoМЕТЕОРraquo

С 2104 по 21052013 г МКА laquoАИСТraquo (RS-43as) прошел летные испытания без замечаний и был передан в штатную эксплуатацию

В ходе летных испытаний аппарата введен в эксплуатацию НКУ ДОКА-Н позволяющий осуществлять управление МКА с аппаратурой ДОКА-б в качестве центрального управляющего звена

В ходе летных испытаний МКА laquoАИСТraquo RS-43as аварийных и экстремальных ситуаций в работе бА не отмечено

Эксплуатация МКА laquoАИСТraquo RS-43as Временное снижение работоспособнос-ти МКА Штатная эксплуатация МКА laquoАИСТraquo RS-43as при полной работоспо-собности аппарата продолжалась с момента его отделения от базового КА 21042013 г до 24072014 г В 01 ч 43 мин 27 с по ДМВ 24072014 г с координатами 1634deg ю ш и 12214deg в д при пролете над бразильской магнитной аномалией КУНС ДОКА-276 утратила возможность реализации команд включения НА предположительно из-за

воздействия тяжело заряженных частиц космического происхождения Об этом свидетельствовало отсутствие в принятой ТМИ данных о следующих энергетичес- ких параметрах

bull напряжении бортовой сетиbull суммарном токе потребленияbull суммарном токе на выходе батареи

фотоэлектрическойbull токах потребления блоков КУНС

(ток потребления приемников передат-чика 1 передатчика 2 ток потребления НАП генератора бортового времени ток потребления НА laquoМАГКОМraquo по основ- ному и резервному стыкам)

bull токах на выходах бФНеоднократные попытки восстановле-

ния работоспособности КУНС в штатном режиме к успеху не привели На рис 2 показана трасса полета МКА laquoАИСТraquo (RS-43as) в момент времени соответ-ствующий началу возникновения нештат-ной ситуации а также наложенная схема бразильской магнитной аномалии Как можно заметить КА находясь на теневом участке орбиты прошел по самой грани-це магнитной аномалии однако когда на этом же витке аппарат вошел в зону радиовидимости приемного пункта расположенного в Самаре КУНС уже находилась в режиме ограниченной функциональности Последующий анализ ТМИ показал что во время происше-ствия НА КА была отключена а обес- печивающая аппаратура работала штатно

Рис 2 Местоположение МКА laquoАИСТraquo (RS-43as) во время пролета над Бразильской магнитной аномалией 24072014 г

75 1(24)2019 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

ОСНОвНыЕ прОЕКТНыЕ ХАрАКТЕрИСТИКИ И рЕзуЛьТАТы эКСпЛуАТАцИИ

Для анализа состояния МКА laquoАИСТraquo остались доступны следующие теле-метрические параметры температура термоплат в месте установки Аб и бло-ка радиоканалов по цифровым темпера-турным датчикам температуры блоков КУНС а также ТМИ об установленных на борту режимах управления Тем не ме-нее связь с аппаратом не прекращалась она велась в дежурном режиме

Отметим особо что 03082016 г на сеансе связи с аппаратом в 11 ч 37 мин ДМВ телеметрия показала что более чем через два года он подал признаки восстановления штатной работы После неоднократных проверок работоспособ-ности МКА laquoАИСТraquo RS-43as НКУ Самар-ского университета и ЦПОИ laquoСамараraquo на борт аппарата были заложены коман-ды включения НА laquoМЕТЕОРraquo Получена информация о ее штатной работе в режи-ме регистрации микрометеороидов Разработана программа исследований НА laquoМАГКОМraquo Работа с МКА laquoАИСТraquo RS-43as продолжается в штатном режиме

Проведение научных исследований с помощью НА laquoМАГКОМraquo В ходе лет-ных испытаний и эксплуатации МКА laquoАИСТraquo RS-43as был проведен ряд науч-ных исследований

bull анализ данных измерений магнит- ного поля Земли (МПЗ)

bull реконструкция вращательного дви-жения спутника по данным магнитных измерений

bull исследование динамики вращения малых космических аппаратов

bull исследование возможностей аппара-туры laquoМАГКОМraquo в режиме компенсации микроускорений

bull работоспособность НА laquoМЕТЕОРraquoРаботы с НА МКА laquoАИСТraquo RS-43as

были начаты с определения возможно-стей НА laquoМАГКОМraquo в режиме измере- ния МПЗ

За период летных испытаний МКА laquoАИСТraquo RS-43as в 2013 г НА laquoМАГКОМraquo включалась в режиме laquoИзмерения векто-ра магнитной индукцииraquo не менее семи раз Результаты измерений были полу-чены от двух бортовых магнитометров Построены зависимости изменения во времени компонентов и модуля вектора магнитной индукции B

е (B

еX B

еY B

еZ)

примеры которых за 27042013 г и 20062013 г приведены ниже на рис 3 4

Исследование динамики вращения МКА проводилось с использованием методики

реконструкции углового движения МКА по данным измерений МПЗ Она была апробирована при обработке измерений НА laquoГРАВИТОНraquo полученных в полете КА laquoбИОН-Мraquo 1 [10] Основные положения методики определения угло-вых параметров движения и результаты обработки данных полученные при ра-боте НА laquoМАГКОМraquo в орбитальном полете приведены в препринте [11] Основной задачей НА laquoМАГКОМraquo явля-ется компенсация возмущений внешнего характера путем снижения угловой ско-рости вращения МКА Для компенсации микроускорений в аппаратуре laquoМАГКОМraquo реализован релейный закон управления Режим работы НА laquoМАГКОМraquo laquoКом-пенсация микроускоренийraquo на этапе летных испытаний МКА включался два раза первое включение mdash 02052013 г второе включение mdash 07052013 г Сниже-ние микроускорений на борту МКА обес-печивается системой электромагнитов которая входит в состав НА и стабили- зирует угловую скорость вращения

Первое включение НА laquoМАГКОМraquo в режиме laquoКомпенсация микроускоренийraquo обеспечило снижение угловой скорости вращения с 25 до 025 degc на интервале времени работы аппаратуры до 4 000 с Процесс изменения динамики вращения МКА при первом включении иллюстри- руется рис 5

Проведение научных исследований с помощью НА laquoМЕТЕОРraquo На аппарате laquoАИСТraquo RS-43as в период летных испы-таний осуществлялась только проверка работоспособности НА laquoМЕТЕОРraquo mdash в ходе эксплуатации МКА до 24072014 г осуществлялась регистрация сигналов дат- чиков высокоскоростных пылевых час-тиц было зарегистрировано ~10 попада-ний микрометеороидов в корпус МКА Производился сбор данных об электриза-ции поверхности аппарата С 03082016 г после восстановления работоспособнос-ти аппарата НА laquoМЕТЕОРraquo включается на время не менее двух часов ежесуточно ведется накопление научных данных

При обработке результатов измерения зафиксировано достаточно большое (более 90) количество случаев запуска цикла записи регистрации микрометеороидов по шумовым или помеховым сигналам соот-ветствующих предположительно микро- разрядным процессам на поверхности МКА или моментам включения приемо-передаю-щих силовых блоков КУНС

76 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ 1(24)2019

Кирилин АН Ахметов рН Ткаченко СИ Стратилатов Нр Салмин вв и др

Рис 3 Измерения вектора магнитной индукции 27042013 г

77 1(24)2019 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

ОСНОвНыЕ прОЕКТНыЕ ХАрАКТЕрИСТИКИ И рЕзуЛьТАТы эКСпЛуАТАцИИ

Рис 4 Измерения вектора магнитной индукции 20062013 г

78 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ 1(24)2019

Кирилин АН Ахметов рН Ткаченко СИ Стратилатов Нр Салмин вв и др

результаты работы проведение научных исследований опытного образца мка laquoаиСтraquo RS-41at

Летные испытания Летные испы-тания опытного образца МКА laquoАИСТraquo RS-41at проводились по программе ЛКИ МКА laquoАИСТraquo RS-43as 01032014 г опыт-ный образец МКА laquoАИСТraquo (RS-41at) прошел программу летных испытаний без замечаний и был передан в штатную эксплуатацию

Сеансы связи в период летных испы-таний проводились на всех laquoвидимыхraquo витках полета

В процессе проведения эксперимен-та по компенсации микроускорений НА laquoМАГКОМraquo отработала штатно Это нега- тивно сказалось на качестве проводи-мых сеансов связи стали наблюдаться падения мощности поступающего на Зем-лю сигнала приблизительно каждые 10ndash15 с за счет влияния провалов в квази- изотропной диаграмме направленности бортовых антенн Но в свою очередь интенсивное вращение МКА laquoАИСТraquo позволило снизить тепловую нагрузку на отдельные панели аппарата равно-мерно распределив избытки тепловых потоков по остальным частям МКА

В процессе летных испытаний проведеноbull 127 сеансов связиbull 8 закладок временнх программbull 127 съемов ТМИ характеризующей

состояние блоков и систем

bull 127 сверок времениbull 26 съемов ТМИ научной аппаратурыbull 5 закладок временнх программ для

научной аппаратурыbull 24 включения НАП по 15 минФункциональные задачи управления

полетом МКА решаемые средствами на-земного и бортового комплексов управ-ления были выполнены полностью Задачи летных испытаний МКА laquoАИСТraquo RS-41at в объеме предусмотренном их программой выполнены бортовые си-стемы МКА обеспечили решение задач управления баллистико-навигационного обеспечения контроля функционирования бА МКА и НА Подтверждено штатное функционирование бА МКА в условиях комплексного воздействия внешних фак-торов Получены новые научные данные НА laquoМАГКОМraquo и laquoМЕТЕОРraquo В ходе летных испытаний МКА laquoАИСТraquo RS-41as аварийных и экстремальных ситуаций в работе бА не отмечено

Эксплуатация МКА laquoАИСТraquo RS-41at За период эксплуатации МКА laquoАИСТraquo RS-41at до 15062018 г аварийных и экс-тремальных ситуаций в работе бА не от-мечено Неоднократно фиксировались сбои НАП а также отключение питания НА вследствие разрядки Аб до минимально допустимого уровня за время суще-ственно меньшее заданного Это явление может быть объяснено изначально мень-шим на 10ndash15 значением коэффици- ента энергосъема солнечных батарей и их

Рис 5 Изменение модуля угловой скорости вращения МКА laquoАИСТraquo в режиме компенсации микроускорений

Примечание Дата и время включения 02052013 г 01 ч 14 мин 07 с

79 1(24)2019 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

ОСНОвНыЕ прОЕКТНыЕ ХАрАКТЕрИСТИКИ И рЕзуЛьТАТы эКСпЛуАТАцИИ

ускоренной деградацией (использует-ся технологическое изделие) Введено ограничение на длительность включения НА до двух часов непрерывной работы Аппарат в целом выполняет заданные целевые функции далеко за пределами гарантийного срока Ведется накопле-ние и первичная обработка ТМИ о рабо- те всех компонентов КУНС дан-ных НА laquoМЕТЕОРraquo и магнитометров НА laquoМАГКОМraquo

Работа НА laquoМАГКОМraquo На началь-ном этапе эксплуатации аппарата по данным измерений параметров МПЗ научной аппаратурой laquoМАГКОМraquo спе-циалисты Института прикладной меха- ники имени МВ Келдыша проанализи-ровали динамику вращения МКА [12] На обработанных отрезках времени вра-щательное движение этого спутника представляет собой слабо возмущенное движение ЭйлераndashПуансо при кото-ром влияние магнитного момента про-является специфическим образом Это влияние усредняется по указанному движению так что эффективный ди-польный момент спутника оказыва-ется направленным вдоль вектора его кинетического момента в движении относительно центра масс Кроме того кинетический момент и эффективный дипольный момент на интервале об-работки данных измерений меняются мало Принятая для проведения анали-за динамики вращения МКА методика обработки данных позволила получить надежные реконструкции Анализ про-веденных измерений и результатов рас-четов [12] показал что движения спут-ников заметно отличаются хотя все реконструированные движения близки к движению ЭйлераndashПуансо Отличие состоит в том что движения опытного образца близки вращению вокруг его оси минимального момента инерции а движение летного образца происходит вокруг максимального момента инерции

Работа НА laquoМЕТЕОРraquo На аппарате laquoАИСТraquo RS-41at начаты комплексные исследования космического пространст-ва с использованием НА laquoМЕТЕОРraquo Исследуется процесс электризации МКА на различных участках орбиты вклю-чая приполярные Образец телеметриче-ского кадра регистрации процесса элек-тризации датчиками МТ3 МТ4 МТ5 расположенными на панели +Х пред- ставлен на рис 6

На рис 7 приведены результаты изме-рений многопараметрическим датчиком НА laquoМЕТЕОРraquo зависимости от времени освещенности температуры и потенциала поверхности (сверху вниз)

Видна корреляция пиков освещенно-сти с уменьшением модуля потенциала поверхности что объясняется фото-электрическим эффектом Отставание температурных пиков связано с инер-ционностью полупроводниковых дат-чиков температуры и процесса нагре- ва поверхности

Для исследований процесса электри-зации поверхности работающих дли-тельное время на орбите МКА была разработана его физико-математическая модель [13] Для построения математи-ческой модели электризации КА выбран метод интегральных уравнений [14] На основе методики разработанной в Институте космического приборостро-ения Самарского университета с учетом радиуса Дебая и экранирования распре-деления зарядов поверхности плазмой был рассчитан потенциал поверхно-стей МКА laquoАИСТraquo RS-43as и laquoАИСТraquo RS-41at Экспериментальные и теорети-ческие результаты имеют высокую сте-пень соответствия что подтверждает адекватность выбранной физико-матема- тической модели

Освещенность определяется как коэф- фициент k передаваемый цифровым кодом от 0 до 255 где 0 mdash это отсут-ствие освещения а 255 mdash максималь- ная засветка

В целом результаты космического эксперимента имеют приемлемое совпа-дение с результатами моделирования

Рис 6 Регистрация процесса электризации МКА laquoАИСТraquo RS-41at

80 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ 1(24)2019

Кирилин АН Ахметов рН Ткаченко СИ Стратилатов Нр Салмин вв и др

что подтверждает адекватность предло-женной физико-математической модели Учтено влияние характеристик окружа-ющей плазмы на собственную емкость аппарата путем введения в уравнение пространственного распределения потен- циала выражения для радиуса Дебая Получена зависимость потенциала поверх-ности КА от его емкости относительно окружающей плазмы

Данные НА laquoМЕТЕОРraquo о соударениях с микрочастицами приведены в табл 2

работа обеспечивающих систем космической платформы мка серии laquoаиСтraquo

Одной из важнейших составляю-щих эксплуатации МКА серии laquoАИСТraquo является определение функциональных возможностей и живучести маломассо-габаритной (до 50 кг) космической плат-формы совершающей неориентированный полет однако имеющей средства для стабилизации вращательного движения вокруг центра масс С учетом того что КУНС является разработкой ООО laquoНаучно- исследовательская лаборатория аэрокос- мической техники ДОСААФraquo (г Калуга) и отдельно тестируется этой организа-цией (существенных замечаний к КУНС за весь период эксплуатации нет) основ-ное внимание разработчиков аппарата было сосредоточено на оценке работо-способности системы обеспечения тепло- вого режима (СОТР) и системы электро-питания (СЭП) платформы Длительное наблюдение за СОТР и СЭП двух МКА работающих на различных орби-тах анализ суточных (15 витков) измере-ний температур поверхностей аппаратов в различные периоды времени привел к следующим выводам

Дата

датчикаЭнергия

частицы Дж

Скорость частицы

кмс

15012014 г 3 2810ndash7 50

26012014 г 6 110ndash7 28

30012014 г 5 410ndash6 100

30012014 г 3 2510ndash7 15

09022014 г 4 6310ndash8 72

23022014 г 3 2410ndash6 120

19042014 г 2 2510ndash7 22

16052014 г 6 210ndash8 44

02032014 г 5 5510ndash6 151

11042014 г 3 410ndash7 46

21072014 г 2 110ndash6 131

12102014 г 5 1410ndash6 82

10012015 г 1 1110ndash6 91

12022015 г 4 210ndash6 127

10032015 г 2 110ndash8 24

Таблица 2

данные научной аппаратуры laquoметеорraquo о соударениях с микрочастицами

Рис 7 Результаты измерений многопараметриче-ским датчиком научной аппаратуры laquoМЕТЕОРraquo МКА laquoАИСТraquo RS-43at от 14102014 г a mdash освещенность б mdash температура в mdash потенциал поверхности

81 1(24)2019 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

ОСНОвНыЕ прОЕКТНыЕ ХАрАКТЕрИСТИКИ И рЕзуЛьТАТы эКСпЛуАТАцИИ

bull температура поверхностей по всем граням обоих МКА практически не зави- сит от включения НА

bull при угловых скоростях вращения аппаратов в пределах 025hellip10 degс средняя температура поверхностей остается прак-тически неизменной

bull анализ изменения температур бА и граней аппаратов в течение всего полета свидетельствует о следующем

ndash при отсутствии регулярных вклю-чений НА температура бортовой обеспе-чивающей аппаратуры снижается однако не уходит в минусовой диапазон

ndash максимальные температуры бА МКА RS-43as на ~10 degС ниже максимальных температур бА МКА RS-41at в связи с наличием на орбите последнего су- щественно бльших по длительности постоянно-солнечных участков

ndash для обоих аппаратов даже при выключенной НА тепла сохраняемого сотовыми панелями с тепловыми труба-ми и выделяемого обеспечивающей бА достаточно для поддержания внутри кор-пуса МКА положительных температур без задействования пленочных нагревате-лей СОТР

ndash температура на гранях аппаратов на постоянно-солнечных участках орбит не отличается более чем на 10 degС ощу-тимо влияние динамики вращения МКА вокруг центра масс однако его степень требует дополнительного изучения и ана-лиза в ходе эксплуатации аппаратов

ndash по мере эксплуатации аппаратов тем-пература бА на постоянно-солнечных участках орбит повышается от участка к участку на 1ndash3 degС что свидетельствует об ухудшении теплоотдачи за счет сни- жения отражательной способности поверх-ностей аппарата

Исследования работоспособности СОТР и СЭП обоих аппаратов продолжаются Полученные данные могут быть исполь-зованы при проектировании новых уни-фицированных маломассогабаритных кос- мических платформ

выводы

Пятилетняя работа двух однотипных МКА на орбите постоянная регистрация и обработка телеметрической информации позволили впервые произвести углублен-ный анализ живучести унифицированных маломассогабаритных космических плат-форм МКА серии laquoАИСТraquo сформировать

перечень возможных отказов бА разра-ботать алгоритмы повышения живучести МКА рассматриваемого типа сформу-лировать рекомендации по повышению живучести для вновь разрабатываемых МКА научно-образовательного и опытно-технологического назначений

В результате работы над созданием и по эксплуатации МКА серии laquoАИСТraquo выполнено 44 дипломных проекта защи-щены 21 магистерская 8 кандидатских диссертаций опубликовано более 35 ста- тей в рецензируемых журналах

Эта статья посвящается памяти нашего коллеги дтн профессора Сергея Ивановича Ткаченко координатора про-екта laquoАИСТraquo отдавшего более 40 лет созданию и экспериментальной отработке многих классов космических аппаратов

Список литературы

1 Садовничий ВА Панасюк МИ Бобровников СЮ Веденькин НН и др Первые результаты исследования космичес- кой среды на спутнике УниверситетскийndashТатьяна Космические исследования 2007 Т 45 4 С 291ndash305

2 Садовничий ВА Панасюк МИ Яшин ИВ и др Исследования космиче-ской среды на микроспутниках Универ-ситетскийndashТатьяна и Университетскийndash Татьяна-2 Астрономический вестник 2011 Т 45 1 С 5ndash31

3 Кремез ГВ Сахно ИВ Ткачев ЕА Фатеев ВФ Учебно-исследовательский малый космический аппарат laquoМожаец-4raquo десять лет на орбите Труды Военно- космической академии имени АФ Мо- жайского 2013 640 С 112ndash118

4 Майорова ВИ Зеленцов ВВ Кос-мический инновационный научно-образо-вательный проект laquoКосмический аппарат laquoбауманецraquo особенности реализации Актуальные проблемы российской кос-монавтики Тезисы XXX научных чтений по космонавтике М Комиссия РАН по разработке научного наследия пионе-ров освоения космического пространства 2006 С 306ndash308

5 Майорова ВИ Научно-образова-тельная космическая микроплатформа бауманец-2 Тезисы докладов Второй международной научно-практической кон-ференции М МГТУ имени НЭ баумана 2016 С 54ndash55

6 Зимин ИИ Валов МВ Яковлев АВ Галочкин СА Малый космический аппарат

82 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ 1(24)2019

Кирилин АН Ахметов рН Ткаченко СИ Стратилатов Нр Салмин вв и др

laquoМихаил Решетневraquo Результаты работы Электронный журнал laquoТруды МАИraquo 65 Режим доступа httpwwwmairuuploadib lock03d03d30644dbfb2345b900cc87ec8ad158pdf (дата обращения 20042017 г)

7 Ткаченко СИ Салмин ВВ Сем- кин НД Куренков ВИ Абрашкин ВИ Прохоров АГ Ткаченко ИС Петрухина КВ Проектный облик и основные характе-ристики малого космического аппарата СГАУ ndash ГНПРКЦ laquoЦСКб-Прогрессraquo Вестник СГАУ 2010 2 С 154ndash165

8 Kirilin AN Shakhmatov EV Soifer VA Akhmetov RN Tkachenko SI Prokofev AB Salmin VV Stratilatov NR Semkin ND Abrashkin VI Tkachenko IS Safronov SL Zheleznov YuE Small satellites laquoAISTraquo constellation mdash design construction and program of scientiic and technological experiments Procedia Engineering 2015 V 104 P 43ndash49 DOI 101016jproeng 201504095

9 Абрашкин ВИ Воронов КЕ Пия- ков АВ Пузин ЮЯ Сазонов ВВ Сем-кин НД Филиппов АС Чебуков СЮ Определение вращательного движения спутника laquoАИСТraquo по данным бортовых измерений магнитного поля Земли Препринты ИПМ им МВ Келдыша 2014 17 38 с

10 Абрашкин ВИ Воронов КЕ Пия- ков АВ Пузин ЮЯ Сазонов ВВ Сем-кин НД Филиппов АС Чебуков СЮ

Определение движения спутника laquoбион М-1raquo средствами аппаратуры ГРАВИТОН Препринты ИПМ им МВ Келдыша 2014 2 44 с

11 Абрашкин ВИ Воронов КЕ Рекон-струкция неуправляемого вращательно-го движения малого спутника laquoАИСТraquo Научные и технологические эксперимен-ты на автоматических космических аппа-ратах и малых спутниках Тезисы докладов Третьей международной конференции laquoНаучные и технологические эксперимен-ты на автоматических космических аппа- ратах и малых спутникахraquo Самара Изд-во СНЦ РАН 2014 С 177ndash180

12 Абрашкин ВИ Воронов КЕ Пия-ков АВ Пузин ЮЯ Сазонов ВВ Сем- кин НД Филиппов АС Чебуков СЮ Неуправляемое вращательное движение малого спутника laquoАистraquo Космические исследования 2015 Т 53 5 С 395ndash408

13 Семкин НД Брагин ВВ Пия- ков АВ Телегин АМ Рязанов ДМ Мат-виец МГ Электролизация поверхности низкоорбитального малого космического аппарата laquoАИСТraquo Вестник СГАУ 2015 Т 14 1 С 46ndash57

14 Новиков ЛС Милеев ВН Крупни-ков КК Маклецов АА Электризация кос-мических аппаратов в магнитосферной плазме В кн Модель космоса В 2-х т М КДУ 2007 Т 2 С 236ndash275Статья поступила в редакцию 28092018 г

reference

1 Sadovnichiy VA Panasyuk MI Bobrovnikov SYu Vedenrsquokin NN etc Pervye rezulrsquotaty issledovaniya kosmicheskoy sredy na sputnike UniversitetskiyndashTatrsquoyana [The first results of a study of the space environment on the Universitet-Tatiana satellite] Kosmicheskie issledovaniya 2007 vol 45 no 4 pp 291ndash305

2 Sadovnichiy VA Panasyuk MI Yashin IV etc Issledovaniya kosmicheskoy sredy na mikrosputnikakh UniversitetskiyndashTatrsquoyana i UniversitetskiyndashTatrsquoyana-2 [Studies of the space environment on microsatellites UniversitetskiyndashTatyana and UniversitetskyndashTatyana-2] Astronomicheskiy vestnik 2011 vol 45 no 1 pp 5ndash31

3 Kremez GV Sakhno IV Tkachev EA Fateev VF Uchebno-issledovatelrsquoskiy malyy kosmicheskiy apparat laquoMozhaets-4raquo desyatrsquo let na orbite [Educational and research small space vehicle Mozhaets-4 ten years in orbit] Trudy Voenno-kosmicheskoy akademii imeni AF Mozhayskogo 2013 no 640 pp 112ndash118

4 Mayorova VI Zelentsov VV Kosmicheskiy innovatsionnyy nauchno-obrazovatelrsquonyy proekt laquoKosmicheskiy apparat laquoBaumanetsraquo osobennosti realizatsii Aktualrsquonye problemy rossiyskoy kosmonavtiki Tezisy XXX nauchnykh chteniy po kosmonavtike [Space innovative scientific and educational project laquoSpacecraft laquobaumanetsraquo features of realization Actual problems of Russian cosmonautics] Moscow Commission of the Russian Academy of Sciences on the development of the scientific legacy of pioneers of space exploration publ 2006 Pp 306ndash308

83 1(24)2019 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

ОСНОвНыЕ прОЕКТНыЕ ХАрАКТЕрИСТИКИ И рЕзуЛьТАТы эКСпЛуАТАцИИ

5 Mayorova VI Nauchno-obrazovatelrsquonaya kosmicheskaya mikroplatforma Baumanets-2 [Scientific-educational space microplatform baumanets-2] Tezisy dokladov Vtoroy mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii Moscow MGTU imeni NE Baumana publ 2016 Pp 54ndash55

6 Zimin II Valov MV Yakovlev AV Galochkin SA Malyy kosmicheskiy apparat laquoMikhail Reshetnevraquo Rezulrsquotaty raboty [Small spacecraft laquoMikhail Reshetnevraquo Results of the work] Elektronnyy zhurnal laquoTrudy MAIraquo no 65 Available at httpwwwmairu uploadiblock03d03d30644dbfb2345b900cc87ec8ad158pdf (accessed 20042017)

7 Tkachenko SI Salmin VV Semkin ND Kurenkov VI Abrashkin VI Prokhorov AG Tkachenko IS Petrukhina KV Proektnyy oblik i osnovnye kharakteristiki malogo kosmicheskogo apparata SGAU ndash GNPRKTS laquoTSSKB-Progressraquo [The design and basic characteristics of a small spacecraft of SSAU ndash laquoTsSKb-Progressraquo] Vestnik SGAU 2010 no 2 pp 154ndash165

8 Kirilin AN Shakhmatov EV Soifer VA Akhmetov RN Tkachenko SI Prokofev AB Salmin VV Stratilatov NR Semkin ND Abrashkin VI Tkachenko IS Safronov SL Zheleznov YuE Small satellites laquoAISTraquo constellation mdash design construction and program of scientific and technological experiments Procedia Engineering 2015 vol 104 pp 43ndash49 DOI 101016jproeng 201504095

9 Abrashkin VI Voronov KE Piyakov AV Puzin YuYa Sazonov VV Semkin ND Filippov AS Chebukov SYu Opredelenie vrashchatelrsquonogo dvizheniya sputnika laquoAISTraquo po dannym bortovykh izmereniy magnitnogo polya Zemli [Determination of the rotational motion of the satellite laquoAISTraquo according to the onboard measurements of the Earthrsquos magnetic field] Preprinty IPM im MV Keldysha 2014 no 17 38 p

10 Abrashkin VI Voronov KE Piyakov AV Puzin YuYa Sazonov VV Semkin ND Filippov AS Chebukov SYu Opredelenie dvizheniya sputnika laquoBion M-1raquo sredstvami apparatury GRAVITON [Determination of the motion of the laquobion M-1raquo satellite by means of GRAVITON equipment] Preprinty IPM im MV Keldysha 2014 no 2 44 p

11 Abrashkin VI Voronov KE Rekonstruktsiya neupravlyaemogo vrashchatelrsquonogo dvizheniya malogo sputnika laquoAISTraquo Tezisy dokladov Tretrsquoey mezhdunarodnoy konferentsii laquoNauchnye i tekhnologicheskie eksperimenty na avtomaticheskikh kosmicheskikh apparatakh i malykh sputnikakhraquo [Reconstruction of uncontrolled rotational motion of a small satellite laquoAISTraquo Scientiic and technological experiments on automatic spacecraft and small satellites] Samara SNTS RAN publ 2014 pp 177ndash180

12 Abrashkin VI Voronov KE Piyakov AV Puzin YuYa Sazonov VV Semkin ND Filippov AS Chebukov SYu Neupravlyaemoe vrashchatelrsquonoe dvizhenie malogo sputnika laquoAistraquo [Uncontrollable rotational motion of the small satellite AIST] Kosmicheskie issledovaniya 2015 vol 53 no 5 pp 395ndash408

13 Semkin ND Bragin VV Piyakov AV Telegin AM Ryazanov DM Matviets MG Elektrolizatsiya poverkhnosti nizkoorbitalrsquonogo malogo kosmicheskogo apparata laquoAISTraquo [Electrification of the surface of the low-orbit small spacecraft laquoAISTraquo] Vestnik SGAU 2015 vol 14 no 1 pp 46ndash57

14 Novikov LS Mileev VN Krupnikov KK Makletsov AA Elektrizatsiya kosmicheskikh apparatov v magnitosfernoy plazme Modelrsquo kosmosa V 2 t [Electrification of space vehicles in the magnetospheric plasma In 2 vol] Moscow KDU publ 2007 Vol 2 pp 236ndash275

Page 8: УДК 629.783.058.5 оСновные Проектные характериСтики ... · 2020. 8. 5. · Салмин в.в. 1, воронов к.е. , абрашкин в.и.2,

75 1(24)2019 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

ОСНОвНыЕ прОЕКТНыЕ ХАрАКТЕрИСТИКИ И рЕзуЛьТАТы эКСпЛуАТАцИИ

Для анализа состояния МКА laquoАИСТraquo остались доступны следующие теле-метрические параметры температура термоплат в месте установки Аб и бло-ка радиоканалов по цифровым темпера-турным датчикам температуры блоков КУНС а также ТМИ об установленных на борту режимах управления Тем не ме-нее связь с аппаратом не прекращалась она велась в дежурном режиме

Отметим особо что 03082016 г на сеансе связи с аппаратом в 11 ч 37 мин ДМВ телеметрия показала что более чем через два года он подал признаки восстановления штатной работы После неоднократных проверок работоспособ-ности МКА laquoАИСТraquo RS-43as НКУ Самар-ского университета и ЦПОИ laquoСамараraquo на борт аппарата были заложены коман-ды включения НА laquoМЕТЕОРraquo Получена информация о ее штатной работе в режи-ме регистрации микрометеороидов Разработана программа исследований НА laquoМАГКОМraquo Работа с МКА laquoАИСТraquo RS-43as продолжается в штатном режиме

Проведение научных исследований с помощью НА laquoМАГКОМraquo В ходе лет-ных испытаний и эксплуатации МКА laquoАИСТraquo RS-43as был проведен ряд науч-ных исследований

bull анализ данных измерений магнит- ного поля Земли (МПЗ)

bull реконструкция вращательного дви-жения спутника по данным магнитных измерений

bull исследование динамики вращения малых космических аппаратов

bull исследование возможностей аппара-туры laquoМАГКОМraquo в режиме компенсации микроускорений

bull работоспособность НА laquoМЕТЕОРraquoРаботы с НА МКА laquoАИСТraquo RS-43as

были начаты с определения возможно-стей НА laquoМАГКОМraquo в режиме измере- ния МПЗ

За период летных испытаний МКА laquoАИСТraquo RS-43as в 2013 г НА laquoМАГКОМraquo включалась в режиме laquoИзмерения векто-ра магнитной индукцииraquo не менее семи раз Результаты измерений были полу-чены от двух бортовых магнитометров Построены зависимости изменения во времени компонентов и модуля вектора магнитной индукции B

е (B

еX B

еY B

еZ)

примеры которых за 27042013 г и 20062013 г приведены ниже на рис 3 4

Исследование динамики вращения МКА проводилось с использованием методики

реконструкции углового движения МКА по данным измерений МПЗ Она была апробирована при обработке измерений НА laquoГРАВИТОНraquo полученных в полете КА laquoбИОН-Мraquo 1 [10] Основные положения методики определения угло-вых параметров движения и результаты обработки данных полученные при ра-боте НА laquoМАГКОМraquo в орбитальном полете приведены в препринте [11] Основной задачей НА laquoМАГКОМraquo явля-ется компенсация возмущений внешнего характера путем снижения угловой ско-рости вращения МКА Для компенсации микроускорений в аппаратуре laquoМАГКОМraquo реализован релейный закон управления Режим работы НА laquoМАГКОМraquo laquoКом-пенсация микроускоренийraquo на этапе летных испытаний МКА включался два раза первое включение mdash 02052013 г второе включение mdash 07052013 г Сниже-ние микроускорений на борту МКА обес-печивается системой электромагнитов которая входит в состав НА и стабили- зирует угловую скорость вращения

Первое включение НА laquoМАГКОМraquo в режиме laquoКомпенсация микроускоренийraquo обеспечило снижение угловой скорости вращения с 25 до 025 degc на интервале времени работы аппаратуры до 4 000 с Процесс изменения динамики вращения МКА при первом включении иллюстри- руется рис 5

Проведение научных исследований с помощью НА laquoМЕТЕОРraquo На аппарате laquoАИСТraquo RS-43as в период летных испы-таний осуществлялась только проверка работоспособности НА laquoМЕТЕОРraquo mdash в ходе эксплуатации МКА до 24072014 г осуществлялась регистрация сигналов дат- чиков высокоскоростных пылевых час-тиц было зарегистрировано ~10 попада-ний микрометеороидов в корпус МКА Производился сбор данных об электриза-ции поверхности аппарата С 03082016 г после восстановления работоспособнос-ти аппарата НА laquoМЕТЕОРraquo включается на время не менее двух часов ежесуточно ведется накопление научных данных

При обработке результатов измерения зафиксировано достаточно большое (более 90) количество случаев запуска цикла записи регистрации микрометеороидов по шумовым или помеховым сигналам соот-ветствующих предположительно микро- разрядным процессам на поверхности МКА или моментам включения приемо-передаю-щих силовых блоков КУНС

76 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ 1(24)2019

Кирилин АН Ахметов рН Ткаченко СИ Стратилатов Нр Салмин вв и др

Рис 3 Измерения вектора магнитной индукции 27042013 г

77 1(24)2019 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

ОСНОвНыЕ прОЕКТНыЕ ХАрАКТЕрИСТИКИ И рЕзуЛьТАТы эКСпЛуАТАцИИ

Рис 4 Измерения вектора магнитной индукции 20062013 г

78 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ 1(24)2019

Кирилин АН Ахметов рН Ткаченко СИ Стратилатов Нр Салмин вв и др

результаты работы проведение научных исследований опытного образца мка laquoаиСтraquo RS-41at

Летные испытания Летные испы-тания опытного образца МКА laquoАИСТraquo RS-41at проводились по программе ЛКИ МКА laquoАИСТraquo RS-43as 01032014 г опыт-ный образец МКА laquoАИСТraquo (RS-41at) прошел программу летных испытаний без замечаний и был передан в штатную эксплуатацию

Сеансы связи в период летных испы-таний проводились на всех laquoвидимыхraquo витках полета

В процессе проведения эксперимен-та по компенсации микроускорений НА laquoМАГКОМraquo отработала штатно Это нега- тивно сказалось на качестве проводи-мых сеансов связи стали наблюдаться падения мощности поступающего на Зем-лю сигнала приблизительно каждые 10ndash15 с за счет влияния провалов в квази- изотропной диаграмме направленности бортовых антенн Но в свою очередь интенсивное вращение МКА laquoАИСТraquo позволило снизить тепловую нагрузку на отдельные панели аппарата равно-мерно распределив избытки тепловых потоков по остальным частям МКА

В процессе летных испытаний проведеноbull 127 сеансов связиbull 8 закладок временнх программbull 127 съемов ТМИ характеризующей

состояние блоков и систем

bull 127 сверок времениbull 26 съемов ТМИ научной аппаратурыbull 5 закладок временнх программ для

научной аппаратурыbull 24 включения НАП по 15 минФункциональные задачи управления

полетом МКА решаемые средствами на-земного и бортового комплексов управ-ления были выполнены полностью Задачи летных испытаний МКА laquoАИСТraquo RS-41at в объеме предусмотренном их программой выполнены бортовые си-стемы МКА обеспечили решение задач управления баллистико-навигационного обеспечения контроля функционирования бА МКА и НА Подтверждено штатное функционирование бА МКА в условиях комплексного воздействия внешних фак-торов Получены новые научные данные НА laquoМАГКОМraquo и laquoМЕТЕОРraquo В ходе летных испытаний МКА laquoАИСТraquo RS-41as аварийных и экстремальных ситуаций в работе бА не отмечено

Эксплуатация МКА laquoАИСТraquo RS-41at За период эксплуатации МКА laquoАИСТraquo RS-41at до 15062018 г аварийных и экс-тремальных ситуаций в работе бА не от-мечено Неоднократно фиксировались сбои НАП а также отключение питания НА вследствие разрядки Аб до минимально допустимого уровня за время суще-ственно меньшее заданного Это явление может быть объяснено изначально мень-шим на 10ndash15 значением коэффици- ента энергосъема солнечных батарей и их

Рис 5 Изменение модуля угловой скорости вращения МКА laquoАИСТraquo в режиме компенсации микроускорений

Примечание Дата и время включения 02052013 г 01 ч 14 мин 07 с

79 1(24)2019 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

ОСНОвНыЕ прОЕКТНыЕ ХАрАКТЕрИСТИКИ И рЕзуЛьТАТы эКСпЛуАТАцИИ

ускоренной деградацией (использует-ся технологическое изделие) Введено ограничение на длительность включения НА до двух часов непрерывной работы Аппарат в целом выполняет заданные целевые функции далеко за пределами гарантийного срока Ведется накопле-ние и первичная обработка ТМИ о рабо- те всех компонентов КУНС дан-ных НА laquoМЕТЕОРraquo и магнитометров НА laquoМАГКОМraquo

Работа НА laquoМАГКОМraquo На началь-ном этапе эксплуатации аппарата по данным измерений параметров МПЗ научной аппаратурой laquoМАГКОМraquo спе-циалисты Института прикладной меха- ники имени МВ Келдыша проанализи-ровали динамику вращения МКА [12] На обработанных отрезках времени вра-щательное движение этого спутника представляет собой слабо возмущенное движение ЭйлераndashПуансо при кото-ром влияние магнитного момента про-является специфическим образом Это влияние усредняется по указанному движению так что эффективный ди-польный момент спутника оказыва-ется направленным вдоль вектора его кинетического момента в движении относительно центра масс Кроме того кинетический момент и эффективный дипольный момент на интервале об-работки данных измерений меняются мало Принятая для проведения анали-за динамики вращения МКА методика обработки данных позволила получить надежные реконструкции Анализ про-веденных измерений и результатов рас-четов [12] показал что движения спут-ников заметно отличаются хотя все реконструированные движения близки к движению ЭйлераndashПуансо Отличие состоит в том что движения опытного образца близки вращению вокруг его оси минимального момента инерции а движение летного образца происходит вокруг максимального момента инерции

Работа НА laquoМЕТЕОРraquo На аппарате laquoАИСТraquo RS-41at начаты комплексные исследования космического пространст-ва с использованием НА laquoМЕТЕОРraquo Исследуется процесс электризации МКА на различных участках орбиты вклю-чая приполярные Образец телеметриче-ского кадра регистрации процесса элек-тризации датчиками МТ3 МТ4 МТ5 расположенными на панели +Х пред- ставлен на рис 6

На рис 7 приведены результаты изме-рений многопараметрическим датчиком НА laquoМЕТЕОРraquo зависимости от времени освещенности температуры и потенциала поверхности (сверху вниз)

Видна корреляция пиков освещенно-сти с уменьшением модуля потенциала поверхности что объясняется фото-электрическим эффектом Отставание температурных пиков связано с инер-ционностью полупроводниковых дат-чиков температуры и процесса нагре- ва поверхности

Для исследований процесса электри-зации поверхности работающих дли-тельное время на орбите МКА была разработана его физико-математическая модель [13] Для построения математи-ческой модели электризации КА выбран метод интегральных уравнений [14] На основе методики разработанной в Институте космического приборостро-ения Самарского университета с учетом радиуса Дебая и экранирования распре-деления зарядов поверхности плазмой был рассчитан потенциал поверхно-стей МКА laquoАИСТraquo RS-43as и laquoАИСТraquo RS-41at Экспериментальные и теорети-ческие результаты имеют высокую сте-пень соответствия что подтверждает адекватность выбранной физико-матема- тической модели

Освещенность определяется как коэф- фициент k передаваемый цифровым кодом от 0 до 255 где 0 mdash это отсут-ствие освещения а 255 mdash максималь- ная засветка

В целом результаты космического эксперимента имеют приемлемое совпа-дение с результатами моделирования

Рис 6 Регистрация процесса электризации МКА laquoАИСТraquo RS-41at

80 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ 1(24)2019

Кирилин АН Ахметов рН Ткаченко СИ Стратилатов Нр Салмин вв и др

что подтверждает адекватность предло-женной физико-математической модели Учтено влияние характеристик окружа-ющей плазмы на собственную емкость аппарата путем введения в уравнение пространственного распределения потен- циала выражения для радиуса Дебая Получена зависимость потенциала поверх-ности КА от его емкости относительно окружающей плазмы

Данные НА laquoМЕТЕОРraquo о соударениях с микрочастицами приведены в табл 2

работа обеспечивающих систем космической платформы мка серии laquoаиСтraquo

Одной из важнейших составляю-щих эксплуатации МКА серии laquoАИСТraquo является определение функциональных возможностей и живучести маломассо-габаритной (до 50 кг) космической плат-формы совершающей неориентированный полет однако имеющей средства для стабилизации вращательного движения вокруг центра масс С учетом того что КУНС является разработкой ООО laquoНаучно- исследовательская лаборатория аэрокос- мической техники ДОСААФraquo (г Калуга) и отдельно тестируется этой организа-цией (существенных замечаний к КУНС за весь период эксплуатации нет) основ-ное внимание разработчиков аппарата было сосредоточено на оценке работо-способности системы обеспечения тепло- вого режима (СОТР) и системы электро-питания (СЭП) платформы Длительное наблюдение за СОТР и СЭП двух МКА работающих на различных орби-тах анализ суточных (15 витков) измере-ний температур поверхностей аппаратов в различные периоды времени привел к следующим выводам

Дата

датчикаЭнергия

частицы Дж

Скорость частицы

кмс

15012014 г 3 2810ndash7 50

26012014 г 6 110ndash7 28

30012014 г 5 410ndash6 100

30012014 г 3 2510ndash7 15

09022014 г 4 6310ndash8 72

23022014 г 3 2410ndash6 120

19042014 г 2 2510ndash7 22

16052014 г 6 210ndash8 44

02032014 г 5 5510ndash6 151

11042014 г 3 410ndash7 46

21072014 г 2 110ndash6 131

12102014 г 5 1410ndash6 82

10012015 г 1 1110ndash6 91

12022015 г 4 210ndash6 127

10032015 г 2 110ndash8 24

Таблица 2

данные научной аппаратуры laquoметеорraquo о соударениях с микрочастицами

Рис 7 Результаты измерений многопараметриче-ским датчиком научной аппаратуры laquoМЕТЕОРraquo МКА laquoАИСТraquo RS-43at от 14102014 г a mdash освещенность б mdash температура в mdash потенциал поверхности

81 1(24)2019 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

ОСНОвНыЕ прОЕКТНыЕ ХАрАКТЕрИСТИКИ И рЕзуЛьТАТы эКСпЛуАТАцИИ

bull температура поверхностей по всем граням обоих МКА практически не зави- сит от включения НА

bull при угловых скоростях вращения аппаратов в пределах 025hellip10 degс средняя температура поверхностей остается прак-тически неизменной

bull анализ изменения температур бА и граней аппаратов в течение всего полета свидетельствует о следующем

ndash при отсутствии регулярных вклю-чений НА температура бортовой обеспе-чивающей аппаратуры снижается однако не уходит в минусовой диапазон

ndash максимальные температуры бА МКА RS-43as на ~10 degС ниже максимальных температур бА МКА RS-41at в связи с наличием на орбите последнего су- щественно бльших по длительности постоянно-солнечных участков

ndash для обоих аппаратов даже при выключенной НА тепла сохраняемого сотовыми панелями с тепловыми труба-ми и выделяемого обеспечивающей бА достаточно для поддержания внутри кор-пуса МКА положительных температур без задействования пленочных нагревате-лей СОТР

ndash температура на гранях аппаратов на постоянно-солнечных участках орбит не отличается более чем на 10 degС ощу-тимо влияние динамики вращения МКА вокруг центра масс однако его степень требует дополнительного изучения и ана-лиза в ходе эксплуатации аппаратов

ndash по мере эксплуатации аппаратов тем-пература бА на постоянно-солнечных участках орбит повышается от участка к участку на 1ndash3 degС что свидетельствует об ухудшении теплоотдачи за счет сни- жения отражательной способности поверх-ностей аппарата

Исследования работоспособности СОТР и СЭП обоих аппаратов продолжаются Полученные данные могут быть исполь-зованы при проектировании новых уни-фицированных маломассогабаритных кос- мических платформ

выводы

Пятилетняя работа двух однотипных МКА на орбите постоянная регистрация и обработка телеметрической информации позволили впервые произвести углублен-ный анализ живучести унифицированных маломассогабаритных космических плат-форм МКА серии laquoАИСТraquo сформировать

перечень возможных отказов бА разра-ботать алгоритмы повышения живучести МКА рассматриваемого типа сформу-лировать рекомендации по повышению живучести для вновь разрабатываемых МКА научно-образовательного и опытно-технологического назначений

В результате работы над созданием и по эксплуатации МКА серии laquoАИСТraquo выполнено 44 дипломных проекта защи-щены 21 магистерская 8 кандидатских диссертаций опубликовано более 35 ста- тей в рецензируемых журналах

Эта статья посвящается памяти нашего коллеги дтн профессора Сергея Ивановича Ткаченко координатора про-екта laquoАИСТraquo отдавшего более 40 лет созданию и экспериментальной отработке многих классов космических аппаратов

Список литературы

1 Садовничий ВА Панасюк МИ Бобровников СЮ Веденькин НН и др Первые результаты исследования космичес- кой среды на спутнике УниверситетскийndashТатьяна Космические исследования 2007 Т 45 4 С 291ndash305

2 Садовничий ВА Панасюк МИ Яшин ИВ и др Исследования космиче-ской среды на микроспутниках Универ-ситетскийndashТатьяна и Университетскийndash Татьяна-2 Астрономический вестник 2011 Т 45 1 С 5ndash31

3 Кремез ГВ Сахно ИВ Ткачев ЕА Фатеев ВФ Учебно-исследовательский малый космический аппарат laquoМожаец-4raquo десять лет на орбите Труды Военно- космической академии имени АФ Мо- жайского 2013 640 С 112ndash118

4 Майорова ВИ Зеленцов ВВ Кос-мический инновационный научно-образо-вательный проект laquoКосмический аппарат laquoбауманецraquo особенности реализации Актуальные проблемы российской кос-монавтики Тезисы XXX научных чтений по космонавтике М Комиссия РАН по разработке научного наследия пионе-ров освоения космического пространства 2006 С 306ndash308

5 Майорова ВИ Научно-образова-тельная космическая микроплатформа бауманец-2 Тезисы докладов Второй международной научно-практической кон-ференции М МГТУ имени НЭ баумана 2016 С 54ndash55

6 Зимин ИИ Валов МВ Яковлев АВ Галочкин СА Малый космический аппарат

82 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ 1(24)2019

Кирилин АН Ахметов рН Ткаченко СИ Стратилатов Нр Салмин вв и др

laquoМихаил Решетневraquo Результаты работы Электронный журнал laquoТруды МАИraquo 65 Режим доступа httpwwwmairuuploadib lock03d03d30644dbfb2345b900cc87ec8ad158pdf (дата обращения 20042017 г)

7 Ткаченко СИ Салмин ВВ Сем- кин НД Куренков ВИ Абрашкин ВИ Прохоров АГ Ткаченко ИС Петрухина КВ Проектный облик и основные характе-ристики малого космического аппарата СГАУ ndash ГНПРКЦ laquoЦСКб-Прогрессraquo Вестник СГАУ 2010 2 С 154ndash165

8 Kirilin AN Shakhmatov EV Soifer VA Akhmetov RN Tkachenko SI Prokofev AB Salmin VV Stratilatov NR Semkin ND Abrashkin VI Tkachenko IS Safronov SL Zheleznov YuE Small satellites laquoAISTraquo constellation mdash design construction and program of scientiic and technological experiments Procedia Engineering 2015 V 104 P 43ndash49 DOI 101016jproeng 201504095

9 Абрашкин ВИ Воронов КЕ Пия- ков АВ Пузин ЮЯ Сазонов ВВ Сем-кин НД Филиппов АС Чебуков СЮ Определение вращательного движения спутника laquoАИСТraquo по данным бортовых измерений магнитного поля Земли Препринты ИПМ им МВ Келдыша 2014 17 38 с

10 Абрашкин ВИ Воронов КЕ Пия- ков АВ Пузин ЮЯ Сазонов ВВ Сем-кин НД Филиппов АС Чебуков СЮ

Определение движения спутника laquoбион М-1raquo средствами аппаратуры ГРАВИТОН Препринты ИПМ им МВ Келдыша 2014 2 44 с

11 Абрашкин ВИ Воронов КЕ Рекон-струкция неуправляемого вращательно-го движения малого спутника laquoАИСТraquo Научные и технологические эксперимен-ты на автоматических космических аппа-ратах и малых спутниках Тезисы докладов Третьей международной конференции laquoНаучные и технологические эксперимен-ты на автоматических космических аппа- ратах и малых спутникахraquo Самара Изд-во СНЦ РАН 2014 С 177ndash180

12 Абрашкин ВИ Воронов КЕ Пия-ков АВ Пузин ЮЯ Сазонов ВВ Сем- кин НД Филиппов АС Чебуков СЮ Неуправляемое вращательное движение малого спутника laquoАистraquo Космические исследования 2015 Т 53 5 С 395ndash408

13 Семкин НД Брагин ВВ Пия- ков АВ Телегин АМ Рязанов ДМ Мат-виец МГ Электролизация поверхности низкоорбитального малого космического аппарата laquoАИСТraquo Вестник СГАУ 2015 Т 14 1 С 46ndash57

14 Новиков ЛС Милеев ВН Крупни-ков КК Маклецов АА Электризация кос-мических аппаратов в магнитосферной плазме В кн Модель космоса В 2-х т М КДУ 2007 Т 2 С 236ndash275Статья поступила в редакцию 28092018 г

reference

1 Sadovnichiy VA Panasyuk MI Bobrovnikov SYu Vedenrsquokin NN etc Pervye rezulrsquotaty issledovaniya kosmicheskoy sredy na sputnike UniversitetskiyndashTatrsquoyana [The first results of a study of the space environment on the Universitet-Tatiana satellite] Kosmicheskie issledovaniya 2007 vol 45 no 4 pp 291ndash305

2 Sadovnichiy VA Panasyuk MI Yashin IV etc Issledovaniya kosmicheskoy sredy na mikrosputnikakh UniversitetskiyndashTatrsquoyana i UniversitetskiyndashTatrsquoyana-2 [Studies of the space environment on microsatellites UniversitetskiyndashTatyana and UniversitetskyndashTatyana-2] Astronomicheskiy vestnik 2011 vol 45 no 1 pp 5ndash31

3 Kremez GV Sakhno IV Tkachev EA Fateev VF Uchebno-issledovatelrsquoskiy malyy kosmicheskiy apparat laquoMozhaets-4raquo desyatrsquo let na orbite [Educational and research small space vehicle Mozhaets-4 ten years in orbit] Trudy Voenno-kosmicheskoy akademii imeni AF Mozhayskogo 2013 no 640 pp 112ndash118

4 Mayorova VI Zelentsov VV Kosmicheskiy innovatsionnyy nauchno-obrazovatelrsquonyy proekt laquoKosmicheskiy apparat laquoBaumanetsraquo osobennosti realizatsii Aktualrsquonye problemy rossiyskoy kosmonavtiki Tezisy XXX nauchnykh chteniy po kosmonavtike [Space innovative scientific and educational project laquoSpacecraft laquobaumanetsraquo features of realization Actual problems of Russian cosmonautics] Moscow Commission of the Russian Academy of Sciences on the development of the scientific legacy of pioneers of space exploration publ 2006 Pp 306ndash308

83 1(24)2019 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

ОСНОвНыЕ прОЕКТНыЕ ХАрАКТЕрИСТИКИ И рЕзуЛьТАТы эКСпЛуАТАцИИ

5 Mayorova VI Nauchno-obrazovatelrsquonaya kosmicheskaya mikroplatforma Baumanets-2 [Scientific-educational space microplatform baumanets-2] Tezisy dokladov Vtoroy mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii Moscow MGTU imeni NE Baumana publ 2016 Pp 54ndash55

6 Zimin II Valov MV Yakovlev AV Galochkin SA Malyy kosmicheskiy apparat laquoMikhail Reshetnevraquo Rezulrsquotaty raboty [Small spacecraft laquoMikhail Reshetnevraquo Results of the work] Elektronnyy zhurnal laquoTrudy MAIraquo no 65 Available at httpwwwmairu uploadiblock03d03d30644dbfb2345b900cc87ec8ad158pdf (accessed 20042017)

7 Tkachenko SI Salmin VV Semkin ND Kurenkov VI Abrashkin VI Prokhorov AG Tkachenko IS Petrukhina KV Proektnyy oblik i osnovnye kharakteristiki malogo kosmicheskogo apparata SGAU ndash GNPRKTS laquoTSSKB-Progressraquo [The design and basic characteristics of a small spacecraft of SSAU ndash laquoTsSKb-Progressraquo] Vestnik SGAU 2010 no 2 pp 154ndash165

8 Kirilin AN Shakhmatov EV Soifer VA Akhmetov RN Tkachenko SI Prokofev AB Salmin VV Stratilatov NR Semkin ND Abrashkin VI Tkachenko IS Safronov SL Zheleznov YuE Small satellites laquoAISTraquo constellation mdash design construction and program of scientific and technological experiments Procedia Engineering 2015 vol 104 pp 43ndash49 DOI 101016jproeng 201504095

9 Abrashkin VI Voronov KE Piyakov AV Puzin YuYa Sazonov VV Semkin ND Filippov AS Chebukov SYu Opredelenie vrashchatelrsquonogo dvizheniya sputnika laquoAISTraquo po dannym bortovykh izmereniy magnitnogo polya Zemli [Determination of the rotational motion of the satellite laquoAISTraquo according to the onboard measurements of the Earthrsquos magnetic field] Preprinty IPM im MV Keldysha 2014 no 17 38 p

10 Abrashkin VI Voronov KE Piyakov AV Puzin YuYa Sazonov VV Semkin ND Filippov AS Chebukov SYu Opredelenie dvizheniya sputnika laquoBion M-1raquo sredstvami apparatury GRAVITON [Determination of the motion of the laquobion M-1raquo satellite by means of GRAVITON equipment] Preprinty IPM im MV Keldysha 2014 no 2 44 p

11 Abrashkin VI Voronov KE Rekonstruktsiya neupravlyaemogo vrashchatelrsquonogo dvizheniya malogo sputnika laquoAISTraquo Tezisy dokladov Tretrsquoey mezhdunarodnoy konferentsii laquoNauchnye i tekhnologicheskie eksperimenty na avtomaticheskikh kosmicheskikh apparatakh i malykh sputnikakhraquo [Reconstruction of uncontrolled rotational motion of a small satellite laquoAISTraquo Scientiic and technological experiments on automatic spacecraft and small satellites] Samara SNTS RAN publ 2014 pp 177ndash180

12 Abrashkin VI Voronov KE Piyakov AV Puzin YuYa Sazonov VV Semkin ND Filippov AS Chebukov SYu Neupravlyaemoe vrashchatelrsquonoe dvizhenie malogo sputnika laquoAistraquo [Uncontrollable rotational motion of the small satellite AIST] Kosmicheskie issledovaniya 2015 vol 53 no 5 pp 395ndash408

13 Semkin ND Bragin VV Piyakov AV Telegin AM Ryazanov DM Matviets MG Elektrolizatsiya poverkhnosti nizkoorbitalrsquonogo malogo kosmicheskogo apparata laquoAISTraquo [Electrification of the surface of the low-orbit small spacecraft laquoAISTraquo] Vestnik SGAU 2015 vol 14 no 1 pp 46ndash57

14 Novikov LS Mileev VN Krupnikov KK Makletsov AA Elektrizatsiya kosmicheskikh apparatov v magnitosfernoy plazme Modelrsquo kosmosa V 2 t [Electrification of space vehicles in the magnetospheric plasma In 2 vol] Moscow KDU publ 2007 Vol 2 pp 236ndash275

Page 9: УДК 629.783.058.5 оСновные Проектные характериСтики ... · 2020. 8. 5. · Салмин в.в. 1, воронов к.е. , абрашкин в.и.2,

76 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ 1(24)2019

Кирилин АН Ахметов рН Ткаченко СИ Стратилатов Нр Салмин вв и др

Рис 3 Измерения вектора магнитной индукции 27042013 г

77 1(24)2019 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

ОСНОвНыЕ прОЕКТНыЕ ХАрАКТЕрИСТИКИ И рЕзуЛьТАТы эКСпЛуАТАцИИ

Рис 4 Измерения вектора магнитной индукции 20062013 г

78 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ 1(24)2019

Кирилин АН Ахметов рН Ткаченко СИ Стратилатов Нр Салмин вв и др

результаты работы проведение научных исследований опытного образца мка laquoаиСтraquo RS-41at

Летные испытания Летные испы-тания опытного образца МКА laquoАИСТraquo RS-41at проводились по программе ЛКИ МКА laquoАИСТraquo RS-43as 01032014 г опыт-ный образец МКА laquoАИСТraquo (RS-41at) прошел программу летных испытаний без замечаний и был передан в штатную эксплуатацию

Сеансы связи в период летных испы-таний проводились на всех laquoвидимыхraquo витках полета

В процессе проведения эксперимен-та по компенсации микроускорений НА laquoМАГКОМraquo отработала штатно Это нега- тивно сказалось на качестве проводи-мых сеансов связи стали наблюдаться падения мощности поступающего на Зем-лю сигнала приблизительно каждые 10ndash15 с за счет влияния провалов в квази- изотропной диаграмме направленности бортовых антенн Но в свою очередь интенсивное вращение МКА laquoАИСТraquo позволило снизить тепловую нагрузку на отдельные панели аппарата равно-мерно распределив избытки тепловых потоков по остальным частям МКА

В процессе летных испытаний проведеноbull 127 сеансов связиbull 8 закладок временнх программbull 127 съемов ТМИ характеризующей

состояние блоков и систем

bull 127 сверок времениbull 26 съемов ТМИ научной аппаратурыbull 5 закладок временнх программ для

научной аппаратурыbull 24 включения НАП по 15 минФункциональные задачи управления

полетом МКА решаемые средствами на-земного и бортового комплексов управ-ления были выполнены полностью Задачи летных испытаний МКА laquoАИСТraquo RS-41at в объеме предусмотренном их программой выполнены бортовые си-стемы МКА обеспечили решение задач управления баллистико-навигационного обеспечения контроля функционирования бА МКА и НА Подтверждено штатное функционирование бА МКА в условиях комплексного воздействия внешних фак-торов Получены новые научные данные НА laquoМАГКОМraquo и laquoМЕТЕОРraquo В ходе летных испытаний МКА laquoАИСТraquo RS-41as аварийных и экстремальных ситуаций в работе бА не отмечено

Эксплуатация МКА laquoАИСТraquo RS-41at За период эксплуатации МКА laquoАИСТraquo RS-41at до 15062018 г аварийных и экс-тремальных ситуаций в работе бА не от-мечено Неоднократно фиксировались сбои НАП а также отключение питания НА вследствие разрядки Аб до минимально допустимого уровня за время суще-ственно меньшее заданного Это явление может быть объяснено изначально мень-шим на 10ndash15 значением коэффици- ента энергосъема солнечных батарей и их

Рис 5 Изменение модуля угловой скорости вращения МКА laquoАИСТraquo в режиме компенсации микроускорений

Примечание Дата и время включения 02052013 г 01 ч 14 мин 07 с

79 1(24)2019 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

ОСНОвНыЕ прОЕКТНыЕ ХАрАКТЕрИСТИКИ И рЕзуЛьТАТы эКСпЛуАТАцИИ

ускоренной деградацией (использует-ся технологическое изделие) Введено ограничение на длительность включения НА до двух часов непрерывной работы Аппарат в целом выполняет заданные целевые функции далеко за пределами гарантийного срока Ведется накопле-ние и первичная обработка ТМИ о рабо- те всех компонентов КУНС дан-ных НА laquoМЕТЕОРraquo и магнитометров НА laquoМАГКОМraquo

Работа НА laquoМАГКОМraquo На началь-ном этапе эксплуатации аппарата по данным измерений параметров МПЗ научной аппаратурой laquoМАГКОМraquo спе-циалисты Института прикладной меха- ники имени МВ Келдыша проанализи-ровали динамику вращения МКА [12] На обработанных отрезках времени вра-щательное движение этого спутника представляет собой слабо возмущенное движение ЭйлераndashПуансо при кото-ром влияние магнитного момента про-является специфическим образом Это влияние усредняется по указанному движению так что эффективный ди-польный момент спутника оказыва-ется направленным вдоль вектора его кинетического момента в движении относительно центра масс Кроме того кинетический момент и эффективный дипольный момент на интервале об-работки данных измерений меняются мало Принятая для проведения анали-за динамики вращения МКА методика обработки данных позволила получить надежные реконструкции Анализ про-веденных измерений и результатов рас-четов [12] показал что движения спут-ников заметно отличаются хотя все реконструированные движения близки к движению ЭйлераndashПуансо Отличие состоит в том что движения опытного образца близки вращению вокруг его оси минимального момента инерции а движение летного образца происходит вокруг максимального момента инерции

Работа НА laquoМЕТЕОРraquo На аппарате laquoАИСТraquo RS-41at начаты комплексные исследования космического пространст-ва с использованием НА laquoМЕТЕОРraquo Исследуется процесс электризации МКА на различных участках орбиты вклю-чая приполярные Образец телеметриче-ского кадра регистрации процесса элек-тризации датчиками МТ3 МТ4 МТ5 расположенными на панели +Х пред- ставлен на рис 6

На рис 7 приведены результаты изме-рений многопараметрическим датчиком НА laquoМЕТЕОРraquo зависимости от времени освещенности температуры и потенциала поверхности (сверху вниз)

Видна корреляция пиков освещенно-сти с уменьшением модуля потенциала поверхности что объясняется фото-электрическим эффектом Отставание температурных пиков связано с инер-ционностью полупроводниковых дат-чиков температуры и процесса нагре- ва поверхности

Для исследований процесса электри-зации поверхности работающих дли-тельное время на орбите МКА была разработана его физико-математическая модель [13] Для построения математи-ческой модели электризации КА выбран метод интегральных уравнений [14] На основе методики разработанной в Институте космического приборостро-ения Самарского университета с учетом радиуса Дебая и экранирования распре-деления зарядов поверхности плазмой был рассчитан потенциал поверхно-стей МКА laquoАИСТraquo RS-43as и laquoАИСТraquo RS-41at Экспериментальные и теорети-ческие результаты имеют высокую сте-пень соответствия что подтверждает адекватность выбранной физико-матема- тической модели

Освещенность определяется как коэф- фициент k передаваемый цифровым кодом от 0 до 255 где 0 mdash это отсут-ствие освещения а 255 mdash максималь- ная засветка

В целом результаты космического эксперимента имеют приемлемое совпа-дение с результатами моделирования

Рис 6 Регистрация процесса электризации МКА laquoАИСТraquo RS-41at

80 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ 1(24)2019

Кирилин АН Ахметов рН Ткаченко СИ Стратилатов Нр Салмин вв и др

что подтверждает адекватность предло-женной физико-математической модели Учтено влияние характеристик окружа-ющей плазмы на собственную емкость аппарата путем введения в уравнение пространственного распределения потен- циала выражения для радиуса Дебая Получена зависимость потенциала поверх-ности КА от его емкости относительно окружающей плазмы

Данные НА laquoМЕТЕОРraquo о соударениях с микрочастицами приведены в табл 2

работа обеспечивающих систем космической платформы мка серии laquoаиСтraquo

Одной из важнейших составляю-щих эксплуатации МКА серии laquoАИСТraquo является определение функциональных возможностей и живучести маломассо-габаритной (до 50 кг) космической плат-формы совершающей неориентированный полет однако имеющей средства для стабилизации вращательного движения вокруг центра масс С учетом того что КУНС является разработкой ООО laquoНаучно- исследовательская лаборатория аэрокос- мической техники ДОСААФraquo (г Калуга) и отдельно тестируется этой организа-цией (существенных замечаний к КУНС за весь период эксплуатации нет) основ-ное внимание разработчиков аппарата было сосредоточено на оценке работо-способности системы обеспечения тепло- вого режима (СОТР) и системы электро-питания (СЭП) платформы Длительное наблюдение за СОТР и СЭП двух МКА работающих на различных орби-тах анализ суточных (15 витков) измере-ний температур поверхностей аппаратов в различные периоды времени привел к следующим выводам

Дата

датчикаЭнергия

частицы Дж

Скорость частицы

кмс

15012014 г 3 2810ndash7 50

26012014 г 6 110ndash7 28

30012014 г 5 410ndash6 100

30012014 г 3 2510ndash7 15

09022014 г 4 6310ndash8 72

23022014 г 3 2410ndash6 120

19042014 г 2 2510ndash7 22

16052014 г 6 210ndash8 44

02032014 г 5 5510ndash6 151

11042014 г 3 410ndash7 46

21072014 г 2 110ndash6 131

12102014 г 5 1410ndash6 82

10012015 г 1 1110ndash6 91

12022015 г 4 210ndash6 127

10032015 г 2 110ndash8 24

Таблица 2

данные научной аппаратуры laquoметеорraquo о соударениях с микрочастицами

Рис 7 Результаты измерений многопараметриче-ским датчиком научной аппаратуры laquoМЕТЕОРraquo МКА laquoАИСТraquo RS-43at от 14102014 г a mdash освещенность б mdash температура в mdash потенциал поверхности

81 1(24)2019 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

ОСНОвНыЕ прОЕКТНыЕ ХАрАКТЕрИСТИКИ И рЕзуЛьТАТы эКСпЛуАТАцИИ

bull температура поверхностей по всем граням обоих МКА практически не зави- сит от включения НА

bull при угловых скоростях вращения аппаратов в пределах 025hellip10 degс средняя температура поверхностей остается прак-тически неизменной

bull анализ изменения температур бА и граней аппаратов в течение всего полета свидетельствует о следующем

ndash при отсутствии регулярных вклю-чений НА температура бортовой обеспе-чивающей аппаратуры снижается однако не уходит в минусовой диапазон

ndash максимальные температуры бА МКА RS-43as на ~10 degС ниже максимальных температур бА МКА RS-41at в связи с наличием на орбите последнего су- щественно бльших по длительности постоянно-солнечных участков

ndash для обоих аппаратов даже при выключенной НА тепла сохраняемого сотовыми панелями с тепловыми труба-ми и выделяемого обеспечивающей бА достаточно для поддержания внутри кор-пуса МКА положительных температур без задействования пленочных нагревате-лей СОТР

ndash температура на гранях аппаратов на постоянно-солнечных участках орбит не отличается более чем на 10 degС ощу-тимо влияние динамики вращения МКА вокруг центра масс однако его степень требует дополнительного изучения и ана-лиза в ходе эксплуатации аппаратов

ndash по мере эксплуатации аппаратов тем-пература бА на постоянно-солнечных участках орбит повышается от участка к участку на 1ndash3 degС что свидетельствует об ухудшении теплоотдачи за счет сни- жения отражательной способности поверх-ностей аппарата

Исследования работоспособности СОТР и СЭП обоих аппаратов продолжаются Полученные данные могут быть исполь-зованы при проектировании новых уни-фицированных маломассогабаритных кос- мических платформ

выводы

Пятилетняя работа двух однотипных МКА на орбите постоянная регистрация и обработка телеметрической информации позволили впервые произвести углублен-ный анализ живучести унифицированных маломассогабаритных космических плат-форм МКА серии laquoАИСТraquo сформировать

перечень возможных отказов бА разра-ботать алгоритмы повышения живучести МКА рассматриваемого типа сформу-лировать рекомендации по повышению живучести для вновь разрабатываемых МКА научно-образовательного и опытно-технологического назначений

В результате работы над созданием и по эксплуатации МКА серии laquoАИСТraquo выполнено 44 дипломных проекта защи-щены 21 магистерская 8 кандидатских диссертаций опубликовано более 35 ста- тей в рецензируемых журналах

Эта статья посвящается памяти нашего коллеги дтн профессора Сергея Ивановича Ткаченко координатора про-екта laquoАИСТraquo отдавшего более 40 лет созданию и экспериментальной отработке многих классов космических аппаратов

Список литературы

1 Садовничий ВА Панасюк МИ Бобровников СЮ Веденькин НН и др Первые результаты исследования космичес- кой среды на спутнике УниверситетскийndashТатьяна Космические исследования 2007 Т 45 4 С 291ndash305

2 Садовничий ВА Панасюк МИ Яшин ИВ и др Исследования космиче-ской среды на микроспутниках Универ-ситетскийndashТатьяна и Университетскийndash Татьяна-2 Астрономический вестник 2011 Т 45 1 С 5ndash31

3 Кремез ГВ Сахно ИВ Ткачев ЕА Фатеев ВФ Учебно-исследовательский малый космический аппарат laquoМожаец-4raquo десять лет на орбите Труды Военно- космической академии имени АФ Мо- жайского 2013 640 С 112ndash118

4 Майорова ВИ Зеленцов ВВ Кос-мический инновационный научно-образо-вательный проект laquoКосмический аппарат laquoбауманецraquo особенности реализации Актуальные проблемы российской кос-монавтики Тезисы XXX научных чтений по космонавтике М Комиссия РАН по разработке научного наследия пионе-ров освоения космического пространства 2006 С 306ndash308

5 Майорова ВИ Научно-образова-тельная космическая микроплатформа бауманец-2 Тезисы докладов Второй международной научно-практической кон-ференции М МГТУ имени НЭ баумана 2016 С 54ndash55

6 Зимин ИИ Валов МВ Яковлев АВ Галочкин СА Малый космический аппарат

82 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ 1(24)2019

Кирилин АН Ахметов рН Ткаченко СИ Стратилатов Нр Салмин вв и др

laquoМихаил Решетневraquo Результаты работы Электронный журнал laquoТруды МАИraquo 65 Режим доступа httpwwwmairuuploadib lock03d03d30644dbfb2345b900cc87ec8ad158pdf (дата обращения 20042017 г)

7 Ткаченко СИ Салмин ВВ Сем- кин НД Куренков ВИ Абрашкин ВИ Прохоров АГ Ткаченко ИС Петрухина КВ Проектный облик и основные характе-ристики малого космического аппарата СГАУ ndash ГНПРКЦ laquoЦСКб-Прогрессraquo Вестник СГАУ 2010 2 С 154ndash165

8 Kirilin AN Shakhmatov EV Soifer VA Akhmetov RN Tkachenko SI Prokofev AB Salmin VV Stratilatov NR Semkin ND Abrashkin VI Tkachenko IS Safronov SL Zheleznov YuE Small satellites laquoAISTraquo constellation mdash design construction and program of scientiic and technological experiments Procedia Engineering 2015 V 104 P 43ndash49 DOI 101016jproeng 201504095

9 Абрашкин ВИ Воронов КЕ Пия- ков АВ Пузин ЮЯ Сазонов ВВ Сем-кин НД Филиппов АС Чебуков СЮ Определение вращательного движения спутника laquoАИСТraquo по данным бортовых измерений магнитного поля Земли Препринты ИПМ им МВ Келдыша 2014 17 38 с

10 Абрашкин ВИ Воронов КЕ Пия- ков АВ Пузин ЮЯ Сазонов ВВ Сем-кин НД Филиппов АС Чебуков СЮ

Определение движения спутника laquoбион М-1raquo средствами аппаратуры ГРАВИТОН Препринты ИПМ им МВ Келдыша 2014 2 44 с

11 Абрашкин ВИ Воронов КЕ Рекон-струкция неуправляемого вращательно-го движения малого спутника laquoАИСТraquo Научные и технологические эксперимен-ты на автоматических космических аппа-ратах и малых спутниках Тезисы докладов Третьей международной конференции laquoНаучные и технологические эксперимен-ты на автоматических космических аппа- ратах и малых спутникахraquo Самара Изд-во СНЦ РАН 2014 С 177ndash180

12 Абрашкин ВИ Воронов КЕ Пия-ков АВ Пузин ЮЯ Сазонов ВВ Сем- кин НД Филиппов АС Чебуков СЮ Неуправляемое вращательное движение малого спутника laquoАистraquo Космические исследования 2015 Т 53 5 С 395ndash408

13 Семкин НД Брагин ВВ Пия- ков АВ Телегин АМ Рязанов ДМ Мат-виец МГ Электролизация поверхности низкоорбитального малого космического аппарата laquoАИСТraquo Вестник СГАУ 2015 Т 14 1 С 46ndash57

14 Новиков ЛС Милеев ВН Крупни-ков КК Маклецов АА Электризация кос-мических аппаратов в магнитосферной плазме В кн Модель космоса В 2-х т М КДУ 2007 Т 2 С 236ndash275Статья поступила в редакцию 28092018 г

reference

1 Sadovnichiy VA Panasyuk MI Bobrovnikov SYu Vedenrsquokin NN etc Pervye rezulrsquotaty issledovaniya kosmicheskoy sredy na sputnike UniversitetskiyndashTatrsquoyana [The first results of a study of the space environment on the Universitet-Tatiana satellite] Kosmicheskie issledovaniya 2007 vol 45 no 4 pp 291ndash305

2 Sadovnichiy VA Panasyuk MI Yashin IV etc Issledovaniya kosmicheskoy sredy na mikrosputnikakh UniversitetskiyndashTatrsquoyana i UniversitetskiyndashTatrsquoyana-2 [Studies of the space environment on microsatellites UniversitetskiyndashTatyana and UniversitetskyndashTatyana-2] Astronomicheskiy vestnik 2011 vol 45 no 1 pp 5ndash31

3 Kremez GV Sakhno IV Tkachev EA Fateev VF Uchebno-issledovatelrsquoskiy malyy kosmicheskiy apparat laquoMozhaets-4raquo desyatrsquo let na orbite [Educational and research small space vehicle Mozhaets-4 ten years in orbit] Trudy Voenno-kosmicheskoy akademii imeni AF Mozhayskogo 2013 no 640 pp 112ndash118

4 Mayorova VI Zelentsov VV Kosmicheskiy innovatsionnyy nauchno-obrazovatelrsquonyy proekt laquoKosmicheskiy apparat laquoBaumanetsraquo osobennosti realizatsii Aktualrsquonye problemy rossiyskoy kosmonavtiki Tezisy XXX nauchnykh chteniy po kosmonavtike [Space innovative scientific and educational project laquoSpacecraft laquobaumanetsraquo features of realization Actual problems of Russian cosmonautics] Moscow Commission of the Russian Academy of Sciences on the development of the scientific legacy of pioneers of space exploration publ 2006 Pp 306ndash308

83 1(24)2019 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

ОСНОвНыЕ прОЕКТНыЕ ХАрАКТЕрИСТИКИ И рЕзуЛьТАТы эКСпЛуАТАцИИ

5 Mayorova VI Nauchno-obrazovatelrsquonaya kosmicheskaya mikroplatforma Baumanets-2 [Scientific-educational space microplatform baumanets-2] Tezisy dokladov Vtoroy mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii Moscow MGTU imeni NE Baumana publ 2016 Pp 54ndash55

6 Zimin II Valov MV Yakovlev AV Galochkin SA Malyy kosmicheskiy apparat laquoMikhail Reshetnevraquo Rezulrsquotaty raboty [Small spacecraft laquoMikhail Reshetnevraquo Results of the work] Elektronnyy zhurnal laquoTrudy MAIraquo no 65 Available at httpwwwmairu uploadiblock03d03d30644dbfb2345b900cc87ec8ad158pdf (accessed 20042017)

7 Tkachenko SI Salmin VV Semkin ND Kurenkov VI Abrashkin VI Prokhorov AG Tkachenko IS Petrukhina KV Proektnyy oblik i osnovnye kharakteristiki malogo kosmicheskogo apparata SGAU ndash GNPRKTS laquoTSSKB-Progressraquo [The design and basic characteristics of a small spacecraft of SSAU ndash laquoTsSKb-Progressraquo] Vestnik SGAU 2010 no 2 pp 154ndash165

8 Kirilin AN Shakhmatov EV Soifer VA Akhmetov RN Tkachenko SI Prokofev AB Salmin VV Stratilatov NR Semkin ND Abrashkin VI Tkachenko IS Safronov SL Zheleznov YuE Small satellites laquoAISTraquo constellation mdash design construction and program of scientific and technological experiments Procedia Engineering 2015 vol 104 pp 43ndash49 DOI 101016jproeng 201504095

9 Abrashkin VI Voronov KE Piyakov AV Puzin YuYa Sazonov VV Semkin ND Filippov AS Chebukov SYu Opredelenie vrashchatelrsquonogo dvizheniya sputnika laquoAISTraquo po dannym bortovykh izmereniy magnitnogo polya Zemli [Determination of the rotational motion of the satellite laquoAISTraquo according to the onboard measurements of the Earthrsquos magnetic field] Preprinty IPM im MV Keldysha 2014 no 17 38 p

10 Abrashkin VI Voronov KE Piyakov AV Puzin YuYa Sazonov VV Semkin ND Filippov AS Chebukov SYu Opredelenie dvizheniya sputnika laquoBion M-1raquo sredstvami apparatury GRAVITON [Determination of the motion of the laquobion M-1raquo satellite by means of GRAVITON equipment] Preprinty IPM im MV Keldysha 2014 no 2 44 p

11 Abrashkin VI Voronov KE Rekonstruktsiya neupravlyaemogo vrashchatelrsquonogo dvizheniya malogo sputnika laquoAISTraquo Tezisy dokladov Tretrsquoey mezhdunarodnoy konferentsii laquoNauchnye i tekhnologicheskie eksperimenty na avtomaticheskikh kosmicheskikh apparatakh i malykh sputnikakhraquo [Reconstruction of uncontrolled rotational motion of a small satellite laquoAISTraquo Scientiic and technological experiments on automatic spacecraft and small satellites] Samara SNTS RAN publ 2014 pp 177ndash180

12 Abrashkin VI Voronov KE Piyakov AV Puzin YuYa Sazonov VV Semkin ND Filippov AS Chebukov SYu Neupravlyaemoe vrashchatelrsquonoe dvizhenie malogo sputnika laquoAistraquo [Uncontrollable rotational motion of the small satellite AIST] Kosmicheskie issledovaniya 2015 vol 53 no 5 pp 395ndash408

13 Semkin ND Bragin VV Piyakov AV Telegin AM Ryazanov DM Matviets MG Elektrolizatsiya poverkhnosti nizkoorbitalrsquonogo malogo kosmicheskogo apparata laquoAISTraquo [Electrification of the surface of the low-orbit small spacecraft laquoAISTraquo] Vestnik SGAU 2015 vol 14 no 1 pp 46ndash57

14 Novikov LS Mileev VN Krupnikov KK Makletsov AA Elektrizatsiya kosmicheskikh apparatov v magnitosfernoy plazme Modelrsquo kosmosa V 2 t [Electrification of space vehicles in the magnetospheric plasma In 2 vol] Moscow KDU publ 2007 Vol 2 pp 236ndash275

Page 10: УДК 629.783.058.5 оСновные Проектные характериСтики ... · 2020. 8. 5. · Салмин в.в. 1, воронов к.е. , абрашкин в.и.2,

77 1(24)2019 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

ОСНОвНыЕ прОЕКТНыЕ ХАрАКТЕрИСТИКИ И рЕзуЛьТАТы эКСпЛуАТАцИИ

Рис 4 Измерения вектора магнитной индукции 20062013 г

78 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ 1(24)2019

Кирилин АН Ахметов рН Ткаченко СИ Стратилатов Нр Салмин вв и др

результаты работы проведение научных исследований опытного образца мка laquoаиСтraquo RS-41at

Летные испытания Летные испы-тания опытного образца МКА laquoАИСТraquo RS-41at проводились по программе ЛКИ МКА laquoАИСТraquo RS-43as 01032014 г опыт-ный образец МКА laquoАИСТraquo (RS-41at) прошел программу летных испытаний без замечаний и был передан в штатную эксплуатацию

Сеансы связи в период летных испы-таний проводились на всех laquoвидимыхraquo витках полета

В процессе проведения эксперимен-та по компенсации микроускорений НА laquoМАГКОМraquo отработала штатно Это нега- тивно сказалось на качестве проводи-мых сеансов связи стали наблюдаться падения мощности поступающего на Зем-лю сигнала приблизительно каждые 10ndash15 с за счет влияния провалов в квази- изотропной диаграмме направленности бортовых антенн Но в свою очередь интенсивное вращение МКА laquoАИСТraquo позволило снизить тепловую нагрузку на отдельные панели аппарата равно-мерно распределив избытки тепловых потоков по остальным частям МКА

В процессе летных испытаний проведеноbull 127 сеансов связиbull 8 закладок временнх программbull 127 съемов ТМИ характеризующей

состояние блоков и систем

bull 127 сверок времениbull 26 съемов ТМИ научной аппаратурыbull 5 закладок временнх программ для

научной аппаратурыbull 24 включения НАП по 15 минФункциональные задачи управления

полетом МКА решаемые средствами на-земного и бортового комплексов управ-ления были выполнены полностью Задачи летных испытаний МКА laquoАИСТraquo RS-41at в объеме предусмотренном их программой выполнены бортовые си-стемы МКА обеспечили решение задач управления баллистико-навигационного обеспечения контроля функционирования бА МКА и НА Подтверждено штатное функционирование бА МКА в условиях комплексного воздействия внешних фак-торов Получены новые научные данные НА laquoМАГКОМraquo и laquoМЕТЕОРraquo В ходе летных испытаний МКА laquoАИСТraquo RS-41as аварийных и экстремальных ситуаций в работе бА не отмечено

Эксплуатация МКА laquoАИСТraquo RS-41at За период эксплуатации МКА laquoАИСТraquo RS-41at до 15062018 г аварийных и экс-тремальных ситуаций в работе бА не от-мечено Неоднократно фиксировались сбои НАП а также отключение питания НА вследствие разрядки Аб до минимально допустимого уровня за время суще-ственно меньшее заданного Это явление может быть объяснено изначально мень-шим на 10ndash15 значением коэффици- ента энергосъема солнечных батарей и их

Рис 5 Изменение модуля угловой скорости вращения МКА laquoАИСТraquo в режиме компенсации микроускорений

Примечание Дата и время включения 02052013 г 01 ч 14 мин 07 с

79 1(24)2019 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

ОСНОвНыЕ прОЕКТНыЕ ХАрАКТЕрИСТИКИ И рЕзуЛьТАТы эКСпЛуАТАцИИ

ускоренной деградацией (использует-ся технологическое изделие) Введено ограничение на длительность включения НА до двух часов непрерывной работы Аппарат в целом выполняет заданные целевые функции далеко за пределами гарантийного срока Ведется накопле-ние и первичная обработка ТМИ о рабо- те всех компонентов КУНС дан-ных НА laquoМЕТЕОРraquo и магнитометров НА laquoМАГКОМraquo

Работа НА laquoМАГКОМraquo На началь-ном этапе эксплуатации аппарата по данным измерений параметров МПЗ научной аппаратурой laquoМАГКОМraquo спе-циалисты Института прикладной меха- ники имени МВ Келдыша проанализи-ровали динамику вращения МКА [12] На обработанных отрезках времени вра-щательное движение этого спутника представляет собой слабо возмущенное движение ЭйлераndashПуансо при кото-ром влияние магнитного момента про-является специфическим образом Это влияние усредняется по указанному движению так что эффективный ди-польный момент спутника оказыва-ется направленным вдоль вектора его кинетического момента в движении относительно центра масс Кроме того кинетический момент и эффективный дипольный момент на интервале об-работки данных измерений меняются мало Принятая для проведения анали-за динамики вращения МКА методика обработки данных позволила получить надежные реконструкции Анализ про-веденных измерений и результатов рас-четов [12] показал что движения спут-ников заметно отличаются хотя все реконструированные движения близки к движению ЭйлераndashПуансо Отличие состоит в том что движения опытного образца близки вращению вокруг его оси минимального момента инерции а движение летного образца происходит вокруг максимального момента инерции

Работа НА laquoМЕТЕОРraquo На аппарате laquoАИСТraquo RS-41at начаты комплексные исследования космического пространст-ва с использованием НА laquoМЕТЕОРraquo Исследуется процесс электризации МКА на различных участках орбиты вклю-чая приполярные Образец телеметриче-ского кадра регистрации процесса элек-тризации датчиками МТ3 МТ4 МТ5 расположенными на панели +Х пред- ставлен на рис 6

На рис 7 приведены результаты изме-рений многопараметрическим датчиком НА laquoМЕТЕОРraquo зависимости от времени освещенности температуры и потенциала поверхности (сверху вниз)

Видна корреляция пиков освещенно-сти с уменьшением модуля потенциала поверхности что объясняется фото-электрическим эффектом Отставание температурных пиков связано с инер-ционностью полупроводниковых дат-чиков температуры и процесса нагре- ва поверхности

Для исследований процесса электри-зации поверхности работающих дли-тельное время на орбите МКА была разработана его физико-математическая модель [13] Для построения математи-ческой модели электризации КА выбран метод интегральных уравнений [14] На основе методики разработанной в Институте космического приборостро-ения Самарского университета с учетом радиуса Дебая и экранирования распре-деления зарядов поверхности плазмой был рассчитан потенциал поверхно-стей МКА laquoАИСТraquo RS-43as и laquoАИСТraquo RS-41at Экспериментальные и теорети-ческие результаты имеют высокую сте-пень соответствия что подтверждает адекватность выбранной физико-матема- тической модели

Освещенность определяется как коэф- фициент k передаваемый цифровым кодом от 0 до 255 где 0 mdash это отсут-ствие освещения а 255 mdash максималь- ная засветка

В целом результаты космического эксперимента имеют приемлемое совпа-дение с результатами моделирования

Рис 6 Регистрация процесса электризации МКА laquoАИСТraquo RS-41at

80 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ 1(24)2019

Кирилин АН Ахметов рН Ткаченко СИ Стратилатов Нр Салмин вв и др

что подтверждает адекватность предло-женной физико-математической модели Учтено влияние характеристик окружа-ющей плазмы на собственную емкость аппарата путем введения в уравнение пространственного распределения потен- циала выражения для радиуса Дебая Получена зависимость потенциала поверх-ности КА от его емкости относительно окружающей плазмы

Данные НА laquoМЕТЕОРraquo о соударениях с микрочастицами приведены в табл 2

работа обеспечивающих систем космической платформы мка серии laquoаиСтraquo

Одной из важнейших составляю-щих эксплуатации МКА серии laquoАИСТraquo является определение функциональных возможностей и живучести маломассо-габаритной (до 50 кг) космической плат-формы совершающей неориентированный полет однако имеющей средства для стабилизации вращательного движения вокруг центра масс С учетом того что КУНС является разработкой ООО laquoНаучно- исследовательская лаборатория аэрокос- мической техники ДОСААФraquo (г Калуга) и отдельно тестируется этой организа-цией (существенных замечаний к КУНС за весь период эксплуатации нет) основ-ное внимание разработчиков аппарата было сосредоточено на оценке работо-способности системы обеспечения тепло- вого режима (СОТР) и системы электро-питания (СЭП) платформы Длительное наблюдение за СОТР и СЭП двух МКА работающих на различных орби-тах анализ суточных (15 витков) измере-ний температур поверхностей аппаратов в различные периоды времени привел к следующим выводам

Дата

датчикаЭнергия

частицы Дж

Скорость частицы

кмс

15012014 г 3 2810ndash7 50

26012014 г 6 110ndash7 28

30012014 г 5 410ndash6 100

30012014 г 3 2510ndash7 15

09022014 г 4 6310ndash8 72

23022014 г 3 2410ndash6 120

19042014 г 2 2510ndash7 22

16052014 г 6 210ndash8 44

02032014 г 5 5510ndash6 151

11042014 г 3 410ndash7 46

21072014 г 2 110ndash6 131

12102014 г 5 1410ndash6 82

10012015 г 1 1110ndash6 91

12022015 г 4 210ndash6 127

10032015 г 2 110ndash8 24

Таблица 2

данные научной аппаратуры laquoметеорraquo о соударениях с микрочастицами

Рис 7 Результаты измерений многопараметриче-ским датчиком научной аппаратуры laquoМЕТЕОРraquo МКА laquoАИСТraquo RS-43at от 14102014 г a mdash освещенность б mdash температура в mdash потенциал поверхности

81 1(24)2019 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

ОСНОвНыЕ прОЕКТНыЕ ХАрАКТЕрИСТИКИ И рЕзуЛьТАТы эКСпЛуАТАцИИ

bull температура поверхностей по всем граням обоих МКА практически не зави- сит от включения НА

bull при угловых скоростях вращения аппаратов в пределах 025hellip10 degс средняя температура поверхностей остается прак-тически неизменной

bull анализ изменения температур бА и граней аппаратов в течение всего полета свидетельствует о следующем

ndash при отсутствии регулярных вклю-чений НА температура бортовой обеспе-чивающей аппаратуры снижается однако не уходит в минусовой диапазон

ndash максимальные температуры бА МКА RS-43as на ~10 degС ниже максимальных температур бА МКА RS-41at в связи с наличием на орбите последнего су- щественно бльших по длительности постоянно-солнечных участков

ndash для обоих аппаратов даже при выключенной НА тепла сохраняемого сотовыми панелями с тепловыми труба-ми и выделяемого обеспечивающей бА достаточно для поддержания внутри кор-пуса МКА положительных температур без задействования пленочных нагревате-лей СОТР

ndash температура на гранях аппаратов на постоянно-солнечных участках орбит не отличается более чем на 10 degС ощу-тимо влияние динамики вращения МКА вокруг центра масс однако его степень требует дополнительного изучения и ана-лиза в ходе эксплуатации аппаратов

ndash по мере эксплуатации аппаратов тем-пература бА на постоянно-солнечных участках орбит повышается от участка к участку на 1ndash3 degС что свидетельствует об ухудшении теплоотдачи за счет сни- жения отражательной способности поверх-ностей аппарата

Исследования работоспособности СОТР и СЭП обоих аппаратов продолжаются Полученные данные могут быть исполь-зованы при проектировании новых уни-фицированных маломассогабаритных кос- мических платформ

выводы

Пятилетняя работа двух однотипных МКА на орбите постоянная регистрация и обработка телеметрической информации позволили впервые произвести углублен-ный анализ живучести унифицированных маломассогабаритных космических плат-форм МКА серии laquoАИСТraquo сформировать

перечень возможных отказов бА разра-ботать алгоритмы повышения живучести МКА рассматриваемого типа сформу-лировать рекомендации по повышению живучести для вновь разрабатываемых МКА научно-образовательного и опытно-технологического назначений

В результате работы над созданием и по эксплуатации МКА серии laquoАИСТraquo выполнено 44 дипломных проекта защи-щены 21 магистерская 8 кандидатских диссертаций опубликовано более 35 ста- тей в рецензируемых журналах

Эта статья посвящается памяти нашего коллеги дтн профессора Сергея Ивановича Ткаченко координатора про-екта laquoАИСТraquo отдавшего более 40 лет созданию и экспериментальной отработке многих классов космических аппаратов

Список литературы

1 Садовничий ВА Панасюк МИ Бобровников СЮ Веденькин НН и др Первые результаты исследования космичес- кой среды на спутнике УниверситетскийndashТатьяна Космические исследования 2007 Т 45 4 С 291ndash305

2 Садовничий ВА Панасюк МИ Яшин ИВ и др Исследования космиче-ской среды на микроспутниках Универ-ситетскийndashТатьяна и Университетскийndash Татьяна-2 Астрономический вестник 2011 Т 45 1 С 5ndash31

3 Кремез ГВ Сахно ИВ Ткачев ЕА Фатеев ВФ Учебно-исследовательский малый космический аппарат laquoМожаец-4raquo десять лет на орбите Труды Военно- космической академии имени АФ Мо- жайского 2013 640 С 112ndash118

4 Майорова ВИ Зеленцов ВВ Кос-мический инновационный научно-образо-вательный проект laquoКосмический аппарат laquoбауманецraquo особенности реализации Актуальные проблемы российской кос-монавтики Тезисы XXX научных чтений по космонавтике М Комиссия РАН по разработке научного наследия пионе-ров освоения космического пространства 2006 С 306ndash308

5 Майорова ВИ Научно-образова-тельная космическая микроплатформа бауманец-2 Тезисы докладов Второй международной научно-практической кон-ференции М МГТУ имени НЭ баумана 2016 С 54ndash55

6 Зимин ИИ Валов МВ Яковлев АВ Галочкин СА Малый космический аппарат

82 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ 1(24)2019

Кирилин АН Ахметов рН Ткаченко СИ Стратилатов Нр Салмин вв и др

laquoМихаил Решетневraquo Результаты работы Электронный журнал laquoТруды МАИraquo 65 Режим доступа httpwwwmairuuploadib lock03d03d30644dbfb2345b900cc87ec8ad158pdf (дата обращения 20042017 г)

7 Ткаченко СИ Салмин ВВ Сем- кин НД Куренков ВИ Абрашкин ВИ Прохоров АГ Ткаченко ИС Петрухина КВ Проектный облик и основные характе-ристики малого космического аппарата СГАУ ndash ГНПРКЦ laquoЦСКб-Прогрессraquo Вестник СГАУ 2010 2 С 154ndash165

8 Kirilin AN Shakhmatov EV Soifer VA Akhmetov RN Tkachenko SI Prokofev AB Salmin VV Stratilatov NR Semkin ND Abrashkin VI Tkachenko IS Safronov SL Zheleznov YuE Small satellites laquoAISTraquo constellation mdash design construction and program of scientiic and technological experiments Procedia Engineering 2015 V 104 P 43ndash49 DOI 101016jproeng 201504095

9 Абрашкин ВИ Воронов КЕ Пия- ков АВ Пузин ЮЯ Сазонов ВВ Сем-кин НД Филиппов АС Чебуков СЮ Определение вращательного движения спутника laquoАИСТraquo по данным бортовых измерений магнитного поля Земли Препринты ИПМ им МВ Келдыша 2014 17 38 с

10 Абрашкин ВИ Воронов КЕ Пия- ков АВ Пузин ЮЯ Сазонов ВВ Сем-кин НД Филиппов АС Чебуков СЮ

Определение движения спутника laquoбион М-1raquo средствами аппаратуры ГРАВИТОН Препринты ИПМ им МВ Келдыша 2014 2 44 с

11 Абрашкин ВИ Воронов КЕ Рекон-струкция неуправляемого вращательно-го движения малого спутника laquoАИСТraquo Научные и технологические эксперимен-ты на автоматических космических аппа-ратах и малых спутниках Тезисы докладов Третьей международной конференции laquoНаучные и технологические эксперимен-ты на автоматических космических аппа- ратах и малых спутникахraquo Самара Изд-во СНЦ РАН 2014 С 177ndash180

12 Абрашкин ВИ Воронов КЕ Пия-ков АВ Пузин ЮЯ Сазонов ВВ Сем- кин НД Филиппов АС Чебуков СЮ Неуправляемое вращательное движение малого спутника laquoАистraquo Космические исследования 2015 Т 53 5 С 395ndash408

13 Семкин НД Брагин ВВ Пия- ков АВ Телегин АМ Рязанов ДМ Мат-виец МГ Электролизация поверхности низкоорбитального малого космического аппарата laquoАИСТraquo Вестник СГАУ 2015 Т 14 1 С 46ndash57

14 Новиков ЛС Милеев ВН Крупни-ков КК Маклецов АА Электризация кос-мических аппаратов в магнитосферной плазме В кн Модель космоса В 2-х т М КДУ 2007 Т 2 С 236ndash275Статья поступила в редакцию 28092018 г

reference

1 Sadovnichiy VA Panasyuk MI Bobrovnikov SYu Vedenrsquokin NN etc Pervye rezulrsquotaty issledovaniya kosmicheskoy sredy na sputnike UniversitetskiyndashTatrsquoyana [The first results of a study of the space environment on the Universitet-Tatiana satellite] Kosmicheskie issledovaniya 2007 vol 45 no 4 pp 291ndash305

2 Sadovnichiy VA Panasyuk MI Yashin IV etc Issledovaniya kosmicheskoy sredy na mikrosputnikakh UniversitetskiyndashTatrsquoyana i UniversitetskiyndashTatrsquoyana-2 [Studies of the space environment on microsatellites UniversitetskiyndashTatyana and UniversitetskyndashTatyana-2] Astronomicheskiy vestnik 2011 vol 45 no 1 pp 5ndash31

3 Kremez GV Sakhno IV Tkachev EA Fateev VF Uchebno-issledovatelrsquoskiy malyy kosmicheskiy apparat laquoMozhaets-4raquo desyatrsquo let na orbite [Educational and research small space vehicle Mozhaets-4 ten years in orbit] Trudy Voenno-kosmicheskoy akademii imeni AF Mozhayskogo 2013 no 640 pp 112ndash118

4 Mayorova VI Zelentsov VV Kosmicheskiy innovatsionnyy nauchno-obrazovatelrsquonyy proekt laquoKosmicheskiy apparat laquoBaumanetsraquo osobennosti realizatsii Aktualrsquonye problemy rossiyskoy kosmonavtiki Tezisy XXX nauchnykh chteniy po kosmonavtike [Space innovative scientific and educational project laquoSpacecraft laquobaumanetsraquo features of realization Actual problems of Russian cosmonautics] Moscow Commission of the Russian Academy of Sciences on the development of the scientific legacy of pioneers of space exploration publ 2006 Pp 306ndash308

83 1(24)2019 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

ОСНОвНыЕ прОЕКТНыЕ ХАрАКТЕрИСТИКИ И рЕзуЛьТАТы эКСпЛуАТАцИИ

5 Mayorova VI Nauchno-obrazovatelrsquonaya kosmicheskaya mikroplatforma Baumanets-2 [Scientific-educational space microplatform baumanets-2] Tezisy dokladov Vtoroy mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii Moscow MGTU imeni NE Baumana publ 2016 Pp 54ndash55

6 Zimin II Valov MV Yakovlev AV Galochkin SA Malyy kosmicheskiy apparat laquoMikhail Reshetnevraquo Rezulrsquotaty raboty [Small spacecraft laquoMikhail Reshetnevraquo Results of the work] Elektronnyy zhurnal laquoTrudy MAIraquo no 65 Available at httpwwwmairu uploadiblock03d03d30644dbfb2345b900cc87ec8ad158pdf (accessed 20042017)

7 Tkachenko SI Salmin VV Semkin ND Kurenkov VI Abrashkin VI Prokhorov AG Tkachenko IS Petrukhina KV Proektnyy oblik i osnovnye kharakteristiki malogo kosmicheskogo apparata SGAU ndash GNPRKTS laquoTSSKB-Progressraquo [The design and basic characteristics of a small spacecraft of SSAU ndash laquoTsSKb-Progressraquo] Vestnik SGAU 2010 no 2 pp 154ndash165

8 Kirilin AN Shakhmatov EV Soifer VA Akhmetov RN Tkachenko SI Prokofev AB Salmin VV Stratilatov NR Semkin ND Abrashkin VI Tkachenko IS Safronov SL Zheleznov YuE Small satellites laquoAISTraquo constellation mdash design construction and program of scientific and technological experiments Procedia Engineering 2015 vol 104 pp 43ndash49 DOI 101016jproeng 201504095

9 Abrashkin VI Voronov KE Piyakov AV Puzin YuYa Sazonov VV Semkin ND Filippov AS Chebukov SYu Opredelenie vrashchatelrsquonogo dvizheniya sputnika laquoAISTraquo po dannym bortovykh izmereniy magnitnogo polya Zemli [Determination of the rotational motion of the satellite laquoAISTraquo according to the onboard measurements of the Earthrsquos magnetic field] Preprinty IPM im MV Keldysha 2014 no 17 38 p

10 Abrashkin VI Voronov KE Piyakov AV Puzin YuYa Sazonov VV Semkin ND Filippov AS Chebukov SYu Opredelenie dvizheniya sputnika laquoBion M-1raquo sredstvami apparatury GRAVITON [Determination of the motion of the laquobion M-1raquo satellite by means of GRAVITON equipment] Preprinty IPM im MV Keldysha 2014 no 2 44 p

11 Abrashkin VI Voronov KE Rekonstruktsiya neupravlyaemogo vrashchatelrsquonogo dvizheniya malogo sputnika laquoAISTraquo Tezisy dokladov Tretrsquoey mezhdunarodnoy konferentsii laquoNauchnye i tekhnologicheskie eksperimenty na avtomaticheskikh kosmicheskikh apparatakh i malykh sputnikakhraquo [Reconstruction of uncontrolled rotational motion of a small satellite laquoAISTraquo Scientiic and technological experiments on automatic spacecraft and small satellites] Samara SNTS RAN publ 2014 pp 177ndash180

12 Abrashkin VI Voronov KE Piyakov AV Puzin YuYa Sazonov VV Semkin ND Filippov AS Chebukov SYu Neupravlyaemoe vrashchatelrsquonoe dvizhenie malogo sputnika laquoAistraquo [Uncontrollable rotational motion of the small satellite AIST] Kosmicheskie issledovaniya 2015 vol 53 no 5 pp 395ndash408

13 Semkin ND Bragin VV Piyakov AV Telegin AM Ryazanov DM Matviets MG Elektrolizatsiya poverkhnosti nizkoorbitalrsquonogo malogo kosmicheskogo apparata laquoAISTraquo [Electrification of the surface of the low-orbit small spacecraft laquoAISTraquo] Vestnik SGAU 2015 vol 14 no 1 pp 46ndash57

14 Novikov LS Mileev VN Krupnikov KK Makletsov AA Elektrizatsiya kosmicheskikh apparatov v magnitosfernoy plazme Modelrsquo kosmosa V 2 t [Electrification of space vehicles in the magnetospheric plasma In 2 vol] Moscow KDU publ 2007 Vol 2 pp 236ndash275

Page 11: УДК 629.783.058.5 оСновные Проектные характериСтики ... · 2020. 8. 5. · Салмин в.в. 1, воронов к.е. , абрашкин в.и.2,

78 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ 1(24)2019

Кирилин АН Ахметов рН Ткаченко СИ Стратилатов Нр Салмин вв и др

результаты работы проведение научных исследований опытного образца мка laquoаиСтraquo RS-41at

Летные испытания Летные испы-тания опытного образца МКА laquoАИСТraquo RS-41at проводились по программе ЛКИ МКА laquoАИСТraquo RS-43as 01032014 г опыт-ный образец МКА laquoАИСТraquo (RS-41at) прошел программу летных испытаний без замечаний и был передан в штатную эксплуатацию

Сеансы связи в период летных испы-таний проводились на всех laquoвидимыхraquo витках полета

В процессе проведения эксперимен-та по компенсации микроускорений НА laquoМАГКОМraquo отработала штатно Это нега- тивно сказалось на качестве проводи-мых сеансов связи стали наблюдаться падения мощности поступающего на Зем-лю сигнала приблизительно каждые 10ndash15 с за счет влияния провалов в квази- изотропной диаграмме направленности бортовых антенн Но в свою очередь интенсивное вращение МКА laquoАИСТraquo позволило снизить тепловую нагрузку на отдельные панели аппарата равно-мерно распределив избытки тепловых потоков по остальным частям МКА

В процессе летных испытаний проведеноbull 127 сеансов связиbull 8 закладок временнх программbull 127 съемов ТМИ характеризующей

состояние блоков и систем

bull 127 сверок времениbull 26 съемов ТМИ научной аппаратурыbull 5 закладок временнх программ для

научной аппаратурыbull 24 включения НАП по 15 минФункциональные задачи управления

полетом МКА решаемые средствами на-земного и бортового комплексов управ-ления были выполнены полностью Задачи летных испытаний МКА laquoАИСТraquo RS-41at в объеме предусмотренном их программой выполнены бортовые си-стемы МКА обеспечили решение задач управления баллистико-навигационного обеспечения контроля функционирования бА МКА и НА Подтверждено штатное функционирование бА МКА в условиях комплексного воздействия внешних фак-торов Получены новые научные данные НА laquoМАГКОМraquo и laquoМЕТЕОРraquo В ходе летных испытаний МКА laquoАИСТraquo RS-41as аварийных и экстремальных ситуаций в работе бА не отмечено

Эксплуатация МКА laquoАИСТraquo RS-41at За период эксплуатации МКА laquoАИСТraquo RS-41at до 15062018 г аварийных и экс-тремальных ситуаций в работе бА не от-мечено Неоднократно фиксировались сбои НАП а также отключение питания НА вследствие разрядки Аб до минимально допустимого уровня за время суще-ственно меньшее заданного Это явление может быть объяснено изначально мень-шим на 10ndash15 значением коэффици- ента энергосъема солнечных батарей и их

Рис 5 Изменение модуля угловой скорости вращения МКА laquoАИСТraquo в режиме компенсации микроускорений

Примечание Дата и время включения 02052013 г 01 ч 14 мин 07 с

79 1(24)2019 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

ОСНОвНыЕ прОЕКТНыЕ ХАрАКТЕрИСТИКИ И рЕзуЛьТАТы эКСпЛуАТАцИИ

ускоренной деградацией (использует-ся технологическое изделие) Введено ограничение на длительность включения НА до двух часов непрерывной работы Аппарат в целом выполняет заданные целевые функции далеко за пределами гарантийного срока Ведется накопле-ние и первичная обработка ТМИ о рабо- те всех компонентов КУНС дан-ных НА laquoМЕТЕОРraquo и магнитометров НА laquoМАГКОМraquo

Работа НА laquoМАГКОМraquo На началь-ном этапе эксплуатации аппарата по данным измерений параметров МПЗ научной аппаратурой laquoМАГКОМraquo спе-циалисты Института прикладной меха- ники имени МВ Келдыша проанализи-ровали динамику вращения МКА [12] На обработанных отрезках времени вра-щательное движение этого спутника представляет собой слабо возмущенное движение ЭйлераndashПуансо при кото-ром влияние магнитного момента про-является специфическим образом Это влияние усредняется по указанному движению так что эффективный ди-польный момент спутника оказыва-ется направленным вдоль вектора его кинетического момента в движении относительно центра масс Кроме того кинетический момент и эффективный дипольный момент на интервале об-работки данных измерений меняются мало Принятая для проведения анали-за динамики вращения МКА методика обработки данных позволила получить надежные реконструкции Анализ про-веденных измерений и результатов рас-четов [12] показал что движения спут-ников заметно отличаются хотя все реконструированные движения близки к движению ЭйлераndashПуансо Отличие состоит в том что движения опытного образца близки вращению вокруг его оси минимального момента инерции а движение летного образца происходит вокруг максимального момента инерции

Работа НА laquoМЕТЕОРraquo На аппарате laquoАИСТraquo RS-41at начаты комплексные исследования космического пространст-ва с использованием НА laquoМЕТЕОРraquo Исследуется процесс электризации МКА на различных участках орбиты вклю-чая приполярные Образец телеметриче-ского кадра регистрации процесса элек-тризации датчиками МТ3 МТ4 МТ5 расположенными на панели +Х пред- ставлен на рис 6

На рис 7 приведены результаты изме-рений многопараметрическим датчиком НА laquoМЕТЕОРraquo зависимости от времени освещенности температуры и потенциала поверхности (сверху вниз)

Видна корреляция пиков освещенно-сти с уменьшением модуля потенциала поверхности что объясняется фото-электрическим эффектом Отставание температурных пиков связано с инер-ционностью полупроводниковых дат-чиков температуры и процесса нагре- ва поверхности

Для исследований процесса электри-зации поверхности работающих дли-тельное время на орбите МКА была разработана его физико-математическая модель [13] Для построения математи-ческой модели электризации КА выбран метод интегральных уравнений [14] На основе методики разработанной в Институте космического приборостро-ения Самарского университета с учетом радиуса Дебая и экранирования распре-деления зарядов поверхности плазмой был рассчитан потенциал поверхно-стей МКА laquoАИСТraquo RS-43as и laquoАИСТraquo RS-41at Экспериментальные и теорети-ческие результаты имеют высокую сте-пень соответствия что подтверждает адекватность выбранной физико-матема- тической модели

Освещенность определяется как коэф- фициент k передаваемый цифровым кодом от 0 до 255 где 0 mdash это отсут-ствие освещения а 255 mdash максималь- ная засветка

В целом результаты космического эксперимента имеют приемлемое совпа-дение с результатами моделирования

Рис 6 Регистрация процесса электризации МКА laquoАИСТraquo RS-41at

80 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ 1(24)2019

Кирилин АН Ахметов рН Ткаченко СИ Стратилатов Нр Салмин вв и др

что подтверждает адекватность предло-женной физико-математической модели Учтено влияние характеристик окружа-ющей плазмы на собственную емкость аппарата путем введения в уравнение пространственного распределения потен- циала выражения для радиуса Дебая Получена зависимость потенциала поверх-ности КА от его емкости относительно окружающей плазмы

Данные НА laquoМЕТЕОРraquo о соударениях с микрочастицами приведены в табл 2

работа обеспечивающих систем космической платформы мка серии laquoаиСтraquo

Одной из важнейших составляю-щих эксплуатации МКА серии laquoАИСТraquo является определение функциональных возможностей и живучести маломассо-габаритной (до 50 кг) космической плат-формы совершающей неориентированный полет однако имеющей средства для стабилизации вращательного движения вокруг центра масс С учетом того что КУНС является разработкой ООО laquoНаучно- исследовательская лаборатория аэрокос- мической техники ДОСААФraquo (г Калуга) и отдельно тестируется этой организа-цией (существенных замечаний к КУНС за весь период эксплуатации нет) основ-ное внимание разработчиков аппарата было сосредоточено на оценке работо-способности системы обеспечения тепло- вого режима (СОТР) и системы электро-питания (СЭП) платформы Длительное наблюдение за СОТР и СЭП двух МКА работающих на различных орби-тах анализ суточных (15 витков) измере-ний температур поверхностей аппаратов в различные периоды времени привел к следующим выводам

Дата

датчикаЭнергия

частицы Дж

Скорость частицы

кмс

15012014 г 3 2810ndash7 50

26012014 г 6 110ndash7 28

30012014 г 5 410ndash6 100

30012014 г 3 2510ndash7 15

09022014 г 4 6310ndash8 72

23022014 г 3 2410ndash6 120

19042014 г 2 2510ndash7 22

16052014 г 6 210ndash8 44

02032014 г 5 5510ndash6 151

11042014 г 3 410ndash7 46

21072014 г 2 110ndash6 131

12102014 г 5 1410ndash6 82

10012015 г 1 1110ndash6 91

12022015 г 4 210ndash6 127

10032015 г 2 110ndash8 24

Таблица 2

данные научной аппаратуры laquoметеорraquo о соударениях с микрочастицами

Рис 7 Результаты измерений многопараметриче-ским датчиком научной аппаратуры laquoМЕТЕОРraquo МКА laquoАИСТraquo RS-43at от 14102014 г a mdash освещенность б mdash температура в mdash потенциал поверхности

81 1(24)2019 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

ОСНОвНыЕ прОЕКТНыЕ ХАрАКТЕрИСТИКИ И рЕзуЛьТАТы эКСпЛуАТАцИИ

bull температура поверхностей по всем граням обоих МКА практически не зави- сит от включения НА

bull при угловых скоростях вращения аппаратов в пределах 025hellip10 degс средняя температура поверхностей остается прак-тически неизменной

bull анализ изменения температур бА и граней аппаратов в течение всего полета свидетельствует о следующем

ndash при отсутствии регулярных вклю-чений НА температура бортовой обеспе-чивающей аппаратуры снижается однако не уходит в минусовой диапазон

ndash максимальные температуры бА МКА RS-43as на ~10 degС ниже максимальных температур бА МКА RS-41at в связи с наличием на орбите последнего су- щественно бльших по длительности постоянно-солнечных участков

ndash для обоих аппаратов даже при выключенной НА тепла сохраняемого сотовыми панелями с тепловыми труба-ми и выделяемого обеспечивающей бА достаточно для поддержания внутри кор-пуса МКА положительных температур без задействования пленочных нагревате-лей СОТР

ndash температура на гранях аппаратов на постоянно-солнечных участках орбит не отличается более чем на 10 degС ощу-тимо влияние динамики вращения МКА вокруг центра масс однако его степень требует дополнительного изучения и ана-лиза в ходе эксплуатации аппаратов

ndash по мере эксплуатации аппаратов тем-пература бА на постоянно-солнечных участках орбит повышается от участка к участку на 1ndash3 degС что свидетельствует об ухудшении теплоотдачи за счет сни- жения отражательной способности поверх-ностей аппарата

Исследования работоспособности СОТР и СЭП обоих аппаратов продолжаются Полученные данные могут быть исполь-зованы при проектировании новых уни-фицированных маломассогабаритных кос- мических платформ

выводы

Пятилетняя работа двух однотипных МКА на орбите постоянная регистрация и обработка телеметрической информации позволили впервые произвести углублен-ный анализ живучести унифицированных маломассогабаритных космических плат-форм МКА серии laquoАИСТraquo сформировать

перечень возможных отказов бА разра-ботать алгоритмы повышения живучести МКА рассматриваемого типа сформу-лировать рекомендации по повышению живучести для вновь разрабатываемых МКА научно-образовательного и опытно-технологического назначений

В результате работы над созданием и по эксплуатации МКА серии laquoАИСТraquo выполнено 44 дипломных проекта защи-щены 21 магистерская 8 кандидатских диссертаций опубликовано более 35 ста- тей в рецензируемых журналах

Эта статья посвящается памяти нашего коллеги дтн профессора Сергея Ивановича Ткаченко координатора про-екта laquoАИСТraquo отдавшего более 40 лет созданию и экспериментальной отработке многих классов космических аппаратов

Список литературы

1 Садовничий ВА Панасюк МИ Бобровников СЮ Веденькин НН и др Первые результаты исследования космичес- кой среды на спутнике УниверситетскийndashТатьяна Космические исследования 2007 Т 45 4 С 291ndash305

2 Садовничий ВА Панасюк МИ Яшин ИВ и др Исследования космиче-ской среды на микроспутниках Универ-ситетскийndashТатьяна и Университетскийndash Татьяна-2 Астрономический вестник 2011 Т 45 1 С 5ndash31

3 Кремез ГВ Сахно ИВ Ткачев ЕА Фатеев ВФ Учебно-исследовательский малый космический аппарат laquoМожаец-4raquo десять лет на орбите Труды Военно- космической академии имени АФ Мо- жайского 2013 640 С 112ndash118

4 Майорова ВИ Зеленцов ВВ Кос-мический инновационный научно-образо-вательный проект laquoКосмический аппарат laquoбауманецraquo особенности реализации Актуальные проблемы российской кос-монавтики Тезисы XXX научных чтений по космонавтике М Комиссия РАН по разработке научного наследия пионе-ров освоения космического пространства 2006 С 306ndash308

5 Майорова ВИ Научно-образова-тельная космическая микроплатформа бауманец-2 Тезисы докладов Второй международной научно-практической кон-ференции М МГТУ имени НЭ баумана 2016 С 54ndash55

6 Зимин ИИ Валов МВ Яковлев АВ Галочкин СА Малый космический аппарат

82 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ 1(24)2019

Кирилин АН Ахметов рН Ткаченко СИ Стратилатов Нр Салмин вв и др

laquoМихаил Решетневraquo Результаты работы Электронный журнал laquoТруды МАИraquo 65 Режим доступа httpwwwmairuuploadib lock03d03d30644dbfb2345b900cc87ec8ad158pdf (дата обращения 20042017 г)

7 Ткаченко СИ Салмин ВВ Сем- кин НД Куренков ВИ Абрашкин ВИ Прохоров АГ Ткаченко ИС Петрухина КВ Проектный облик и основные характе-ристики малого космического аппарата СГАУ ndash ГНПРКЦ laquoЦСКб-Прогрессraquo Вестник СГАУ 2010 2 С 154ndash165

8 Kirilin AN Shakhmatov EV Soifer VA Akhmetov RN Tkachenko SI Prokofev AB Salmin VV Stratilatov NR Semkin ND Abrashkin VI Tkachenko IS Safronov SL Zheleznov YuE Small satellites laquoAISTraquo constellation mdash design construction and program of scientiic and technological experiments Procedia Engineering 2015 V 104 P 43ndash49 DOI 101016jproeng 201504095

9 Абрашкин ВИ Воронов КЕ Пия- ков АВ Пузин ЮЯ Сазонов ВВ Сем-кин НД Филиппов АС Чебуков СЮ Определение вращательного движения спутника laquoАИСТraquo по данным бортовых измерений магнитного поля Земли Препринты ИПМ им МВ Келдыша 2014 17 38 с

10 Абрашкин ВИ Воронов КЕ Пия- ков АВ Пузин ЮЯ Сазонов ВВ Сем-кин НД Филиппов АС Чебуков СЮ

Определение движения спутника laquoбион М-1raquo средствами аппаратуры ГРАВИТОН Препринты ИПМ им МВ Келдыша 2014 2 44 с

11 Абрашкин ВИ Воронов КЕ Рекон-струкция неуправляемого вращательно-го движения малого спутника laquoАИСТraquo Научные и технологические эксперимен-ты на автоматических космических аппа-ратах и малых спутниках Тезисы докладов Третьей международной конференции laquoНаучные и технологические эксперимен-ты на автоматических космических аппа- ратах и малых спутникахraquo Самара Изд-во СНЦ РАН 2014 С 177ndash180

12 Абрашкин ВИ Воронов КЕ Пия-ков АВ Пузин ЮЯ Сазонов ВВ Сем- кин НД Филиппов АС Чебуков СЮ Неуправляемое вращательное движение малого спутника laquoАистraquo Космические исследования 2015 Т 53 5 С 395ndash408

13 Семкин НД Брагин ВВ Пия- ков АВ Телегин АМ Рязанов ДМ Мат-виец МГ Электролизация поверхности низкоорбитального малого космического аппарата laquoАИСТraquo Вестник СГАУ 2015 Т 14 1 С 46ndash57

14 Новиков ЛС Милеев ВН Крупни-ков КК Маклецов АА Электризация кос-мических аппаратов в магнитосферной плазме В кн Модель космоса В 2-х т М КДУ 2007 Т 2 С 236ndash275Статья поступила в редакцию 28092018 г

reference

1 Sadovnichiy VA Panasyuk MI Bobrovnikov SYu Vedenrsquokin NN etc Pervye rezulrsquotaty issledovaniya kosmicheskoy sredy na sputnike UniversitetskiyndashTatrsquoyana [The first results of a study of the space environment on the Universitet-Tatiana satellite] Kosmicheskie issledovaniya 2007 vol 45 no 4 pp 291ndash305

2 Sadovnichiy VA Panasyuk MI Yashin IV etc Issledovaniya kosmicheskoy sredy na mikrosputnikakh UniversitetskiyndashTatrsquoyana i UniversitetskiyndashTatrsquoyana-2 [Studies of the space environment on microsatellites UniversitetskiyndashTatyana and UniversitetskyndashTatyana-2] Astronomicheskiy vestnik 2011 vol 45 no 1 pp 5ndash31

3 Kremez GV Sakhno IV Tkachev EA Fateev VF Uchebno-issledovatelrsquoskiy malyy kosmicheskiy apparat laquoMozhaets-4raquo desyatrsquo let na orbite [Educational and research small space vehicle Mozhaets-4 ten years in orbit] Trudy Voenno-kosmicheskoy akademii imeni AF Mozhayskogo 2013 no 640 pp 112ndash118

4 Mayorova VI Zelentsov VV Kosmicheskiy innovatsionnyy nauchno-obrazovatelrsquonyy proekt laquoKosmicheskiy apparat laquoBaumanetsraquo osobennosti realizatsii Aktualrsquonye problemy rossiyskoy kosmonavtiki Tezisy XXX nauchnykh chteniy po kosmonavtike [Space innovative scientific and educational project laquoSpacecraft laquobaumanetsraquo features of realization Actual problems of Russian cosmonautics] Moscow Commission of the Russian Academy of Sciences on the development of the scientific legacy of pioneers of space exploration publ 2006 Pp 306ndash308

83 1(24)2019 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

ОСНОвНыЕ прОЕКТНыЕ ХАрАКТЕрИСТИКИ И рЕзуЛьТАТы эКСпЛуАТАцИИ

5 Mayorova VI Nauchno-obrazovatelrsquonaya kosmicheskaya mikroplatforma Baumanets-2 [Scientific-educational space microplatform baumanets-2] Tezisy dokladov Vtoroy mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii Moscow MGTU imeni NE Baumana publ 2016 Pp 54ndash55

6 Zimin II Valov MV Yakovlev AV Galochkin SA Malyy kosmicheskiy apparat laquoMikhail Reshetnevraquo Rezulrsquotaty raboty [Small spacecraft laquoMikhail Reshetnevraquo Results of the work] Elektronnyy zhurnal laquoTrudy MAIraquo no 65 Available at httpwwwmairu uploadiblock03d03d30644dbfb2345b900cc87ec8ad158pdf (accessed 20042017)

7 Tkachenko SI Salmin VV Semkin ND Kurenkov VI Abrashkin VI Prokhorov AG Tkachenko IS Petrukhina KV Proektnyy oblik i osnovnye kharakteristiki malogo kosmicheskogo apparata SGAU ndash GNPRKTS laquoTSSKB-Progressraquo [The design and basic characteristics of a small spacecraft of SSAU ndash laquoTsSKb-Progressraquo] Vestnik SGAU 2010 no 2 pp 154ndash165

8 Kirilin AN Shakhmatov EV Soifer VA Akhmetov RN Tkachenko SI Prokofev AB Salmin VV Stratilatov NR Semkin ND Abrashkin VI Tkachenko IS Safronov SL Zheleznov YuE Small satellites laquoAISTraquo constellation mdash design construction and program of scientific and technological experiments Procedia Engineering 2015 vol 104 pp 43ndash49 DOI 101016jproeng 201504095

9 Abrashkin VI Voronov KE Piyakov AV Puzin YuYa Sazonov VV Semkin ND Filippov AS Chebukov SYu Opredelenie vrashchatelrsquonogo dvizheniya sputnika laquoAISTraquo po dannym bortovykh izmereniy magnitnogo polya Zemli [Determination of the rotational motion of the satellite laquoAISTraquo according to the onboard measurements of the Earthrsquos magnetic field] Preprinty IPM im MV Keldysha 2014 no 17 38 p

10 Abrashkin VI Voronov KE Piyakov AV Puzin YuYa Sazonov VV Semkin ND Filippov AS Chebukov SYu Opredelenie dvizheniya sputnika laquoBion M-1raquo sredstvami apparatury GRAVITON [Determination of the motion of the laquobion M-1raquo satellite by means of GRAVITON equipment] Preprinty IPM im MV Keldysha 2014 no 2 44 p

11 Abrashkin VI Voronov KE Rekonstruktsiya neupravlyaemogo vrashchatelrsquonogo dvizheniya malogo sputnika laquoAISTraquo Tezisy dokladov Tretrsquoey mezhdunarodnoy konferentsii laquoNauchnye i tekhnologicheskie eksperimenty na avtomaticheskikh kosmicheskikh apparatakh i malykh sputnikakhraquo [Reconstruction of uncontrolled rotational motion of a small satellite laquoAISTraquo Scientiic and technological experiments on automatic spacecraft and small satellites] Samara SNTS RAN publ 2014 pp 177ndash180

12 Abrashkin VI Voronov KE Piyakov AV Puzin YuYa Sazonov VV Semkin ND Filippov AS Chebukov SYu Neupravlyaemoe vrashchatelrsquonoe dvizhenie malogo sputnika laquoAistraquo [Uncontrollable rotational motion of the small satellite AIST] Kosmicheskie issledovaniya 2015 vol 53 no 5 pp 395ndash408

13 Semkin ND Bragin VV Piyakov AV Telegin AM Ryazanov DM Matviets MG Elektrolizatsiya poverkhnosti nizkoorbitalrsquonogo malogo kosmicheskogo apparata laquoAISTraquo [Electrification of the surface of the low-orbit small spacecraft laquoAISTraquo] Vestnik SGAU 2015 vol 14 no 1 pp 46ndash57

14 Novikov LS Mileev VN Krupnikov KK Makletsov AA Elektrizatsiya kosmicheskikh apparatov v magnitosfernoy plazme Modelrsquo kosmosa V 2 t [Electrification of space vehicles in the magnetospheric plasma In 2 vol] Moscow KDU publ 2007 Vol 2 pp 236ndash275

Page 12: УДК 629.783.058.5 оСновные Проектные характериСтики ... · 2020. 8. 5. · Салмин в.в. 1, воронов к.е. , абрашкин в.и.2,

79 1(24)2019 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

ОСНОвНыЕ прОЕКТНыЕ ХАрАКТЕрИСТИКИ И рЕзуЛьТАТы эКСпЛуАТАцИИ

ускоренной деградацией (использует-ся технологическое изделие) Введено ограничение на длительность включения НА до двух часов непрерывной работы Аппарат в целом выполняет заданные целевые функции далеко за пределами гарантийного срока Ведется накопле-ние и первичная обработка ТМИ о рабо- те всех компонентов КУНС дан-ных НА laquoМЕТЕОРraquo и магнитометров НА laquoМАГКОМraquo

Работа НА laquoМАГКОМraquo На началь-ном этапе эксплуатации аппарата по данным измерений параметров МПЗ научной аппаратурой laquoМАГКОМraquo спе-циалисты Института прикладной меха- ники имени МВ Келдыша проанализи-ровали динамику вращения МКА [12] На обработанных отрезках времени вра-щательное движение этого спутника представляет собой слабо возмущенное движение ЭйлераndashПуансо при кото-ром влияние магнитного момента про-является специфическим образом Это влияние усредняется по указанному движению так что эффективный ди-польный момент спутника оказыва-ется направленным вдоль вектора его кинетического момента в движении относительно центра масс Кроме того кинетический момент и эффективный дипольный момент на интервале об-работки данных измерений меняются мало Принятая для проведения анали-за динамики вращения МКА методика обработки данных позволила получить надежные реконструкции Анализ про-веденных измерений и результатов рас-четов [12] показал что движения спут-ников заметно отличаются хотя все реконструированные движения близки к движению ЭйлераndashПуансо Отличие состоит в том что движения опытного образца близки вращению вокруг его оси минимального момента инерции а движение летного образца происходит вокруг максимального момента инерции

Работа НА laquoМЕТЕОРraquo На аппарате laquoАИСТraquo RS-41at начаты комплексные исследования космического пространст-ва с использованием НА laquoМЕТЕОРraquo Исследуется процесс электризации МКА на различных участках орбиты вклю-чая приполярные Образец телеметриче-ского кадра регистрации процесса элек-тризации датчиками МТ3 МТ4 МТ5 расположенными на панели +Х пред- ставлен на рис 6

На рис 7 приведены результаты изме-рений многопараметрическим датчиком НА laquoМЕТЕОРraquo зависимости от времени освещенности температуры и потенциала поверхности (сверху вниз)

Видна корреляция пиков освещенно-сти с уменьшением модуля потенциала поверхности что объясняется фото-электрическим эффектом Отставание температурных пиков связано с инер-ционностью полупроводниковых дат-чиков температуры и процесса нагре- ва поверхности

Для исследований процесса электри-зации поверхности работающих дли-тельное время на орбите МКА была разработана его физико-математическая модель [13] Для построения математи-ческой модели электризации КА выбран метод интегральных уравнений [14] На основе методики разработанной в Институте космического приборостро-ения Самарского университета с учетом радиуса Дебая и экранирования распре-деления зарядов поверхности плазмой был рассчитан потенциал поверхно-стей МКА laquoАИСТraquo RS-43as и laquoАИСТraquo RS-41at Экспериментальные и теорети-ческие результаты имеют высокую сте-пень соответствия что подтверждает адекватность выбранной физико-матема- тической модели

Освещенность определяется как коэф- фициент k передаваемый цифровым кодом от 0 до 255 где 0 mdash это отсут-ствие освещения а 255 mdash максималь- ная засветка

В целом результаты космического эксперимента имеют приемлемое совпа-дение с результатами моделирования

Рис 6 Регистрация процесса электризации МКА laquoАИСТraquo RS-41at

80 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ 1(24)2019

Кирилин АН Ахметов рН Ткаченко СИ Стратилатов Нр Салмин вв и др

что подтверждает адекватность предло-женной физико-математической модели Учтено влияние характеристик окружа-ющей плазмы на собственную емкость аппарата путем введения в уравнение пространственного распределения потен- циала выражения для радиуса Дебая Получена зависимость потенциала поверх-ности КА от его емкости относительно окружающей плазмы

Данные НА laquoМЕТЕОРraquo о соударениях с микрочастицами приведены в табл 2

работа обеспечивающих систем космической платформы мка серии laquoаиСтraquo

Одной из важнейших составляю-щих эксплуатации МКА серии laquoАИСТraquo является определение функциональных возможностей и живучести маломассо-габаритной (до 50 кг) космической плат-формы совершающей неориентированный полет однако имеющей средства для стабилизации вращательного движения вокруг центра масс С учетом того что КУНС является разработкой ООО laquoНаучно- исследовательская лаборатория аэрокос- мической техники ДОСААФraquo (г Калуга) и отдельно тестируется этой организа-цией (существенных замечаний к КУНС за весь период эксплуатации нет) основ-ное внимание разработчиков аппарата было сосредоточено на оценке работо-способности системы обеспечения тепло- вого режима (СОТР) и системы электро-питания (СЭП) платформы Длительное наблюдение за СОТР и СЭП двух МКА работающих на различных орби-тах анализ суточных (15 витков) измере-ний температур поверхностей аппаратов в различные периоды времени привел к следующим выводам

Дата

датчикаЭнергия

частицы Дж

Скорость частицы

кмс

15012014 г 3 2810ndash7 50

26012014 г 6 110ndash7 28

30012014 г 5 410ndash6 100

30012014 г 3 2510ndash7 15

09022014 г 4 6310ndash8 72

23022014 г 3 2410ndash6 120

19042014 г 2 2510ndash7 22

16052014 г 6 210ndash8 44

02032014 г 5 5510ndash6 151

11042014 г 3 410ndash7 46

21072014 г 2 110ndash6 131

12102014 г 5 1410ndash6 82

10012015 г 1 1110ndash6 91

12022015 г 4 210ndash6 127

10032015 г 2 110ndash8 24

Таблица 2

данные научной аппаратуры laquoметеорraquo о соударениях с микрочастицами

Рис 7 Результаты измерений многопараметриче-ским датчиком научной аппаратуры laquoМЕТЕОРraquo МКА laquoАИСТraquo RS-43at от 14102014 г a mdash освещенность б mdash температура в mdash потенциал поверхности

81 1(24)2019 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

ОСНОвНыЕ прОЕКТНыЕ ХАрАКТЕрИСТИКИ И рЕзуЛьТАТы эКСпЛуАТАцИИ

bull температура поверхностей по всем граням обоих МКА практически не зави- сит от включения НА

bull при угловых скоростях вращения аппаратов в пределах 025hellip10 degс средняя температура поверхностей остается прак-тически неизменной

bull анализ изменения температур бА и граней аппаратов в течение всего полета свидетельствует о следующем

ndash при отсутствии регулярных вклю-чений НА температура бортовой обеспе-чивающей аппаратуры снижается однако не уходит в минусовой диапазон

ndash максимальные температуры бА МКА RS-43as на ~10 degС ниже максимальных температур бА МКА RS-41at в связи с наличием на орбите последнего су- щественно бльших по длительности постоянно-солнечных участков

ndash для обоих аппаратов даже при выключенной НА тепла сохраняемого сотовыми панелями с тепловыми труба-ми и выделяемого обеспечивающей бА достаточно для поддержания внутри кор-пуса МКА положительных температур без задействования пленочных нагревате-лей СОТР

ndash температура на гранях аппаратов на постоянно-солнечных участках орбит не отличается более чем на 10 degС ощу-тимо влияние динамики вращения МКА вокруг центра масс однако его степень требует дополнительного изучения и ана-лиза в ходе эксплуатации аппаратов

ndash по мере эксплуатации аппаратов тем-пература бА на постоянно-солнечных участках орбит повышается от участка к участку на 1ndash3 degС что свидетельствует об ухудшении теплоотдачи за счет сни- жения отражательной способности поверх-ностей аппарата

Исследования работоспособности СОТР и СЭП обоих аппаратов продолжаются Полученные данные могут быть исполь-зованы при проектировании новых уни-фицированных маломассогабаритных кос- мических платформ

выводы

Пятилетняя работа двух однотипных МКА на орбите постоянная регистрация и обработка телеметрической информации позволили впервые произвести углублен-ный анализ живучести унифицированных маломассогабаритных космических плат-форм МКА серии laquoАИСТraquo сформировать

перечень возможных отказов бА разра-ботать алгоритмы повышения живучести МКА рассматриваемого типа сформу-лировать рекомендации по повышению живучести для вновь разрабатываемых МКА научно-образовательного и опытно-технологического назначений

В результате работы над созданием и по эксплуатации МКА серии laquoАИСТraquo выполнено 44 дипломных проекта защи-щены 21 магистерская 8 кандидатских диссертаций опубликовано более 35 ста- тей в рецензируемых журналах

Эта статья посвящается памяти нашего коллеги дтн профессора Сергея Ивановича Ткаченко координатора про-екта laquoАИСТraquo отдавшего более 40 лет созданию и экспериментальной отработке многих классов космических аппаратов

Список литературы

1 Садовничий ВА Панасюк МИ Бобровников СЮ Веденькин НН и др Первые результаты исследования космичес- кой среды на спутнике УниверситетскийndashТатьяна Космические исследования 2007 Т 45 4 С 291ndash305

2 Садовничий ВА Панасюк МИ Яшин ИВ и др Исследования космиче-ской среды на микроспутниках Универ-ситетскийndashТатьяна и Университетскийndash Татьяна-2 Астрономический вестник 2011 Т 45 1 С 5ndash31

3 Кремез ГВ Сахно ИВ Ткачев ЕА Фатеев ВФ Учебно-исследовательский малый космический аппарат laquoМожаец-4raquo десять лет на орбите Труды Военно- космической академии имени АФ Мо- жайского 2013 640 С 112ndash118

4 Майорова ВИ Зеленцов ВВ Кос-мический инновационный научно-образо-вательный проект laquoКосмический аппарат laquoбауманецraquo особенности реализации Актуальные проблемы российской кос-монавтики Тезисы XXX научных чтений по космонавтике М Комиссия РАН по разработке научного наследия пионе-ров освоения космического пространства 2006 С 306ndash308

5 Майорова ВИ Научно-образова-тельная космическая микроплатформа бауманец-2 Тезисы докладов Второй международной научно-практической кон-ференции М МГТУ имени НЭ баумана 2016 С 54ndash55

6 Зимин ИИ Валов МВ Яковлев АВ Галочкин СА Малый космический аппарат

82 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ 1(24)2019

Кирилин АН Ахметов рН Ткаченко СИ Стратилатов Нр Салмин вв и др

laquoМихаил Решетневraquo Результаты работы Электронный журнал laquoТруды МАИraquo 65 Режим доступа httpwwwmairuuploadib lock03d03d30644dbfb2345b900cc87ec8ad158pdf (дата обращения 20042017 г)

7 Ткаченко СИ Салмин ВВ Сем- кин НД Куренков ВИ Абрашкин ВИ Прохоров АГ Ткаченко ИС Петрухина КВ Проектный облик и основные характе-ристики малого космического аппарата СГАУ ndash ГНПРКЦ laquoЦСКб-Прогрессraquo Вестник СГАУ 2010 2 С 154ndash165

8 Kirilin AN Shakhmatov EV Soifer VA Akhmetov RN Tkachenko SI Prokofev AB Salmin VV Stratilatov NR Semkin ND Abrashkin VI Tkachenko IS Safronov SL Zheleznov YuE Small satellites laquoAISTraquo constellation mdash design construction and program of scientiic and technological experiments Procedia Engineering 2015 V 104 P 43ndash49 DOI 101016jproeng 201504095

9 Абрашкин ВИ Воронов КЕ Пия- ков АВ Пузин ЮЯ Сазонов ВВ Сем-кин НД Филиппов АС Чебуков СЮ Определение вращательного движения спутника laquoАИСТraquo по данным бортовых измерений магнитного поля Земли Препринты ИПМ им МВ Келдыша 2014 17 38 с

10 Абрашкин ВИ Воронов КЕ Пия- ков АВ Пузин ЮЯ Сазонов ВВ Сем-кин НД Филиппов АС Чебуков СЮ

Определение движения спутника laquoбион М-1raquo средствами аппаратуры ГРАВИТОН Препринты ИПМ им МВ Келдыша 2014 2 44 с

11 Абрашкин ВИ Воронов КЕ Рекон-струкция неуправляемого вращательно-го движения малого спутника laquoАИСТraquo Научные и технологические эксперимен-ты на автоматических космических аппа-ратах и малых спутниках Тезисы докладов Третьей международной конференции laquoНаучные и технологические эксперимен-ты на автоматических космических аппа- ратах и малых спутникахraquo Самара Изд-во СНЦ РАН 2014 С 177ndash180

12 Абрашкин ВИ Воронов КЕ Пия-ков АВ Пузин ЮЯ Сазонов ВВ Сем- кин НД Филиппов АС Чебуков СЮ Неуправляемое вращательное движение малого спутника laquoАистraquo Космические исследования 2015 Т 53 5 С 395ndash408

13 Семкин НД Брагин ВВ Пия- ков АВ Телегин АМ Рязанов ДМ Мат-виец МГ Электролизация поверхности низкоорбитального малого космического аппарата laquoАИСТraquo Вестник СГАУ 2015 Т 14 1 С 46ndash57

14 Новиков ЛС Милеев ВН Крупни-ков КК Маклецов АА Электризация кос-мических аппаратов в магнитосферной плазме В кн Модель космоса В 2-х т М КДУ 2007 Т 2 С 236ndash275Статья поступила в редакцию 28092018 г

reference

1 Sadovnichiy VA Panasyuk MI Bobrovnikov SYu Vedenrsquokin NN etc Pervye rezulrsquotaty issledovaniya kosmicheskoy sredy na sputnike UniversitetskiyndashTatrsquoyana [The first results of a study of the space environment on the Universitet-Tatiana satellite] Kosmicheskie issledovaniya 2007 vol 45 no 4 pp 291ndash305

2 Sadovnichiy VA Panasyuk MI Yashin IV etc Issledovaniya kosmicheskoy sredy na mikrosputnikakh UniversitetskiyndashTatrsquoyana i UniversitetskiyndashTatrsquoyana-2 [Studies of the space environment on microsatellites UniversitetskiyndashTatyana and UniversitetskyndashTatyana-2] Astronomicheskiy vestnik 2011 vol 45 no 1 pp 5ndash31

3 Kremez GV Sakhno IV Tkachev EA Fateev VF Uchebno-issledovatelrsquoskiy malyy kosmicheskiy apparat laquoMozhaets-4raquo desyatrsquo let na orbite [Educational and research small space vehicle Mozhaets-4 ten years in orbit] Trudy Voenno-kosmicheskoy akademii imeni AF Mozhayskogo 2013 no 640 pp 112ndash118

4 Mayorova VI Zelentsov VV Kosmicheskiy innovatsionnyy nauchno-obrazovatelrsquonyy proekt laquoKosmicheskiy apparat laquoBaumanetsraquo osobennosti realizatsii Aktualrsquonye problemy rossiyskoy kosmonavtiki Tezisy XXX nauchnykh chteniy po kosmonavtike [Space innovative scientific and educational project laquoSpacecraft laquobaumanetsraquo features of realization Actual problems of Russian cosmonautics] Moscow Commission of the Russian Academy of Sciences on the development of the scientific legacy of pioneers of space exploration publ 2006 Pp 306ndash308

83 1(24)2019 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

ОСНОвНыЕ прОЕКТНыЕ ХАрАКТЕрИСТИКИ И рЕзуЛьТАТы эКСпЛуАТАцИИ

5 Mayorova VI Nauchno-obrazovatelrsquonaya kosmicheskaya mikroplatforma Baumanets-2 [Scientific-educational space microplatform baumanets-2] Tezisy dokladov Vtoroy mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii Moscow MGTU imeni NE Baumana publ 2016 Pp 54ndash55

6 Zimin II Valov MV Yakovlev AV Galochkin SA Malyy kosmicheskiy apparat laquoMikhail Reshetnevraquo Rezulrsquotaty raboty [Small spacecraft laquoMikhail Reshetnevraquo Results of the work] Elektronnyy zhurnal laquoTrudy MAIraquo no 65 Available at httpwwwmairu uploadiblock03d03d30644dbfb2345b900cc87ec8ad158pdf (accessed 20042017)

7 Tkachenko SI Salmin VV Semkin ND Kurenkov VI Abrashkin VI Prokhorov AG Tkachenko IS Petrukhina KV Proektnyy oblik i osnovnye kharakteristiki malogo kosmicheskogo apparata SGAU ndash GNPRKTS laquoTSSKB-Progressraquo [The design and basic characteristics of a small spacecraft of SSAU ndash laquoTsSKb-Progressraquo] Vestnik SGAU 2010 no 2 pp 154ndash165

8 Kirilin AN Shakhmatov EV Soifer VA Akhmetov RN Tkachenko SI Prokofev AB Salmin VV Stratilatov NR Semkin ND Abrashkin VI Tkachenko IS Safronov SL Zheleznov YuE Small satellites laquoAISTraquo constellation mdash design construction and program of scientific and technological experiments Procedia Engineering 2015 vol 104 pp 43ndash49 DOI 101016jproeng 201504095

9 Abrashkin VI Voronov KE Piyakov AV Puzin YuYa Sazonov VV Semkin ND Filippov AS Chebukov SYu Opredelenie vrashchatelrsquonogo dvizheniya sputnika laquoAISTraquo po dannym bortovykh izmereniy magnitnogo polya Zemli [Determination of the rotational motion of the satellite laquoAISTraquo according to the onboard measurements of the Earthrsquos magnetic field] Preprinty IPM im MV Keldysha 2014 no 17 38 p

10 Abrashkin VI Voronov KE Piyakov AV Puzin YuYa Sazonov VV Semkin ND Filippov AS Chebukov SYu Opredelenie dvizheniya sputnika laquoBion M-1raquo sredstvami apparatury GRAVITON [Determination of the motion of the laquobion M-1raquo satellite by means of GRAVITON equipment] Preprinty IPM im MV Keldysha 2014 no 2 44 p

11 Abrashkin VI Voronov KE Rekonstruktsiya neupravlyaemogo vrashchatelrsquonogo dvizheniya malogo sputnika laquoAISTraquo Tezisy dokladov Tretrsquoey mezhdunarodnoy konferentsii laquoNauchnye i tekhnologicheskie eksperimenty na avtomaticheskikh kosmicheskikh apparatakh i malykh sputnikakhraquo [Reconstruction of uncontrolled rotational motion of a small satellite laquoAISTraquo Scientiic and technological experiments on automatic spacecraft and small satellites] Samara SNTS RAN publ 2014 pp 177ndash180

12 Abrashkin VI Voronov KE Piyakov AV Puzin YuYa Sazonov VV Semkin ND Filippov AS Chebukov SYu Neupravlyaemoe vrashchatelrsquonoe dvizhenie malogo sputnika laquoAistraquo [Uncontrollable rotational motion of the small satellite AIST] Kosmicheskie issledovaniya 2015 vol 53 no 5 pp 395ndash408

13 Semkin ND Bragin VV Piyakov AV Telegin AM Ryazanov DM Matviets MG Elektrolizatsiya poverkhnosti nizkoorbitalrsquonogo malogo kosmicheskogo apparata laquoAISTraquo [Electrification of the surface of the low-orbit small spacecraft laquoAISTraquo] Vestnik SGAU 2015 vol 14 no 1 pp 46ndash57

14 Novikov LS Mileev VN Krupnikov KK Makletsov AA Elektrizatsiya kosmicheskikh apparatov v magnitosfernoy plazme Modelrsquo kosmosa V 2 t [Electrification of space vehicles in the magnetospheric plasma In 2 vol] Moscow KDU publ 2007 Vol 2 pp 236ndash275

Page 13: УДК 629.783.058.5 оСновные Проектные характериСтики ... · 2020. 8. 5. · Салмин в.в. 1, воронов к.е. , абрашкин в.и.2,

80 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ 1(24)2019

Кирилин АН Ахметов рН Ткаченко СИ Стратилатов Нр Салмин вв и др

что подтверждает адекватность предло-женной физико-математической модели Учтено влияние характеристик окружа-ющей плазмы на собственную емкость аппарата путем введения в уравнение пространственного распределения потен- циала выражения для радиуса Дебая Получена зависимость потенциала поверх-ности КА от его емкости относительно окружающей плазмы

Данные НА laquoМЕТЕОРraquo о соударениях с микрочастицами приведены в табл 2

работа обеспечивающих систем космической платформы мка серии laquoаиСтraquo

Одной из важнейших составляю-щих эксплуатации МКА серии laquoАИСТraquo является определение функциональных возможностей и живучести маломассо-габаритной (до 50 кг) космической плат-формы совершающей неориентированный полет однако имеющей средства для стабилизации вращательного движения вокруг центра масс С учетом того что КУНС является разработкой ООО laquoНаучно- исследовательская лаборатория аэрокос- мической техники ДОСААФraquo (г Калуга) и отдельно тестируется этой организа-цией (существенных замечаний к КУНС за весь период эксплуатации нет) основ-ное внимание разработчиков аппарата было сосредоточено на оценке работо-способности системы обеспечения тепло- вого режима (СОТР) и системы электро-питания (СЭП) платформы Длительное наблюдение за СОТР и СЭП двух МКА работающих на различных орби-тах анализ суточных (15 витков) измере-ний температур поверхностей аппаратов в различные периоды времени привел к следующим выводам

Дата

датчикаЭнергия

частицы Дж

Скорость частицы

кмс

15012014 г 3 2810ndash7 50

26012014 г 6 110ndash7 28

30012014 г 5 410ndash6 100

30012014 г 3 2510ndash7 15

09022014 г 4 6310ndash8 72

23022014 г 3 2410ndash6 120

19042014 г 2 2510ndash7 22

16052014 г 6 210ndash8 44

02032014 г 5 5510ndash6 151

11042014 г 3 410ndash7 46

21072014 г 2 110ndash6 131

12102014 г 5 1410ndash6 82

10012015 г 1 1110ndash6 91

12022015 г 4 210ndash6 127

10032015 г 2 110ndash8 24

Таблица 2

данные научной аппаратуры laquoметеорraquo о соударениях с микрочастицами

Рис 7 Результаты измерений многопараметриче-ским датчиком научной аппаратуры laquoМЕТЕОРraquo МКА laquoАИСТraquo RS-43at от 14102014 г a mdash освещенность б mdash температура в mdash потенциал поверхности

81 1(24)2019 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

ОСНОвНыЕ прОЕКТНыЕ ХАрАКТЕрИСТИКИ И рЕзуЛьТАТы эКСпЛуАТАцИИ

bull температура поверхностей по всем граням обоих МКА практически не зави- сит от включения НА

bull при угловых скоростях вращения аппаратов в пределах 025hellip10 degс средняя температура поверхностей остается прак-тически неизменной

bull анализ изменения температур бА и граней аппаратов в течение всего полета свидетельствует о следующем

ndash при отсутствии регулярных вклю-чений НА температура бортовой обеспе-чивающей аппаратуры снижается однако не уходит в минусовой диапазон

ndash максимальные температуры бА МКА RS-43as на ~10 degС ниже максимальных температур бА МКА RS-41at в связи с наличием на орбите последнего су- щественно бльших по длительности постоянно-солнечных участков

ndash для обоих аппаратов даже при выключенной НА тепла сохраняемого сотовыми панелями с тепловыми труба-ми и выделяемого обеспечивающей бА достаточно для поддержания внутри кор-пуса МКА положительных температур без задействования пленочных нагревате-лей СОТР

ndash температура на гранях аппаратов на постоянно-солнечных участках орбит не отличается более чем на 10 degС ощу-тимо влияние динамики вращения МКА вокруг центра масс однако его степень требует дополнительного изучения и ана-лиза в ходе эксплуатации аппаратов

ndash по мере эксплуатации аппаратов тем-пература бА на постоянно-солнечных участках орбит повышается от участка к участку на 1ndash3 degС что свидетельствует об ухудшении теплоотдачи за счет сни- жения отражательной способности поверх-ностей аппарата

Исследования работоспособности СОТР и СЭП обоих аппаратов продолжаются Полученные данные могут быть исполь-зованы при проектировании новых уни-фицированных маломассогабаритных кос- мических платформ

выводы

Пятилетняя работа двух однотипных МКА на орбите постоянная регистрация и обработка телеметрической информации позволили впервые произвести углублен-ный анализ живучести унифицированных маломассогабаритных космических плат-форм МКА серии laquoАИСТraquo сформировать

перечень возможных отказов бА разра-ботать алгоритмы повышения живучести МКА рассматриваемого типа сформу-лировать рекомендации по повышению живучести для вновь разрабатываемых МКА научно-образовательного и опытно-технологического назначений

В результате работы над созданием и по эксплуатации МКА серии laquoАИСТraquo выполнено 44 дипломных проекта защи-щены 21 магистерская 8 кандидатских диссертаций опубликовано более 35 ста- тей в рецензируемых журналах

Эта статья посвящается памяти нашего коллеги дтн профессора Сергея Ивановича Ткаченко координатора про-екта laquoАИСТraquo отдавшего более 40 лет созданию и экспериментальной отработке многих классов космических аппаратов

Список литературы

1 Садовничий ВА Панасюк МИ Бобровников СЮ Веденькин НН и др Первые результаты исследования космичес- кой среды на спутнике УниверситетскийndashТатьяна Космические исследования 2007 Т 45 4 С 291ndash305

2 Садовничий ВА Панасюк МИ Яшин ИВ и др Исследования космиче-ской среды на микроспутниках Универ-ситетскийndashТатьяна и Университетскийndash Татьяна-2 Астрономический вестник 2011 Т 45 1 С 5ndash31

3 Кремез ГВ Сахно ИВ Ткачев ЕА Фатеев ВФ Учебно-исследовательский малый космический аппарат laquoМожаец-4raquo десять лет на орбите Труды Военно- космической академии имени АФ Мо- жайского 2013 640 С 112ndash118

4 Майорова ВИ Зеленцов ВВ Кос-мический инновационный научно-образо-вательный проект laquoКосмический аппарат laquoбауманецraquo особенности реализации Актуальные проблемы российской кос-монавтики Тезисы XXX научных чтений по космонавтике М Комиссия РАН по разработке научного наследия пионе-ров освоения космического пространства 2006 С 306ndash308

5 Майорова ВИ Научно-образова-тельная космическая микроплатформа бауманец-2 Тезисы докладов Второй международной научно-практической кон-ференции М МГТУ имени НЭ баумана 2016 С 54ndash55

6 Зимин ИИ Валов МВ Яковлев АВ Галочкин СА Малый космический аппарат

82 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ 1(24)2019

Кирилин АН Ахметов рН Ткаченко СИ Стратилатов Нр Салмин вв и др

laquoМихаил Решетневraquo Результаты работы Электронный журнал laquoТруды МАИraquo 65 Режим доступа httpwwwmairuuploadib lock03d03d30644dbfb2345b900cc87ec8ad158pdf (дата обращения 20042017 г)

7 Ткаченко СИ Салмин ВВ Сем- кин НД Куренков ВИ Абрашкин ВИ Прохоров АГ Ткаченко ИС Петрухина КВ Проектный облик и основные характе-ристики малого космического аппарата СГАУ ndash ГНПРКЦ laquoЦСКб-Прогрессraquo Вестник СГАУ 2010 2 С 154ndash165

8 Kirilin AN Shakhmatov EV Soifer VA Akhmetov RN Tkachenko SI Prokofev AB Salmin VV Stratilatov NR Semkin ND Abrashkin VI Tkachenko IS Safronov SL Zheleznov YuE Small satellites laquoAISTraquo constellation mdash design construction and program of scientiic and technological experiments Procedia Engineering 2015 V 104 P 43ndash49 DOI 101016jproeng 201504095

9 Абрашкин ВИ Воронов КЕ Пия- ков АВ Пузин ЮЯ Сазонов ВВ Сем-кин НД Филиппов АС Чебуков СЮ Определение вращательного движения спутника laquoАИСТraquo по данным бортовых измерений магнитного поля Земли Препринты ИПМ им МВ Келдыша 2014 17 38 с

10 Абрашкин ВИ Воронов КЕ Пия- ков АВ Пузин ЮЯ Сазонов ВВ Сем-кин НД Филиппов АС Чебуков СЮ

Определение движения спутника laquoбион М-1raquo средствами аппаратуры ГРАВИТОН Препринты ИПМ им МВ Келдыша 2014 2 44 с

11 Абрашкин ВИ Воронов КЕ Рекон-струкция неуправляемого вращательно-го движения малого спутника laquoАИСТraquo Научные и технологические эксперимен-ты на автоматических космических аппа-ратах и малых спутниках Тезисы докладов Третьей международной конференции laquoНаучные и технологические эксперимен-ты на автоматических космических аппа- ратах и малых спутникахraquo Самара Изд-во СНЦ РАН 2014 С 177ndash180

12 Абрашкин ВИ Воронов КЕ Пия-ков АВ Пузин ЮЯ Сазонов ВВ Сем- кин НД Филиппов АС Чебуков СЮ Неуправляемое вращательное движение малого спутника laquoАистraquo Космические исследования 2015 Т 53 5 С 395ndash408

13 Семкин НД Брагин ВВ Пия- ков АВ Телегин АМ Рязанов ДМ Мат-виец МГ Электролизация поверхности низкоорбитального малого космического аппарата laquoАИСТraquo Вестник СГАУ 2015 Т 14 1 С 46ndash57

14 Новиков ЛС Милеев ВН Крупни-ков КК Маклецов АА Электризация кос-мических аппаратов в магнитосферной плазме В кн Модель космоса В 2-х т М КДУ 2007 Т 2 С 236ndash275Статья поступила в редакцию 28092018 г

reference

1 Sadovnichiy VA Panasyuk MI Bobrovnikov SYu Vedenrsquokin NN etc Pervye rezulrsquotaty issledovaniya kosmicheskoy sredy na sputnike UniversitetskiyndashTatrsquoyana [The first results of a study of the space environment on the Universitet-Tatiana satellite] Kosmicheskie issledovaniya 2007 vol 45 no 4 pp 291ndash305

2 Sadovnichiy VA Panasyuk MI Yashin IV etc Issledovaniya kosmicheskoy sredy na mikrosputnikakh UniversitetskiyndashTatrsquoyana i UniversitetskiyndashTatrsquoyana-2 [Studies of the space environment on microsatellites UniversitetskiyndashTatyana and UniversitetskyndashTatyana-2] Astronomicheskiy vestnik 2011 vol 45 no 1 pp 5ndash31

3 Kremez GV Sakhno IV Tkachev EA Fateev VF Uchebno-issledovatelrsquoskiy malyy kosmicheskiy apparat laquoMozhaets-4raquo desyatrsquo let na orbite [Educational and research small space vehicle Mozhaets-4 ten years in orbit] Trudy Voenno-kosmicheskoy akademii imeni AF Mozhayskogo 2013 no 640 pp 112ndash118

4 Mayorova VI Zelentsov VV Kosmicheskiy innovatsionnyy nauchno-obrazovatelrsquonyy proekt laquoKosmicheskiy apparat laquoBaumanetsraquo osobennosti realizatsii Aktualrsquonye problemy rossiyskoy kosmonavtiki Tezisy XXX nauchnykh chteniy po kosmonavtike [Space innovative scientific and educational project laquoSpacecraft laquobaumanetsraquo features of realization Actual problems of Russian cosmonautics] Moscow Commission of the Russian Academy of Sciences on the development of the scientific legacy of pioneers of space exploration publ 2006 Pp 306ndash308

83 1(24)2019 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

ОСНОвНыЕ прОЕКТНыЕ ХАрАКТЕрИСТИКИ И рЕзуЛьТАТы эКСпЛуАТАцИИ

5 Mayorova VI Nauchno-obrazovatelrsquonaya kosmicheskaya mikroplatforma Baumanets-2 [Scientific-educational space microplatform baumanets-2] Tezisy dokladov Vtoroy mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii Moscow MGTU imeni NE Baumana publ 2016 Pp 54ndash55

6 Zimin II Valov MV Yakovlev AV Galochkin SA Malyy kosmicheskiy apparat laquoMikhail Reshetnevraquo Rezulrsquotaty raboty [Small spacecraft laquoMikhail Reshetnevraquo Results of the work] Elektronnyy zhurnal laquoTrudy MAIraquo no 65 Available at httpwwwmairu uploadiblock03d03d30644dbfb2345b900cc87ec8ad158pdf (accessed 20042017)

7 Tkachenko SI Salmin VV Semkin ND Kurenkov VI Abrashkin VI Prokhorov AG Tkachenko IS Petrukhina KV Proektnyy oblik i osnovnye kharakteristiki malogo kosmicheskogo apparata SGAU ndash GNPRKTS laquoTSSKB-Progressraquo [The design and basic characteristics of a small spacecraft of SSAU ndash laquoTsSKb-Progressraquo] Vestnik SGAU 2010 no 2 pp 154ndash165

8 Kirilin AN Shakhmatov EV Soifer VA Akhmetov RN Tkachenko SI Prokofev AB Salmin VV Stratilatov NR Semkin ND Abrashkin VI Tkachenko IS Safronov SL Zheleznov YuE Small satellites laquoAISTraquo constellation mdash design construction and program of scientific and technological experiments Procedia Engineering 2015 vol 104 pp 43ndash49 DOI 101016jproeng 201504095

9 Abrashkin VI Voronov KE Piyakov AV Puzin YuYa Sazonov VV Semkin ND Filippov AS Chebukov SYu Opredelenie vrashchatelrsquonogo dvizheniya sputnika laquoAISTraquo po dannym bortovykh izmereniy magnitnogo polya Zemli [Determination of the rotational motion of the satellite laquoAISTraquo according to the onboard measurements of the Earthrsquos magnetic field] Preprinty IPM im MV Keldysha 2014 no 17 38 p

10 Abrashkin VI Voronov KE Piyakov AV Puzin YuYa Sazonov VV Semkin ND Filippov AS Chebukov SYu Opredelenie dvizheniya sputnika laquoBion M-1raquo sredstvami apparatury GRAVITON [Determination of the motion of the laquobion M-1raquo satellite by means of GRAVITON equipment] Preprinty IPM im MV Keldysha 2014 no 2 44 p

11 Abrashkin VI Voronov KE Rekonstruktsiya neupravlyaemogo vrashchatelrsquonogo dvizheniya malogo sputnika laquoAISTraquo Tezisy dokladov Tretrsquoey mezhdunarodnoy konferentsii laquoNauchnye i tekhnologicheskie eksperimenty na avtomaticheskikh kosmicheskikh apparatakh i malykh sputnikakhraquo [Reconstruction of uncontrolled rotational motion of a small satellite laquoAISTraquo Scientiic and technological experiments on automatic spacecraft and small satellites] Samara SNTS RAN publ 2014 pp 177ndash180

12 Abrashkin VI Voronov KE Piyakov AV Puzin YuYa Sazonov VV Semkin ND Filippov AS Chebukov SYu Neupravlyaemoe vrashchatelrsquonoe dvizhenie malogo sputnika laquoAistraquo [Uncontrollable rotational motion of the small satellite AIST] Kosmicheskie issledovaniya 2015 vol 53 no 5 pp 395ndash408

13 Semkin ND Bragin VV Piyakov AV Telegin AM Ryazanov DM Matviets MG Elektrolizatsiya poverkhnosti nizkoorbitalrsquonogo malogo kosmicheskogo apparata laquoAISTraquo [Electrification of the surface of the low-orbit small spacecraft laquoAISTraquo] Vestnik SGAU 2015 vol 14 no 1 pp 46ndash57

14 Novikov LS Mileev VN Krupnikov KK Makletsov AA Elektrizatsiya kosmicheskikh apparatov v magnitosfernoy plazme Modelrsquo kosmosa V 2 t [Electrification of space vehicles in the magnetospheric plasma In 2 vol] Moscow KDU publ 2007 Vol 2 pp 236ndash275

Page 14: УДК 629.783.058.5 оСновные Проектные характериСтики ... · 2020. 8. 5. · Салмин в.в. 1, воронов к.е. , абрашкин в.и.2,

81 1(24)2019 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

ОСНОвНыЕ прОЕКТНыЕ ХАрАКТЕрИСТИКИ И рЕзуЛьТАТы эКСпЛуАТАцИИ

bull температура поверхностей по всем граням обоих МКА практически не зави- сит от включения НА

bull при угловых скоростях вращения аппаратов в пределах 025hellip10 degс средняя температура поверхностей остается прак-тически неизменной

bull анализ изменения температур бА и граней аппаратов в течение всего полета свидетельствует о следующем

ndash при отсутствии регулярных вклю-чений НА температура бортовой обеспе-чивающей аппаратуры снижается однако не уходит в минусовой диапазон

ndash максимальные температуры бА МКА RS-43as на ~10 degС ниже максимальных температур бА МКА RS-41at в связи с наличием на орбите последнего су- щественно бльших по длительности постоянно-солнечных участков

ndash для обоих аппаратов даже при выключенной НА тепла сохраняемого сотовыми панелями с тепловыми труба-ми и выделяемого обеспечивающей бА достаточно для поддержания внутри кор-пуса МКА положительных температур без задействования пленочных нагревате-лей СОТР

ndash температура на гранях аппаратов на постоянно-солнечных участках орбит не отличается более чем на 10 degС ощу-тимо влияние динамики вращения МКА вокруг центра масс однако его степень требует дополнительного изучения и ана-лиза в ходе эксплуатации аппаратов

ndash по мере эксплуатации аппаратов тем-пература бА на постоянно-солнечных участках орбит повышается от участка к участку на 1ndash3 degС что свидетельствует об ухудшении теплоотдачи за счет сни- жения отражательной способности поверх-ностей аппарата

Исследования работоспособности СОТР и СЭП обоих аппаратов продолжаются Полученные данные могут быть исполь-зованы при проектировании новых уни-фицированных маломассогабаритных кос- мических платформ

выводы

Пятилетняя работа двух однотипных МКА на орбите постоянная регистрация и обработка телеметрической информации позволили впервые произвести углублен-ный анализ живучести унифицированных маломассогабаритных космических плат-форм МКА серии laquoАИСТraquo сформировать

перечень возможных отказов бА разра-ботать алгоритмы повышения живучести МКА рассматриваемого типа сформу-лировать рекомендации по повышению живучести для вновь разрабатываемых МКА научно-образовательного и опытно-технологического назначений

В результате работы над созданием и по эксплуатации МКА серии laquoАИСТraquo выполнено 44 дипломных проекта защи-щены 21 магистерская 8 кандидатских диссертаций опубликовано более 35 ста- тей в рецензируемых журналах

Эта статья посвящается памяти нашего коллеги дтн профессора Сергея Ивановича Ткаченко координатора про-екта laquoАИСТraquo отдавшего более 40 лет созданию и экспериментальной отработке многих классов космических аппаратов

Список литературы

1 Садовничий ВА Панасюк МИ Бобровников СЮ Веденькин НН и др Первые результаты исследования космичес- кой среды на спутнике УниверситетскийndashТатьяна Космические исследования 2007 Т 45 4 С 291ndash305

2 Садовничий ВА Панасюк МИ Яшин ИВ и др Исследования космиче-ской среды на микроспутниках Универ-ситетскийndashТатьяна и Университетскийndash Татьяна-2 Астрономический вестник 2011 Т 45 1 С 5ndash31

3 Кремез ГВ Сахно ИВ Ткачев ЕА Фатеев ВФ Учебно-исследовательский малый космический аппарат laquoМожаец-4raquo десять лет на орбите Труды Военно- космической академии имени АФ Мо- жайского 2013 640 С 112ndash118

4 Майорова ВИ Зеленцов ВВ Кос-мический инновационный научно-образо-вательный проект laquoКосмический аппарат laquoбауманецraquo особенности реализации Актуальные проблемы российской кос-монавтики Тезисы XXX научных чтений по космонавтике М Комиссия РАН по разработке научного наследия пионе-ров освоения космического пространства 2006 С 306ndash308

5 Майорова ВИ Научно-образова-тельная космическая микроплатформа бауманец-2 Тезисы докладов Второй международной научно-практической кон-ференции М МГТУ имени НЭ баумана 2016 С 54ndash55

6 Зимин ИИ Валов МВ Яковлев АВ Галочкин СА Малый космический аппарат

82 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ 1(24)2019

Кирилин АН Ахметов рН Ткаченко СИ Стратилатов Нр Салмин вв и др

laquoМихаил Решетневraquo Результаты работы Электронный журнал laquoТруды МАИraquo 65 Режим доступа httpwwwmairuuploadib lock03d03d30644dbfb2345b900cc87ec8ad158pdf (дата обращения 20042017 г)

7 Ткаченко СИ Салмин ВВ Сем- кин НД Куренков ВИ Абрашкин ВИ Прохоров АГ Ткаченко ИС Петрухина КВ Проектный облик и основные характе-ристики малого космического аппарата СГАУ ndash ГНПРКЦ laquoЦСКб-Прогрессraquo Вестник СГАУ 2010 2 С 154ndash165

8 Kirilin AN Shakhmatov EV Soifer VA Akhmetov RN Tkachenko SI Prokofev AB Salmin VV Stratilatov NR Semkin ND Abrashkin VI Tkachenko IS Safronov SL Zheleznov YuE Small satellites laquoAISTraquo constellation mdash design construction and program of scientiic and technological experiments Procedia Engineering 2015 V 104 P 43ndash49 DOI 101016jproeng 201504095

9 Абрашкин ВИ Воронов КЕ Пия- ков АВ Пузин ЮЯ Сазонов ВВ Сем-кин НД Филиппов АС Чебуков СЮ Определение вращательного движения спутника laquoАИСТraquo по данным бортовых измерений магнитного поля Земли Препринты ИПМ им МВ Келдыша 2014 17 38 с

10 Абрашкин ВИ Воронов КЕ Пия- ков АВ Пузин ЮЯ Сазонов ВВ Сем-кин НД Филиппов АС Чебуков СЮ

Определение движения спутника laquoбион М-1raquo средствами аппаратуры ГРАВИТОН Препринты ИПМ им МВ Келдыша 2014 2 44 с

11 Абрашкин ВИ Воронов КЕ Рекон-струкция неуправляемого вращательно-го движения малого спутника laquoАИСТraquo Научные и технологические эксперимен-ты на автоматических космических аппа-ратах и малых спутниках Тезисы докладов Третьей международной конференции laquoНаучные и технологические эксперимен-ты на автоматических космических аппа- ратах и малых спутникахraquo Самара Изд-во СНЦ РАН 2014 С 177ndash180

12 Абрашкин ВИ Воронов КЕ Пия-ков АВ Пузин ЮЯ Сазонов ВВ Сем- кин НД Филиппов АС Чебуков СЮ Неуправляемое вращательное движение малого спутника laquoАистraquo Космические исследования 2015 Т 53 5 С 395ndash408

13 Семкин НД Брагин ВВ Пия- ков АВ Телегин АМ Рязанов ДМ Мат-виец МГ Электролизация поверхности низкоорбитального малого космического аппарата laquoАИСТraquo Вестник СГАУ 2015 Т 14 1 С 46ndash57

14 Новиков ЛС Милеев ВН Крупни-ков КК Маклецов АА Электризация кос-мических аппаратов в магнитосферной плазме В кн Модель космоса В 2-х т М КДУ 2007 Т 2 С 236ndash275Статья поступила в редакцию 28092018 г

reference

1 Sadovnichiy VA Panasyuk MI Bobrovnikov SYu Vedenrsquokin NN etc Pervye rezulrsquotaty issledovaniya kosmicheskoy sredy na sputnike UniversitetskiyndashTatrsquoyana [The first results of a study of the space environment on the Universitet-Tatiana satellite] Kosmicheskie issledovaniya 2007 vol 45 no 4 pp 291ndash305

2 Sadovnichiy VA Panasyuk MI Yashin IV etc Issledovaniya kosmicheskoy sredy na mikrosputnikakh UniversitetskiyndashTatrsquoyana i UniversitetskiyndashTatrsquoyana-2 [Studies of the space environment on microsatellites UniversitetskiyndashTatyana and UniversitetskyndashTatyana-2] Astronomicheskiy vestnik 2011 vol 45 no 1 pp 5ndash31

3 Kremez GV Sakhno IV Tkachev EA Fateev VF Uchebno-issledovatelrsquoskiy malyy kosmicheskiy apparat laquoMozhaets-4raquo desyatrsquo let na orbite [Educational and research small space vehicle Mozhaets-4 ten years in orbit] Trudy Voenno-kosmicheskoy akademii imeni AF Mozhayskogo 2013 no 640 pp 112ndash118

4 Mayorova VI Zelentsov VV Kosmicheskiy innovatsionnyy nauchno-obrazovatelrsquonyy proekt laquoKosmicheskiy apparat laquoBaumanetsraquo osobennosti realizatsii Aktualrsquonye problemy rossiyskoy kosmonavtiki Tezisy XXX nauchnykh chteniy po kosmonavtike [Space innovative scientific and educational project laquoSpacecraft laquobaumanetsraquo features of realization Actual problems of Russian cosmonautics] Moscow Commission of the Russian Academy of Sciences on the development of the scientific legacy of pioneers of space exploration publ 2006 Pp 306ndash308

83 1(24)2019 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

ОСНОвНыЕ прОЕКТНыЕ ХАрАКТЕрИСТИКИ И рЕзуЛьТАТы эКСпЛуАТАцИИ

5 Mayorova VI Nauchno-obrazovatelrsquonaya kosmicheskaya mikroplatforma Baumanets-2 [Scientific-educational space microplatform baumanets-2] Tezisy dokladov Vtoroy mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii Moscow MGTU imeni NE Baumana publ 2016 Pp 54ndash55

6 Zimin II Valov MV Yakovlev AV Galochkin SA Malyy kosmicheskiy apparat laquoMikhail Reshetnevraquo Rezulrsquotaty raboty [Small spacecraft laquoMikhail Reshetnevraquo Results of the work] Elektronnyy zhurnal laquoTrudy MAIraquo no 65 Available at httpwwwmairu uploadiblock03d03d30644dbfb2345b900cc87ec8ad158pdf (accessed 20042017)

7 Tkachenko SI Salmin VV Semkin ND Kurenkov VI Abrashkin VI Prokhorov AG Tkachenko IS Petrukhina KV Proektnyy oblik i osnovnye kharakteristiki malogo kosmicheskogo apparata SGAU ndash GNPRKTS laquoTSSKB-Progressraquo [The design and basic characteristics of a small spacecraft of SSAU ndash laquoTsSKb-Progressraquo] Vestnik SGAU 2010 no 2 pp 154ndash165

8 Kirilin AN Shakhmatov EV Soifer VA Akhmetov RN Tkachenko SI Prokofev AB Salmin VV Stratilatov NR Semkin ND Abrashkin VI Tkachenko IS Safronov SL Zheleznov YuE Small satellites laquoAISTraquo constellation mdash design construction and program of scientific and technological experiments Procedia Engineering 2015 vol 104 pp 43ndash49 DOI 101016jproeng 201504095

9 Abrashkin VI Voronov KE Piyakov AV Puzin YuYa Sazonov VV Semkin ND Filippov AS Chebukov SYu Opredelenie vrashchatelrsquonogo dvizheniya sputnika laquoAISTraquo po dannym bortovykh izmereniy magnitnogo polya Zemli [Determination of the rotational motion of the satellite laquoAISTraquo according to the onboard measurements of the Earthrsquos magnetic field] Preprinty IPM im MV Keldysha 2014 no 17 38 p

10 Abrashkin VI Voronov KE Piyakov AV Puzin YuYa Sazonov VV Semkin ND Filippov AS Chebukov SYu Opredelenie dvizheniya sputnika laquoBion M-1raquo sredstvami apparatury GRAVITON [Determination of the motion of the laquobion M-1raquo satellite by means of GRAVITON equipment] Preprinty IPM im MV Keldysha 2014 no 2 44 p

11 Abrashkin VI Voronov KE Rekonstruktsiya neupravlyaemogo vrashchatelrsquonogo dvizheniya malogo sputnika laquoAISTraquo Tezisy dokladov Tretrsquoey mezhdunarodnoy konferentsii laquoNauchnye i tekhnologicheskie eksperimenty na avtomaticheskikh kosmicheskikh apparatakh i malykh sputnikakhraquo [Reconstruction of uncontrolled rotational motion of a small satellite laquoAISTraquo Scientiic and technological experiments on automatic spacecraft and small satellites] Samara SNTS RAN publ 2014 pp 177ndash180

12 Abrashkin VI Voronov KE Piyakov AV Puzin YuYa Sazonov VV Semkin ND Filippov AS Chebukov SYu Neupravlyaemoe vrashchatelrsquonoe dvizhenie malogo sputnika laquoAistraquo [Uncontrollable rotational motion of the small satellite AIST] Kosmicheskie issledovaniya 2015 vol 53 no 5 pp 395ndash408

13 Semkin ND Bragin VV Piyakov AV Telegin AM Ryazanov DM Matviets MG Elektrolizatsiya poverkhnosti nizkoorbitalrsquonogo malogo kosmicheskogo apparata laquoAISTraquo [Electrification of the surface of the low-orbit small spacecraft laquoAISTraquo] Vestnik SGAU 2015 vol 14 no 1 pp 46ndash57

14 Novikov LS Mileev VN Krupnikov KK Makletsov AA Elektrizatsiya kosmicheskikh apparatov v magnitosfernoy plazme Modelrsquo kosmosa V 2 t [Electrification of space vehicles in the magnetospheric plasma In 2 vol] Moscow KDU publ 2007 Vol 2 pp 236ndash275

Page 15: УДК 629.783.058.5 оСновные Проектные характериСтики ... · 2020. 8. 5. · Салмин в.в. 1, воронов к.е. , абрашкин в.и.2,

82 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ 1(24)2019

Кирилин АН Ахметов рН Ткаченко СИ Стратилатов Нр Салмин вв и др

laquoМихаил Решетневraquo Результаты работы Электронный журнал laquoТруды МАИraquo 65 Режим доступа httpwwwmairuuploadib lock03d03d30644dbfb2345b900cc87ec8ad158pdf (дата обращения 20042017 г)

7 Ткаченко СИ Салмин ВВ Сем- кин НД Куренков ВИ Абрашкин ВИ Прохоров АГ Ткаченко ИС Петрухина КВ Проектный облик и основные характе-ристики малого космического аппарата СГАУ ndash ГНПРКЦ laquoЦСКб-Прогрессraquo Вестник СГАУ 2010 2 С 154ndash165

8 Kirilin AN Shakhmatov EV Soifer VA Akhmetov RN Tkachenko SI Prokofev AB Salmin VV Stratilatov NR Semkin ND Abrashkin VI Tkachenko IS Safronov SL Zheleznov YuE Small satellites laquoAISTraquo constellation mdash design construction and program of scientiic and technological experiments Procedia Engineering 2015 V 104 P 43ndash49 DOI 101016jproeng 201504095

9 Абрашкин ВИ Воронов КЕ Пия- ков АВ Пузин ЮЯ Сазонов ВВ Сем-кин НД Филиппов АС Чебуков СЮ Определение вращательного движения спутника laquoАИСТraquo по данным бортовых измерений магнитного поля Земли Препринты ИПМ им МВ Келдыша 2014 17 38 с

10 Абрашкин ВИ Воронов КЕ Пия- ков АВ Пузин ЮЯ Сазонов ВВ Сем-кин НД Филиппов АС Чебуков СЮ

Определение движения спутника laquoбион М-1raquo средствами аппаратуры ГРАВИТОН Препринты ИПМ им МВ Келдыша 2014 2 44 с

11 Абрашкин ВИ Воронов КЕ Рекон-струкция неуправляемого вращательно-го движения малого спутника laquoАИСТraquo Научные и технологические эксперимен-ты на автоматических космических аппа-ратах и малых спутниках Тезисы докладов Третьей международной конференции laquoНаучные и технологические эксперимен-ты на автоматических космических аппа- ратах и малых спутникахraquo Самара Изд-во СНЦ РАН 2014 С 177ndash180

12 Абрашкин ВИ Воронов КЕ Пия-ков АВ Пузин ЮЯ Сазонов ВВ Сем- кин НД Филиппов АС Чебуков СЮ Неуправляемое вращательное движение малого спутника laquoАистraquo Космические исследования 2015 Т 53 5 С 395ndash408

13 Семкин НД Брагин ВВ Пия- ков АВ Телегин АМ Рязанов ДМ Мат-виец МГ Электролизация поверхности низкоорбитального малого космического аппарата laquoАИСТraquo Вестник СГАУ 2015 Т 14 1 С 46ndash57

14 Новиков ЛС Милеев ВН Крупни-ков КК Маклецов АА Электризация кос-мических аппаратов в магнитосферной плазме В кн Модель космоса В 2-х т М КДУ 2007 Т 2 С 236ndash275Статья поступила в редакцию 28092018 г

reference

1 Sadovnichiy VA Panasyuk MI Bobrovnikov SYu Vedenrsquokin NN etc Pervye rezulrsquotaty issledovaniya kosmicheskoy sredy na sputnike UniversitetskiyndashTatrsquoyana [The first results of a study of the space environment on the Universitet-Tatiana satellite] Kosmicheskie issledovaniya 2007 vol 45 no 4 pp 291ndash305

2 Sadovnichiy VA Panasyuk MI Yashin IV etc Issledovaniya kosmicheskoy sredy na mikrosputnikakh UniversitetskiyndashTatrsquoyana i UniversitetskiyndashTatrsquoyana-2 [Studies of the space environment on microsatellites UniversitetskiyndashTatyana and UniversitetskyndashTatyana-2] Astronomicheskiy vestnik 2011 vol 45 no 1 pp 5ndash31

3 Kremez GV Sakhno IV Tkachev EA Fateev VF Uchebno-issledovatelrsquoskiy malyy kosmicheskiy apparat laquoMozhaets-4raquo desyatrsquo let na orbite [Educational and research small space vehicle Mozhaets-4 ten years in orbit] Trudy Voenno-kosmicheskoy akademii imeni AF Mozhayskogo 2013 no 640 pp 112ndash118

4 Mayorova VI Zelentsov VV Kosmicheskiy innovatsionnyy nauchno-obrazovatelrsquonyy proekt laquoKosmicheskiy apparat laquoBaumanetsraquo osobennosti realizatsii Aktualrsquonye problemy rossiyskoy kosmonavtiki Tezisy XXX nauchnykh chteniy po kosmonavtike [Space innovative scientific and educational project laquoSpacecraft laquobaumanetsraquo features of realization Actual problems of Russian cosmonautics] Moscow Commission of the Russian Academy of Sciences on the development of the scientific legacy of pioneers of space exploration publ 2006 Pp 306ndash308

83 1(24)2019 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

ОСНОвНыЕ прОЕКТНыЕ ХАрАКТЕрИСТИКИ И рЕзуЛьТАТы эКСпЛуАТАцИИ

5 Mayorova VI Nauchno-obrazovatelrsquonaya kosmicheskaya mikroplatforma Baumanets-2 [Scientific-educational space microplatform baumanets-2] Tezisy dokladov Vtoroy mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii Moscow MGTU imeni NE Baumana publ 2016 Pp 54ndash55

6 Zimin II Valov MV Yakovlev AV Galochkin SA Malyy kosmicheskiy apparat laquoMikhail Reshetnevraquo Rezulrsquotaty raboty [Small spacecraft laquoMikhail Reshetnevraquo Results of the work] Elektronnyy zhurnal laquoTrudy MAIraquo no 65 Available at httpwwwmairu uploadiblock03d03d30644dbfb2345b900cc87ec8ad158pdf (accessed 20042017)

7 Tkachenko SI Salmin VV Semkin ND Kurenkov VI Abrashkin VI Prokhorov AG Tkachenko IS Petrukhina KV Proektnyy oblik i osnovnye kharakteristiki malogo kosmicheskogo apparata SGAU ndash GNPRKTS laquoTSSKB-Progressraquo [The design and basic characteristics of a small spacecraft of SSAU ndash laquoTsSKb-Progressraquo] Vestnik SGAU 2010 no 2 pp 154ndash165

8 Kirilin AN Shakhmatov EV Soifer VA Akhmetov RN Tkachenko SI Prokofev AB Salmin VV Stratilatov NR Semkin ND Abrashkin VI Tkachenko IS Safronov SL Zheleznov YuE Small satellites laquoAISTraquo constellation mdash design construction and program of scientific and technological experiments Procedia Engineering 2015 vol 104 pp 43ndash49 DOI 101016jproeng 201504095

9 Abrashkin VI Voronov KE Piyakov AV Puzin YuYa Sazonov VV Semkin ND Filippov AS Chebukov SYu Opredelenie vrashchatelrsquonogo dvizheniya sputnika laquoAISTraquo po dannym bortovykh izmereniy magnitnogo polya Zemli [Determination of the rotational motion of the satellite laquoAISTraquo according to the onboard measurements of the Earthrsquos magnetic field] Preprinty IPM im MV Keldysha 2014 no 17 38 p

10 Abrashkin VI Voronov KE Piyakov AV Puzin YuYa Sazonov VV Semkin ND Filippov AS Chebukov SYu Opredelenie dvizheniya sputnika laquoBion M-1raquo sredstvami apparatury GRAVITON [Determination of the motion of the laquobion M-1raquo satellite by means of GRAVITON equipment] Preprinty IPM im MV Keldysha 2014 no 2 44 p

11 Abrashkin VI Voronov KE Rekonstruktsiya neupravlyaemogo vrashchatelrsquonogo dvizheniya malogo sputnika laquoAISTraquo Tezisy dokladov Tretrsquoey mezhdunarodnoy konferentsii laquoNauchnye i tekhnologicheskie eksperimenty na avtomaticheskikh kosmicheskikh apparatakh i malykh sputnikakhraquo [Reconstruction of uncontrolled rotational motion of a small satellite laquoAISTraquo Scientiic and technological experiments on automatic spacecraft and small satellites] Samara SNTS RAN publ 2014 pp 177ndash180

12 Abrashkin VI Voronov KE Piyakov AV Puzin YuYa Sazonov VV Semkin ND Filippov AS Chebukov SYu Neupravlyaemoe vrashchatelrsquonoe dvizhenie malogo sputnika laquoAistraquo [Uncontrollable rotational motion of the small satellite AIST] Kosmicheskie issledovaniya 2015 vol 53 no 5 pp 395ndash408

13 Semkin ND Bragin VV Piyakov AV Telegin AM Ryazanov DM Matviets MG Elektrolizatsiya poverkhnosti nizkoorbitalrsquonogo malogo kosmicheskogo apparata laquoAISTraquo [Electrification of the surface of the low-orbit small spacecraft laquoAISTraquo] Vestnik SGAU 2015 vol 14 no 1 pp 46ndash57

14 Novikov LS Mileev VN Krupnikov KK Makletsov AA Elektrizatsiya kosmicheskikh apparatov v magnitosfernoy plazme Modelrsquo kosmosa V 2 t [Electrification of space vehicles in the magnetospheric plasma In 2 vol] Moscow KDU publ 2007 Vol 2 pp 236ndash275

Page 16: УДК 629.783.058.5 оСновные Проектные характериСтики ... · 2020. 8. 5. · Салмин в.в. 1, воронов к.е. , абрашкин в.и.2,

83 1(24)2019 КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

ОСНОвНыЕ прОЕКТНыЕ ХАрАКТЕрИСТИКИ И рЕзуЛьТАТы эКСпЛуАТАцИИ

5 Mayorova VI Nauchno-obrazovatelrsquonaya kosmicheskaya mikroplatforma Baumanets-2 [Scientific-educational space microplatform baumanets-2] Tezisy dokladov Vtoroy mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii Moscow MGTU imeni NE Baumana publ 2016 Pp 54ndash55

6 Zimin II Valov MV Yakovlev AV Galochkin SA Malyy kosmicheskiy apparat laquoMikhail Reshetnevraquo Rezulrsquotaty raboty [Small spacecraft laquoMikhail Reshetnevraquo Results of the work] Elektronnyy zhurnal laquoTrudy MAIraquo no 65 Available at httpwwwmairu uploadiblock03d03d30644dbfb2345b900cc87ec8ad158pdf (accessed 20042017)

7 Tkachenko SI Salmin VV Semkin ND Kurenkov VI Abrashkin VI Prokhorov AG Tkachenko IS Petrukhina KV Proektnyy oblik i osnovnye kharakteristiki malogo kosmicheskogo apparata SGAU ndash GNPRKTS laquoTSSKB-Progressraquo [The design and basic characteristics of a small spacecraft of SSAU ndash laquoTsSKb-Progressraquo] Vestnik SGAU 2010 no 2 pp 154ndash165

8 Kirilin AN Shakhmatov EV Soifer VA Akhmetov RN Tkachenko SI Prokofev AB Salmin VV Stratilatov NR Semkin ND Abrashkin VI Tkachenko IS Safronov SL Zheleznov YuE Small satellites laquoAISTraquo constellation mdash design construction and program of scientific and technological experiments Procedia Engineering 2015 vol 104 pp 43ndash49 DOI 101016jproeng 201504095

9 Abrashkin VI Voronov KE Piyakov AV Puzin YuYa Sazonov VV Semkin ND Filippov AS Chebukov SYu Opredelenie vrashchatelrsquonogo dvizheniya sputnika laquoAISTraquo po dannym bortovykh izmereniy magnitnogo polya Zemli [Determination of the rotational motion of the satellite laquoAISTraquo according to the onboard measurements of the Earthrsquos magnetic field] Preprinty IPM im MV Keldysha 2014 no 17 38 p

10 Abrashkin VI Voronov KE Piyakov AV Puzin YuYa Sazonov VV Semkin ND Filippov AS Chebukov SYu Opredelenie dvizheniya sputnika laquoBion M-1raquo sredstvami apparatury GRAVITON [Determination of the motion of the laquobion M-1raquo satellite by means of GRAVITON equipment] Preprinty IPM im MV Keldysha 2014 no 2 44 p

11 Abrashkin VI Voronov KE Rekonstruktsiya neupravlyaemogo vrashchatelrsquonogo dvizheniya malogo sputnika laquoAISTraquo Tezisy dokladov Tretrsquoey mezhdunarodnoy konferentsii laquoNauchnye i tekhnologicheskie eksperimenty na avtomaticheskikh kosmicheskikh apparatakh i malykh sputnikakhraquo [Reconstruction of uncontrolled rotational motion of a small satellite laquoAISTraquo Scientiic and technological experiments on automatic spacecraft and small satellites] Samara SNTS RAN publ 2014 pp 177ndash180

12 Abrashkin VI Voronov KE Piyakov AV Puzin YuYa Sazonov VV Semkin ND Filippov AS Chebukov SYu Neupravlyaemoe vrashchatelrsquonoe dvizhenie malogo sputnika laquoAistraquo [Uncontrollable rotational motion of the small satellite AIST] Kosmicheskie issledovaniya 2015 vol 53 no 5 pp 395ndash408

13 Semkin ND Bragin VV Piyakov AV Telegin AM Ryazanov DM Matviets MG Elektrolizatsiya poverkhnosti nizkoorbitalrsquonogo malogo kosmicheskogo apparata laquoAISTraquo [Electrification of the surface of the low-orbit small spacecraft laquoAISTraquo] Vestnik SGAU 2015 vol 14 no 1 pp 46ndash57

14 Novikov LS Mileev VN Krupnikov KK Makletsov AA Elektrizatsiya kosmicheskikh apparatov v magnitosfernoy plazme Modelrsquo kosmosa V 2 t [Electrification of space vehicles in the magnetospheric plasma In 2 vol] Moscow KDU publ 2007 Vol 2 pp 236ndash275


Recommended