Модульная платформа для малоразмерных космических аппаратов успешно испытана

Холдинг «Российские космические системы» (РКС, входит в Госкорпорацию «РОСКОСМОС») успешно проводит летные испытания модульной унифицированной наноспутниковой платформы ТНС-0 № 2,запущенной в космос в августе 2017 года. Сама платформа и все установленные на борту приборы показали высокую эффективность и будут использованы при создании линейки перспективных отечественных малоразмерных космических аппаратов.

За четыре месяца работы на орбите все экспериментальные приборы на борту космического аппарата ТНС-0 № 2 и наземная однопунктовая система управления (прообраз «облачного» центра управления полетом) показали высокую эффективность.

На этом графике можно наблюдать рост температуры внутри аппарата во время длительного полета без ухода в тень Солнца. Все приборы ТНС успешно выдержали это испытание, сохранив работоспособность.

Главный конструктор ТНС-0 № 2 Олег ПАНЦЫРНЫЙ: «Это успешный, полнофункциональный проект создания космической системы, в котором РКС является головным исполнителем. Все требования технического задания, предъявляемые к нашей спутниковой платформе, подтверждены. Де-факто мы перешли от стадии летных испытаний к стадии штатной эксплуатации, в процессе которой проводится ряд экспериментов, необходимых для создания космических систем на базе наноспутников».

На этом графике отображены 5 витков вокруг Земли, в ходе которых антенны аппарата были развернуты в сторону Солнца.

В основе конструкции ТНС-0 № 2 лежит разработанная в РКС интегрированная бортовая информационная система (ИБИС) на базе специализированного бортового вычислительного модуля (БВМ).

ИБИС ТНС-0 № 2 обеспечивает гибкое планирование работ, поддержание температурного и энергетического баланса. При необходимости — автоматизированное восстановление функционирования при выходе из нештатного состояния. Архитектура ИБИС позволяет проводить коррекцию программного обеспечения БВМ непосредственно на орбите в процессе штатной эксплуатации космического аппарата, что доступно далеко не всем системам даже больших космических аппаратов.

«Засвет» датчика ультрафиолета, ТНС повернут УКВ-антенной на Солнце.

Научный руководитель программы ТНС-0, профессор Арнольд Селиванов: «В ходе эксплуатации ТНС-0 № 2 был испытан ряд новых датчиков, необходимых для создания малоразмерных космических аппаратов. Это, прежде всего, датчики ориентации аппарата на солнце, включая „экзотический“ датчик, чувствительный в ультрафиолетовом диапазоне, выполненный на кристалле алмаза. Установлен также малогабаритный датчик, чувствительный к направлению и величине магнитного поля Земли — магнетометр. Особо необходимо отметить разработанный в РКС бортовой модуль системы навигации, который позволяет определять место положения аппарата по данным спутниковых систем ГЛОНАСС и GPS».

На первоначальном этапе летных испытаний в качестве исходных данных о положении ТНС-0 № 2 на орбите, необходимых для планирования его работы, использовалась информация, предоставляемая зарубежной системой NORAD. Параллельно велись испытания новой бортовой системы спутниковой навигации. Ее работоспособность была подтверждена и она оказалась существенно точнее, поэтому наиболее ответственные операции, например, наведение антенной системы наземного УКВ комплекса проводятся именно по данным автономной системы навигации.

Показания магнитометра позволяют отслеживать вращение аппарата относительно Земли.

Помимо испытания приборов, эксплуатация ТНС-0 № 2 позволила провести ряд научных экспериментов. Так, телеметрическая информация, получаемая от системы оптических датчиков и магнитометра, позволила создать и апробировать специалистам Института прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН (ИПМ им. М.В. Келдыша) модель движения наноспутника на орбите. Результаты исследования модели были доложены на международной конференции по малоразмерным космическим аппаратам в Риме в совместном докладе ИПМ им. М.В. Келдыша и РКС и стали основой для нескольких научных публикаций.

Важной частью работы с ТНС-0 № 2 стала отработка технологии «однопунктового» управления космическим аппаратом. Все ресурсы наземного комплекса управления ТНС-0 № 2 доступны пользователю в удаленном режиме через сеть интернет, к которой спутник подключается при помощи космической системы связи GlobalStar.

Датчики солнца, установленные в разных частях аппарата, позволяют с высокой точностью определять его положение в пространстве. Каждый пик на графике — это момент когда датчик направлен в сторону солнца.

Главный конструктор ТНС-0 № 2 Олег ПАНЦЫРНЫЙ: «Сейчас мы продолжаем работать над созданием „виртуального“ центра управления полетами (ЦУП), который может быть выделен конечному пользователю космической системы. Если, например, использовать аппарат в образовательных целях, как мы делали это совместно с РУДН, то вуз будет иметь доступ к такому ЦУП. Заходя на соответствующий сайт, группа студентов получает выделенный ресурс времени использования спутника, выделенный набор команд управления и результаты их исполнения в виде полученной телеметрической информации».

В ходе работы с ТНС-0 № 2 специалистами РКС был накоплен большой объем экспериментальных данных о взаимодействии космического аппарата и спутниковой системы GlobalStar, обеспечивающий прогнозирование установления канала обмена данными. Полученные результаты позволяют уверенно использовать такой канал для обеспечения обмена информацией между наноспутником и наземным комплексом управления. В перспективе это поможет при создании резервных систем управления космическими аппаратами при помощи систем спутниковой связи.

В результате проведения летных испытаний конструктивные особенности ТНС-0 № 2 приняты АО «РКК «Энергия» в качестве типовых для объектов, запускаемых ручным способом с борта МКС. Сейчас в РКС и «РКК «Энергия» рассматривают возможность запуска второго образца ТНС-0 № 2, который в данный момент используется для наземной отработки полетных заданий. РКС приступил к согласованию дополнения технического задания для запуска этого аппарата и рассматривает предложения по установке полезных нагрузок сторонних пользователей.