AlmaSAT-1 (сокр. англ. Alma-Mater Satellite — Альма-Матер спутник) — итальянский ИСЗ для исследования некоторых технологий, разработанных Болонским университетом, в частности, 3-осное точечное наведение и модульная структура спутника. Спутник представляет собой куб с ребром 30 см, диагональю 52 см и весом 12,5 кг. Спутник сконструирован по модульной технологии, которая в дальнейшем может использоваться для демонстрации различных технологий и миссий, связанных с исследованием Земли. Спутник был выведен ракетой-носителем Вега на полярную орбиту с перицентром 350 км, с которой будет снижаться, работая, в течение 25 лет[3].
История создания
В последние годы деятельность космических исследований характеризуется большим количеством университетов малых спутников, которые были созданы и выведены. С одной стороны, это позволяет непосредственное участие студентов в реальных космических проектах, с другой стороны, так как эти проекты характеризуются коротким временем развития, предоставляет учёным возможность часто совершать новые эксперименты по очень низкой цене. Разработка спутника началась в 2003 году на 2-м инженерном факультете Болонского университета. Спутник финансируется Итальянским министерством научных исследований (MIUR). А наземные станции, которые будут принимать сигнал со спутника, были смонтированы в лабораториях университета ещё в начале разработки проекта — в сентябре 2003 года. Запуск спутника должен был состояться в ноябре 2005 года с помощью РН Днепр, однако впоследствии был перенес для программы «Вега»[4].
Конструкция
Спутник представляет собой куб с ребром 30 см, диагональю 52 см и весом 12,5 кг. Внутри куб разбит на шесть модульных секций, изготовленных из высококачественного аэрокосмического алюминия, усиленного 8 пластинами из нержавеющей стали. В основе корпуса лежат 4 солнечные батареи, закрепленные на алюминиевом основании. Такая конструкция была выбрана для того, чтобы обеспечить разделенные по модулям компоненты спутника энергией, потребляющие разные объёмы энергии и занимающие разный объём, с помощью укороченной многофункциональной шины[5]. На этапе проектирования спутника верхняя крышка была перепроектирована на другой материал углеводородное волокно. Это позволило снизить массу спутника.
Бортовое оборудование
ADCS
ADCS ( (англ.) Attitude Determination and Control Subsystem) — Подсистема контроля и определения ориентации. ADCS представляет собой указывающий на надир трёхосный стабилизатор, необходимый для удовлетворения потребностей системы дистанционного зондирования земли, которая будет устанавливаться в будущем. Кроме того, установлены два трёхосных цифровых магнитометра, один из которых изготовлен компанией Honeywell, а другой организацией прикладной физики. Четыре экспериментальных датчика солнца, на основе PSD (позиционно-чувствительный детектор)-технологии, завершают набор аппаратного обеспечение системы ориентации. Сама система изготовлена на базе микроконтроллеров ATMEL ATMega162. Каждый датчик использует пару контактных подушек типа Hamamatsu 2D (улучшенного пятистороннего типа) PSD. Он имеет 4 электрода, расположенных по углам квадрата поверхности и характеризуется небольшим напряжением для улучшения энергоэффективности, быстрой реакцией и низким уровнем искажений. Для получения и обработки сигналов PSD была разработана электронная архитектура, основанная на 8-битном микроконтроллере, который получает данные по всей PSD-матрице. Кондиционирование устройств, по одному для каждой матрицы, располагается как можно ближе к детектору, чтобы избежать электромагнитных помех в слабом PSD сигнале, в то время как обычно 12-битный аналогово-цифровой преобразователь устанавливается на плате датчика. Микроконтроллер имеет также внутренний контроллер, который используется для подключения каждого солнечного датчика на общую шину ALMASat-1. Оптическая часть состоит из широкоугольной (130 ° FOV) CCTV (Closed Circuit Television) линзы, изготовленной из 6 стекол, установленной в закрытом металлическом фрейме.
Вся система солнечного датчика содержится в небольшой сфере из алюминиевого сплава и крепится к верхней части спутника. Точность наведения <0,15 º была проверена рядом калибровочных испытаний. Кроме того, солнечный датчик также успешно завершил первый летные испытания квалификации ЕКА.
Для точного наведения используется привод, осуществляемый от 3 ортогональных магнитных катушек, кроме которых присутствует микродвигатель с загруженным рабочим телом, обеспечивающий функции управления и малые орбитальные маневры.
EPS
EPS ( (англ.) Electric Power Subsystem) — Подсистема электропитания. ALMASat-1 имеет аккумулятор, состоящий из 12 литий-ионных аккумуляторов (каждый ёмкостью 2 Ач), связанный в три параллельных ряда из четырёх клеток. Питание подаётся на спутник через две независимых регулируемых шины, 12 В и 5 В, соответственно.
Микродвигатель
Представляет собой двигатель на основе холодного газа, целью эксплуатации которого станет — стабилизация и направление ориентации спутника, а также коррекция его орбиты с целью увеличения продолжительности функционирования. Ориентировочная продолжительность работы — 25 лет до выработки рабочего тела. Состоит из баллона с азотом под высоким давлением, оборудованном центральным клапаном во избежание утечки газа, регулятора давления, четырнадцать микроклапанов для выхода газа, двенадцати микродвигателей соединённых в 4 группы попарно 3-двигателя и 3-микроклапана и двух датчиков контроля давления. Микродвигатели оснащены соплом Лаваля, ускоряющими истекающий из баллона газ, со следующими параметрами — входное отверстие — 36 мкм, выходное отверстие — 136 мкм, сверхзвуковой угол расширения — 20°, расход рабочего тела — 1,2 мг/с, высота сопла — 31 мкм, скорость истечения — 2,6 М, соотношение диаметров — 4,7. Разработан Болонским университетом в сотрудничестве с Болонским институтом микроэлектроники. Двигатель обеспечивает тягу 0,75 мН при давлении 0,6 МПа, удельный импульс составляет 65 с. Сопло было создано с использованием программной модели трения сжимаемого потока газа с оптимизированным удельным импульсом. Двенадцать микродвигателей обеспечивают перемещение спутника по всем трём осям вокруг центра масс. Контролируются реле с использованием нелинейной обратной связи с ADCS.
PCB ( (англ.) Printed Circuit Board) используется для управления MPS. Три функции^
- Контроль открытия-закрытия клапанов;
- Осуществление контроля алгоритмов, оптимизированных для миссии и для учёта данных, полученных от других подсистем космического аппарата;
- Чтобы убедиться в правильной работе всех частей двигателя с помощью системы обнаружения и устранения (по возможности) от возможных сбоев, которые могут возникнуть в ходе миссии.
Бак содержит 20 грамм молекулярного азота при объёме 360 см3. Общий вес двигателя не превышает 1,5 кг. Потребляемая мощность одного цикла открытия-закрытия клапанов составляет 1,5 Вт.
Радиооборудование
Радиооборудование спутника использует стандарт передачи данных AMSAT в УКВ-диапазоне со скоростью приёма/передачи данных 1 200 байт/с. Кроме того, передача данных осуществляется в S-диапазоне со скоростью 38,4 кбит/с с помощью технологии DDM ( (англ.) Direct Digital Modulation). Бортовая антенна состоит из:
- 4 модулей передачи данных УКВ диапазона;
- 1 модуля приёма данных УКВ диапазона;
- Четырёхгранной спиральной антенны S-диапазона для передачи данных.
Наземная станция связи со спутником установлена в Форли в сентябре 2003 года.
Запуск
Запуск был осуществлен носителем «Вега» с космодрома Куру 13 февраля 2012 года в качестве вторичной нагрузки. Данные орбиты: Полярная орбита высотой 354 км х 1450 км, наклонение = 71 °, период обращения = 103 минут (14 оборотов / сутки). Около 75 % орбиты в солнечном свете.
«ALMASat-1» требовалось предоставить свою собственную систему вывода и отделения для ракеты-носителя Vega. Система в своей окончательной конфигурации она основана на типичном 2-зажимном метод разделения, часто используется для микроспутников и наноспутников. Адаптер состоит из двух мобильных колодок, сдерживающих два противоположных угла спутниковой тарелки снизу и большой цилиндр поддержки спутника и выступает в качестве интерфейса с ракетой-носителем.
Производство и проверка системы питания и разделения были успешно завершены в начале мая 2009 года. Общая масса космического аппарата с системой питания и разделения составила 20,5 кг[6].
Примечания
|
---|
Цзыюань-3, Vesselsat 2
Фэнъюнь-2F
USA-233
Прогресс М-14М
Навид
LARES, AlmaSAT-1, Xatcobeo, UNICubeSAT, ROBUSTA, e-st@r, Goliat, PW-Sat, MaSat-1
SES 4
Компас-G5
MUOS 1
(ATV-3) Эдоардо Амальди
Интелсат-22
Космос-2479
Apstar-7
USA-234
Кванмёнсон-3
Прогресс М-15М
Яхсат 1Б
RISAT-1
Компас-М3, Компас-М4
USA-235
Тяньхуэй-1-02
Яогань-14, Тяньто-1
Союз ТМА-04М
JCSAT 13, Vinasat-2
Космос-2480
Shizuku, KOMPSat-3, SDS-4, HORYU-2
Нимик-6
Dragon C2+, Celestis-11
Фаджр
Чжунсин-2A
Яогань-15
Интелсат-19
NuSTAR
Шэньчжоу-9
USA-236
USA-237
Echostar 17, Meteosat 10
SES-5
Союз ТМА-05М
Kounotori 3 (HTV-3)
Канопус-В, БКА (БелКА-2), Зонд-ПП, exactView-1 (ADS-1B), ТЕТ-1
Тяньлян 1-03
Гонец-М №13, Гонец-М №15, Космос-2481, МиР
Прогресс М-16М
Intelsat IS-20, Hylas 2
Телком-3, Экспресс-МД2
Intelsat IS-21
Van Allen Probes (A, B)
SPOT 6, PROITERES
USA-238, USA-238 P/L 2, OUTSat, SMDC-ONE 1.2, AENEAS, CSSWE, CXBN, CP5, CINEMA 1, STARE A, SMDC-ONE 1.1, Aerocube 4, Aerocube 4.5A, Aerocube 4.5B
MetOp-B
Компас-М5, Компас-М6
Astra 2F, GSAT-10
VRSS-1
USA-239
Dragon CRS-1, Orbcomm FM101
Galileo IOV FM3, Galileo IOV FM4
Шицзянь-9A, Шицзянь-9B
Intelsat IS-23
Союз ТМА-06М
Компас-G6
Фаджр
Прогресс М-17М
Ямал-300К, Луч-5Б
Star One C3, Eutelsat 21B
Меридиан-6
Хуанцзин-1C, Фэнняо-1, Синьян-1, Фэнняо-1A
Echostar 16
Яогань-16A, Яогань-16B, Яогань-16C
Чжунсин-12
Pleiades-1B
Eutelsat 70B
Ямал-402
USA-240
Кванмёнсон-3
Gokturk-2
Союз ТМА-07М
Skynet 5D, Мекссат-3
|
Аппараты, выведенные одной ракетой, разделены запятой (,), запуски — интерпунктом (·). Пилотируемые полёты выделены жирным начертанием. Неудачные запуски выделены наклонным начертанием. |