Концепция студенческой пикоспутниковой платформы SibQube Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

<Тешетневс^ие чтения. 2016

УДК 629.783

КОНЦЕПЦИЯ СТУДЕНЧЕСКОЙ ПИКОСПУТНИКОВОЙ ПЛАТФОРМЫ SIBQUBE

Д. М. Зуев, А. П. Кравчуновский, К. А. Лапаев, С. А. Скоробогатов, А. С. Костюков

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

E-mail: ZuevDmitriy93@yandex.ru

Представлено описание концепции разрабатываемой служебной платформы студенческого космического аппарата SibQube класса PocketQube. Представлены цели, ведущие факторы разработки, задачи текущего этапа разработки.

Ключевые слова: космический аппарат, PocketQube, пикоспутник, спутниковая платформа, SibQube.

CONCEPT OF "SIBQUBE" STUDENT SATELLITE BUS D. M. Zuev, A. P. Kravchunovsky, K. A. Lapaev, S. A. Skorobogatov, A. S. Kostukov

Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: ZuevDmitriy93@yandex.ru

This paper describes a concept of developed student picosatellite platform "SibCube"of PocketQube class. Goals, leading development factors, significant task of current phase of development are presented here.

Keywords: spacecraft, PocketQube, picosatellite, satellite platform, SibQube.

В настоящее время популярной тенденцией развития космической техники является миниатюризация космических аппаратов (КА) с целью снижения стоимости разработки и запуска. Одним из преимуществ данной тенденции является значительное упрощение доступа в космос и в перспективе обеспечение широкого доступа в космос для всех желающих.

Одним из популярных форматов миниатюрных КА является класс CubeSat - наноспутников с размерами 10x10x10 см и массой 1,3 кг [1]. Дальнейшая миниатюризация КА привела к появлению стандарта КА PocketQube - пикоспутников массой менее 1 кг. Базовая единица КА PocketQube имеет размер 5x5x5 см и массу не более 180 г (1p) [2; 3]. Размеры плат радиоэлектронных модулей, межплатные коннекторы и разводка их выводов регламентируются стандартом PQ60 [4].

На состояние сентября 2016 года в мире было запущено всего 4 КА такого класса: $50Sat (1,5p), T-LogoQube (2,5p) , QubeScout-S1, WREN [5]

На данный момент в СибГАУ им. М. Ф. Решетнева разрабатывается платформа-конструктор данного класса под названием «SibQube». Целью разработки является создание платформы-конструктора для образовательных и научных целей с низкой стоимостью. Основными потребителями будут являться научные организации, университеты, школы и организации дополнительного образования.

Платформа может быть применима для следующих задач:

- образовательных программ для студентов и школьников.

- выполнения технологических экспериментов;

- построения группировок КА для изучения параметров верхней атмосферы.

В данный момент стоит задача разработки минимально функционального продукта - служебной платформы - и проведение технологической демонстрации на орбите ее работоспособности. Внешний вид КА SibQube представлен на рисунке. Первый КА на данной платформе будет включать в себя следующие системы:

конструкции корпуса; механизм чековки антенн; бортовой комплекс управления; система электропитания; радиомодуль; набор сенсоров.

Внешний вид КА SibQube

Данный КА в процессе опытной эксплуатации на орбите должен будет передавать служебную информацию о состоянии своих систем и заранее записанные сообщения, например гимн СибГАУ.

Малые космические аппараты: производство, эксплуатация и управление

Время жизни KA PocketQube 1p до сгорания в плотных слоях атмосферы

Высота, км 200 280 300 350 400 500 600

Время жизни, сут. 1 13 20 39 117 560 2365

Платформа будет иметь внутреннюю модульно-стэковую компоновку, также платформа может быть масштабирована до больших размеров: 2p (10x5x5 см, 360 г), 2,5p (12.5x5x5 см, 450 г), 3p (15x5x5 см, 520 г).

Важным фактором разработки является обеспечение низкой стоимости платформы и высокого уровня энергосбережения. Направленность на энергосбережение объясняется низкими энергетическими возможностями таких КА вследствие малой площади солнечных батарей (СБ). Например, при КПД СБ 20 % и формате КА 1p мгновенная мощность, снимаемая с СБ, составляет порядка 0,5-0,6 Вт.

Планируемый интервал высот орбиты составляет от 280 до 600 км. Согласно ГОСТ 25645.101-83 [6] была проведена оценка времени жизни до схождения с орбиты для КА PocketQube 1p. Результаты представлены в таблице.

В работе описана концепция студенческой спутниковой платформы SibQube. Представлены цели разработки платформы, задачи текущего этапа работы над первым КА на базе платформы, ведущие факторы разработки. Приведен предполагаемый состав оборудования, дана оценка времени жизни до сгорания в плотных слоях атмосферы.

Библиографические ссылки

1. CubeSat Design Specification Rev. 13. California State Polytechnic University [Электронный ресурс]. URL: http://cubesat.org/images/developers/cds_rev13_ final2. pdf (дата обращения 02.09.2015).

2. The PocketQub Standard [Электронный ресурс]. URL: http://pocketqub.org/standard/ (дата обращения: 5.2.2015).

3. Deepak R. A., Twiggs R. J. Thinking out of the box: Space science beyond the CubeSat // Journal of Small Satellites. 2012. Vol. 1. No. 1. P. 3-7.

4. PQ60 Standard Document Rev. 1.1. [Электронный ресурс]. URL: http://www.pq60.info/ documents/PQ60StandardRev1_1.pdf (дата обращения 01.09.2016).

5. PocketQube. Gunter's Space Page. [Электронный ресурс]. URL: http://space.skyrocket.de/doc_sat/ pocketqub.htm (дата обращения 01.09.2016).

6. ГОСТ 25645.101-83. Атмосфера Земли верхняя. Модель плотности для проектных баллистических расчетов искусственных спутников Земли. М., 1984. 168 с.

References

1. CubeSat Design Specification Rev. 13. Available at: http://cubesat.org/images/developers/cds_rev13_ final2. pdf (accessed 02.09.2015).

2. The PocketQub Standard. Available at: http://pocketqub.org/standard/ (accessed 5.2.2015).

3. Deepak R. A., Twiggs R. J. Thinking out of the box: Space science beyond the CubeSat. Journal of Small Satellites. 2012. Vol. 1, № 1. P. 3-7.

4. PQ60 Standard Document Rev. 1.1. Available at: http://www.pq60.info/documents/PQ60StandardRev1_1.p df (accessed 01.09.2016).

5. PocketQube. Gunter's Space Page. Available at: http://space.skyrocket.de/doc_sat/pocketqub.htm (accessed 01.09.2016).

6. GOST 25645.101-83. Atmosfera Zemli verkhnyaya. Model' plotnosti dlya proektnykh ballisticheskikh raschetov iskusstvennykh sputnikov Zemli. [State Standard 25645Earth upper atmosphere. Density model for ballistic calculation design of satellites]. Moscow, 1984. 168 p.

© Зуев Д. М., Кравчуновский А. П., Лапаев К. А., Скоробогатов С. А., Костюков А. С., 2016

УДК 629.783

РАЗРАБОТКА ПРОТОТИПА КОРПУСА СТУДЕНЧЕСКОГО ПИКОСПУТНИКА

КЛАССА POCKETQUBE

А. П. Кравчуновский, М. Н. Драганюк

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31 E-mail: anton.kravchunovsky@yandex.ru

Представлены результаты эскизного проектирования студенческого космического аппарата (КА) класса PocketQube. Спроектирован и изготовлен прототип корпуса КА и проведен прочностный анализ конструкции корпуса.

Ключевые слова: космический аппарат, PocketQube, корпус, пикоспутник.