CC BY
24УДК 629.78
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА МНОГОЦЕЛЕВОЙ ПЛАТФОРМЫ «СИНЕРГИЯ» БЛОЧНО-МОДУЛЬНОГО ТИПА
Д. В. Малыгин
Лаборатория проектирования сверхмалых космических аппаратов «Астрономикон» Российская Федерация, 199155, Санкт-Петербург, Набережная реки Смоленки, 1 E-mail: Malygin.DV@astronomikon.ru
Рассмотрена технология обеспечения теплового режима многоцелевой платформы «Синергия» блочно-модульного типа для сборки наноспутников.
Ключевые слова: СМКА, наноспутник, пикоспутник, теплообмен, терморежим подсистем.
ENSURING THE THERMAL REGIME OF THE BLOCK-MODULAR MULTIPURPOSE
PLATFORM «SYNERGY»
D. V. Malygin
Nanosatellite design laboratory «Astronomikon» 1, Embankment Smolenka, Saint-Petersburg, 199155, Russian Federation E-mail: Malygin.DV@astronomikon.ru
The paper considers the development of ensuring the thermal regime of the block-modular multipurpose platform "Synergy" to design nanosatellite.
Keywords: nanosatellite, pikosatellite, heat exchange, thermal mode subsystem.
К сверхмалым космическим аппаратам (СМКА) будем относить такие, массы которых не превышают 1 кг, а объем не более 1 дм3 [1].
Актуальность создания СМКА стала очевидной в начале ХХ1 века с появлением элементной базы, на которой возможно создавать КА указанных массы и объема.
На протяжении последних 13 лет летные испытания прошли несколько сотен СМКА. Многие из них успешно эксплуатируются. Основная проблема их проектирования - в достижении оптимального (или рационального) соотношения показателей качества, стоимости и эффективности. Эти характеристики отрабатываются в условиях обязательного учета основных факторов среды обитания СМКА, физической и технической составляющих. Цели проектирования СМКА состоят в решении возникающих проблем с конкретизацией их содержания [2].
Основными задачами, решаемыми при создании сверхмалых космических аппаратов, являются:
- обеспечение высокой надежности;
- соответствие виброударной прочности;
- устойчивость к воздействию факторов космического пространства (ФКП).
К факторам космического пространства относят:
- тепловое воздействие и, как следствие, тепловые удары;
- радиационное воздействие: быстрые протоны, тяжелые частицы, и, как следствие, накопленная доза.
Таким образом вопрос виброударной прочности разрешен посредством применения в служебных подсистема (блоках) разъемов, встроенных в многослой-
ные печатные платы, соответствующие стандартам IEEE 1355 (Eurocard) ECSS-E-ST-50-11C, ECSS-E-ST-50-12C - такие стандарты широко применяются в специальной технике космического назначения. Одним из преимуществ применения упомянутых стандартов является использование современных шинных архитектур стандартов Space Wire, что значительно уменьшает количество межблочных соединений и позволяет использовать коммерчески доступные элементы в этих стандартах.
Вопросы, связанные с радиационной стойкостью, разрешаются применением коммерчески доступных электронных приборов и компонентов, COTS (Commercial Of The Shelf); такие компоненты в десятки раз дешевле и на 2-3 поколения совершеннее компонентов, традиционно используемых в космической технике.
Задача теплообмена в СМКА в данном случае преодолена за счет применения единого теплообменника, которым выступает несущая конструкция СМКА (рис. 1).
Весь комплекс служебных подсистем платформы «Синергия» включает следующие:
- бортовое кибернетическое устройство (БКУ);
- система энергообеспечения (СЭО);
- бортовой радиотехнический комплекс (БРТК);
- антенно-фидерное устройство (АФУ);
- система телеметрического контроля (СТК);
- система ориентации и стабилизации (СОС);
- интерфейс подключения полезной нагрузки (ИПН);
- бортовая кабельная сеть (БКС);
Решетнеескцие чтения. 2015
- радиомаяк (РМ);
- банк данных (БД),
которые размещены параллельно боковым стенкам платформы с взаимно перпендикулярными контактами друг к другу и в минимальной комплектации устанавливаются по одной подсистеме на плату.
Подсистемы с наибольшим выделением тепла располагаются в специальном отсеке, где находятся аккумуляторные батареи, что позволяет сформировать благоприятный микроклимат для элементов питания (рис. 2). Что в итоге позволяет получить требуемый режим работы (рис. 3).
Рис. 1. Семейство корпусов платформы «Синергия» - основной теплообменник
Рис. 2. Расположение подсистем платформы
Рис. 3. Уровни минимальных температур аккумуляторов
Стоит отметить, что для улучшения режима работы аккумуляторов следует принять меры по уменьшению амплитуд колебания их температур.
Библиографические ссылки
1. Малыгин Д. В. Универсальная платформа «Синергия» блочно-модульного исполнения // Решетнев-ские чтения : XV Междунар. науч. конф. Красноярск, 2011. С. 377-378.
2. Малыгин Д. В. Универсальная платформа сверхмалого космического аппарата // Материалы
V Всерос. форума студентов, аспирантов и молодых ученых. С. 38-40.
References
1. Maligin D. V. Universal block-modular platform "Synergy" // XV International Scientific Conference "Reshetnevskie chteniya". 2011. Р. 377-378.
2. Maligin D. V. Universal platform for nanosatellite // Proceedings of the V All-Russian forum of students and young scientists. Р. 38-40.
© Малыгин Д. В., 2015
УДК 629.783:681.5
КОНЦЕПЦИЯ АРХИТЕКТУРЫ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ МАЛОГО КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА СТАНДАРТА CUBESAT
П. В. Мовчан, Д. В. Смирнов
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: movchan.pv@gmail.com
Описаны основные задачи программного обеспечения малого космического аппарата, предложен концепт структуры программного обеспечения.
Ключевые слова: архитектура программного обеспечения, малые космические аппараты, CubeSAT, SibCube.
CONCEPT OF SOFTWARE ARCHITECTURE FOR SMALL SATELLITE CUBESAT CLASS
P. V. Movchan, D. V. Smirnov
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: movchan.pv@gmail.com
The paper describes basic tasks of small spacecraft software; it proposes the concept of the software structure.
Keywords: software architecture, small satellites, CubeSAT, SibCube.
Программная система управления (СУ) является ключевым элементом космического аппарата (КА). Для успешного выполнения КА целевой миссии необходимо обеспечить максимальную надёжность программной системы управления. Такой программный комплекс служит для управления другими системами КА, обработки команд с Земли, сбора и предварительной обработки данных телеметрии и др.
Как и все элементы КА, программная СУ должна быть готова к сбоям и неполадкам. Сбои могут быть как в программном, так и в аппаратном обеспечении. Среди аппаратных сбоев различают одиночные сбои (случайное изменение содержимого ячейки памяти), которые могут быть зафиксированы аппаратным или программным способом, и сбои, которые приводят к временной или полной неработоспособности системы [1].
Программная система управления КА обычно основывается на операционной системе реального времени (ОСРВ). Такие операционные системы отличаются высокой надёжностью и отказоустойчивостью, а также высокой предсказуемостью в работе.
Для операционных систем подобного класса важной характеристикой является скорость реакции на происходящие внешние события и их обработка. Реактивность системы обеспечивается оптимальным алгоритмом планирования задач и распределения ресурсов. Важной характеристикой ОСРВ является быстрое восстановление работоспособности системы управления после сбоев в работе.
После сбоев системы необходимо производить анализ произошедших инцидентов. Для этого должна быть система журналирования ошибок. Одним из возможных методов определения является подсчёт контрольной суммы.
Используемые ОСРВ являются многозадачными с жёстким планированием. Обычно задачи, которые выполняются ОСРВ, классифицируются по приоритету:
1. Задачи с высоким приоритетом - задачи, выполнение которых в пределах заданных временных рамок является критичным.
2. Задачи с низким приоритетом - задачи, запаздывание которых не является критичным для всей системы.
