РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКОГО РЕШЕНИЯ МОДУЛЯ УНИФИЦИРОВАННОЙ БАЗОВОЙ НЕСУЩЕЙ КОНСТРУКЦИИ НАНОСПУТНИКОВ ФОРМАТА CUBESAT

АННОТАЦИЯ

В данной статье предлагается один из вариантов конструкторских решений для увеличения вариантов компоновки наноспутников формата CubeSat.  В разнообразной компоновке наноспутников формата CubeSat. Есть много плюсов, которые изменят и дадут новые возможности для использования космоса в настоящем и будущем. Такого рода формат прекрасно подойдёт как лабораторный стенд, он в свою очередь позволит обучаемым сформировать практические навыки в области создания, запуска и управления космическими аппаратами.  Представленный вариант корпуса предположительно увеличит варианты компоновки наноспутников.

Ключевые слова: CubeSat, наноспутник, кубсат, конструкция, комбинирования, компоновка.

Кубсат (англ. Cubesat) — это небольшой космический аппарат или наноспутник. Самый маленький кубсат выглядит как кубик, габариты которого составляют 10х10х10 см, или один «юнит» (1U), а масса не превышает 1,5 кг. Но чаще аппараты представляют собой соединенные «кубики». Например, такие устройства бывают размерностью 3U, 6U, 12U.

Несмотря на размеры, спутники могут решать разные научные и исследовательские задачи. Например, кубсаты применяют для дистанционного зондирования поверхности Земли, съемки из космоса районов паводков, лесных пожаров и других ЧС, изучения состояния инфраструктуры, атмосферы, экологии и климата.

Современные кубсаты оснащены солнечными батареями, датчиками сбора данных и антенной для их передачи на Землю. На них может быть камера, модем для работы систем интернета вещей, устройства фиксации и мониторинга температуры или космического излучения. Дополнительно кубсат можно оборудовать мини-дисплеем с селфи-камерой, например, для трансляции рекламы из космоса, солнечным парусом, накопителями информации для удаленного хранения, приемниками навигационных сигналов морских судов (AIS-сигнал) и приемниками сигнала (ADS-B) для контроля движения самолетов.

При проектировании кубсата во всем мире используются устоявшиеся форматы, такие как 1U, 2U, 3U, 6U, 12U.

Рисунок 1. Варианты построения спутников кубсат

Что исключает варианты проработки других форматов таких как 7U, 10U и тп.

Рисунок 2. Варианты построения спутника кубсат 7U

Целью данной статьи является расширение форм-фактора наноспутника формата кубсат. Расширение базовой несущей конструкции позволит расширить функционал полезной нагрузки, а также предать нужный вариант форм-фактора для поставленных целей. Задача расширения наноспутника формата кубсат несет за собой цель расширить вариативность соединения модулей в порядке, который будет для нас удобен или обоснован различной формой, но не повлияет на его общий функционал. Для проработки и закрепления на практике предлагается внедрить в учебный процесс, чтобы каждый студент смог собрать свой собственный наноспутник понравившейся ему формы, что в конечном итоге положительно скажется на повышении уровня знаний в области технологий.

Наноспутник формата CubeSat имеет форму куба и как правило форма наноспутника напоминает прямоугольную форму. Для того чтобы расширить форм-фактор необходимо изменить вариант построение конструкции. Как мы видим из рисунка 2, требуется проработать каркас спутника таким образом, чтобы модуль можно было присоединять без особого труда к любой из выбранных граней.

Проведя анализ рынка, мы столкнулись с рядом конструкторский решений. Один из рассматриваемых вариантов было магнитные крепления из неодима. Данное решение дает простоту при монтаже, а также позволит фиксировать объекты, особенно этим актуально для изделий со сложными формами, базовая конструкция которых не предусматривает штатных решений. Недостатками у такого решения являются слабость сцепления и восприимчивость к магнитным полям. Магниты могут иметь ограниченную способность удерживать тяжелые объекты и не могут использоваться для крепления тяжелых конструкций, а также крепления на магнитах могут быть восприимчивы к магнитным полям, токам и другим источникам электромагнитных помех. Это может быть критично для применений, связанных с электроникой и работой в околоземном космическом пространстве.

Проанализировав подобные конструкции, имеющиеся на рынке, было выявлено, что нет ни одного удовлетворяющего конструктива, который бы соответствовал нашим требованиям. В силу отсутствия конструкторский решений на просторах интернета, перед нами стоит задача разработать корпус, который будет реализовывать поставленные цели. Преимущество перед выбором данного конструктива в том, что платформа может быть модифицирована путем комбинирования серийных комплектующих.

За основу идеи для разработки корпуса проанализированы предполагаемые задачи и заложены в разработку технического решения модуля.

Рисунок 3. Прототип корпуса

Данный вид конструкции обеспечит высокое надежное и крепкое соединение с возможностью быстрого демонтажа модуля, что в свою очередь положительно скажется на ремонтопригодности данного аппарата.

Предложена универсальная платформа, в которую можно установить, как стандартную нагрузку, так и индивидуальные разработки. Стандартная нагрузка - это прежде всего камеры ДЗЗ. Видимый и инфракрасный диапазон, как самые востребованные, а также ультрафиолетовый, рентгеновский и радиодиапазон.

Данные, полученные со спутников формата кубсат эффективно используются для совершенствования конструкций космических аппаратов, изучения околоземного пространства, ДЗЗ, мониторинга окружающей среды, контроля местоположения воздушных и морских судов, других средств транспорта, ледовой обстановки, лесных пожаров. Список задач, решаемых кубсатами постоянно пополняется. Это действительно удобный формат для обучения и инноваций.

Список литературы:

1. ГОСТ ISO 898-1-2014 Механические свойства крепежных изделий из углеродистых и легированных сталей.
2. Спецификация дизайна CubeSat, ред. 13, Программа CubeSat, Cal Poly SLO
3. «Семь спутников Cubesat запущены в первый полет Vega». Европейское космическое агентство.