Анализ ключевых технологий создания многоспутниковых орбитальных группировок малых космических аппаратов

Автор: Ткаченко Иван Сергеевич

Журнал: Онтология проектирования @ontology-of-designing

Рубрика: Прикладные онтологии проектирования

Статья в выпуске: 4 (42) т.11, 2021 года.

Бесплатный доступ

Одним из ключевых направлений современной мировой космонавтики является разработка кластерных космических систем различного назначения, состоящих из большого количества функционирующих космических аппаратов. Это стало возможным благодаря уменьшению массы космических аппаратов за счёт создания и использования новых материалов, развития электроники и микроэлектромеханических систем, применения метода группового запуска, развития мультиагентных технологий и систем межспутниковой связи. Существуют проекты систем, состоящих из большого количества космических объектов, таких как «OneWeb», «Planet», «Starlink», «Satellogic» и др. Основными классами устройств, используемых для создания таких многоспутниковых систем, являются малые спутники, в том числе микро (до 100 кг) и нано (до 10-15 кг) классов, которые имеют значительные преимущества перед тяжелыми космическими аппаратами, особенно с точки зрения сроков и стоимости их создания. Развёртывание многоспутниковых группировок, включающих сотни и тысячи спутников, требует принципиально новых подходов к созданию космических аппаратов и системы в целом на всех этапах жизненного цикла. В статье рассматриваются ключевые технологии, используемые для создания многоспутниковых орбитальных группировок на базе малых спутников на разных стадиях жизненного цикла - от ранних стадий проектирования до стадии эксплуатации и утилизации (сведения с орбиты). Приведён опыт совместного проекта Самарского университета и Ракетно-космического центра «Прогресс» по созданию группировки малых космических аппаратов серии «АИСТ».

Еще

Многоспутниковая группировка, малый космический аппарат, проект, проектные параметры, оптимизация, жизненный цикл, технология

Короткий адрес: https://readera.org/170191751

IDR: 170191751   |   DOI: 10.18287/2223-9537-2021-11-4-478-499

Список литературы Анализ ключевых технологий создания многоспутниковых орбитальных группировок малых космических аппаратов

  • Keith A., Larrea Brito N., Satellite-based Earth observation market prospects to 2027: 11th Ed-n. Euroconsult. 2018.
  • Ткаченко, С.И. Проектный облик и основные характеристики малого космического аппарата СГАУ -ГНПРКЦ «ЦСКБ-Прогресс» / С.И. Ткаченко, В.В. Салмин, Н.Д. Семкин, В.И. Куренков, В.И. Абрашкин, А.Г. Прохоров, И.С. Ткаченко // Вестник СГАУ. №2, 2010. - С. 154-165.
  • Kirilin, A. Small Satellites "AIST" Constellation - Design, Construction and Program of Scientific and Technological Experiments / A. Kirilin, E. Shakhmatov, V. Soifer etc. // Procedia Engineering, 2015. Vol. 104. P.43-49.
  • Kirilin, A.N. Design, testing and operation of «AIST» small satellites / A.N. Kirilin, R.N. Akhmetov, V.I. Abrash-kin etc. // Proceedings of 7th International Conference on Recent Advances in Space Technologies, 2015. P.819-823.
  • Кирилин, А.Н. Лётно-конструкторские испытания и опытная эксплуатация малых космических аппаратов «АИСТ»/А.Н. Кирилин, С.И. Ткаченко, В.В. Салмин, Н.Д. Сёмкин, А.П. Папков, В.И. Абрашкин, И.С. Ткаченко, Ю.Е. Железнов, Е.Ю. Галаева// Вестник СГАУ. - Т. 14, № 4. - 2015. - С. 58 - 71.
  • Кирилин, А.Н. Малые космические аппараты серии «АИСТ» (проектирование, испытания, эксплуатация и развитие) / А.Н. Кирилин, С.И. Ткаченко, В.В. Салмин, И.С. Ткаченко, Н.Д. Семкин, С.Л. Сафронов, В.И. Абрашкин. - Самара: Изд-во Самарского научного центра РАН, 2017. - 348 с.
  • Кирилин, А.Н. Опытно-технологический малый космический аппарат «АИСТ-2Д» / А.Н. Кирилин, Р.Н. Ах-метов, Е.В. Шахматов, С.И. Ткаченко, А.И. Бакланов, В.В. Салмин, Н.Д. Семкин, И.С. Ткаченко, О.В. Горяч-кин. -Самара: Изд-во СамНЦ РАН, 2017. - 324 с.
  • Кирилин, А.Н. Основные проектные характеристики малых космических аппаратов научного и прикладного назначений на базе унифицированной платформы «АИСТ-2»/А.Н. Кирилин, Р.Н. Ахметов, А.И. Бакланов, Н.Р. Стратилатов, В.И. Абрашкин, Е.В. Космодемьянский, С.И. Ткаченко, В.В. Салмин, И.С. Ткаченко, С.Л. Сафронов // Космическая техника и технологии, 2020. - № 4(31).- С. 18-32.
  • Кирилин, А.Н. Формирование на базе платформы "АИСТ-2" проектного облика малого космического аппарата обзорного наблюдения, функционирующего в составе орбитальной группировки / А.Н. Кирилин, Р.Н. Ахметов, В.В. Салмин, Е.В. Космодемьянский, И.С. Ткаченко, С.Л. Сафронов, М.А. Иванушкин, С.С. Волгин // Системы наблюдения, мониторинга и дистанционного зондирования Земли. Материалы XV научно-технической конференции (г. Алушта, 16-21 сентября 2018 г.) - Калуга: Манускрипт. - 2018. - С.32-35.
  • Кирилин, А.Н. Формирование региональной космической системы оперативного мониторинга Земли в интересах решения задач картографии, развития сельского хозяйства и экологической безопасности на базе малых космических аппаратов серии "АИСТ" с широкозахватной целевой аппаратурой среднего разрешения/ А.Н. Кирилин, Г.П. Аншаков, А.И. Бакланов, В.В. Салмин, И.С. Ткаченко, М.А. Иванушкин, С.С. Волгин // Системы наблюдения, мониторинга и дистанционного зондирования Земли. Материалы XV научно-технической конференции (г. Алушта, 16-21 сентября 2018 г.) - Калуга: Манускрипт. - 2018. - С.36 - 39.
  • Стандарт ИСО 9004-1-94. Управление качеством и элементы системы качества. М., 1994.
  • Побирский, Е.Ю. Управление жизненным циклом изделия в производстве ракетно-космической техники / Е.Ю. Побирский, А.С. Галаев, И.С. Филимонов// Сборник материалов Международной научно-практической конференции «Решетневские чтения» - Изд-во: СибГАУ, Том 2, 2012. - С. 633-634.
  • Комарова, Л.А. Применение технологии нисходящего проектирования, основанной на решениях Windchill PDMLink и САПР Pro/Engineer, для разработки изделий ракетно-космической техники / Л.А. Комарова, А.Н. Филатов // Известия Самарского научного центра РАН. - 2011. - Т. 13. - №1(2) (39). - С.297-303.
  • ГОСТ 2.102-2013. Виды и комплектность конструкторских документов. Дата введения 2014-06-01.
  • Колчин, А.Ф. Управление жизненным циклом продукции / А.Ф. Колчин, М.В. Овсянников, А.Ф. Стрекалов, С.В. Сумароков. - М.: Анахарис, 2002. - 304 с.
  • Никашина, И.В. Автоматизированное управление конструкторскими данными в едином информационном пространстве предприятия / И.В. Никашина, А.Н. Филатов, В.А. Комаров // Сборников трудов Международной научно-технической конференции «Перспективные информационные технологии (ПИТ 2015)» Изд-во: СГАУ. 2015. С.21-29.
  • Сафронов, С.Л. Современные подходы к созданию малых космических аппаратов дистанционного зондирования Земли на базе унифицированных платформ: монография / С.Л. Сафронов, И.С. Ткаченко, М.А. Иванушкин, С.С. Волгин. - Самара: Изд-во Самарского университета, 2019. - 276 с.
  • Box, M.J. A New Method of Constrained Optimization and a Comparison With Other Methods / M. J. Box // The Computer Journal, Volume 8, Issue 1, April 1965. - Pp. 42-52.
  • Иголкин, А.А. Модальный анализ динамического макета малого космического аппарата «АИСТ-2Д» / А.А. Иголкин, А.И. Сафин, А.Г. Филипов// Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. - 2018. -Т. 17. № 2. - С.100-108.
  • Tkachenko, S.I. Verifying Parameters of Ground Data Processing for the Thermal Control System of Small Spacecraft AIST Based on Telemetry Data Obtained by Samara University's GCS / S.I. Tkachenko, V.V. Salmin, I.S. Tkachenko, I.V. Kaurov, M.D. Korovin // Procedia Engineering, 2017. - Vol. 185. - Pp.205-211.
  • Foster, C. Differential drag control scheme for large constellation of Planet satellites and on-orbit results / C. Foster, J. Mason, V. Vittaldev, L. Leung etc. / /arXiv preprint arXiv:1806.01218, 2018. - 18 p.
  • Иванушкин, М.А. Разработка способов обеспечения энергетического баланса при работе целевой аппаратуры малых космических аппаратов серии «АИСТ» в условиях энергетических ограничений / М.А. Ивануш-кин, В.В. Салмин, С.С. Волгин, С.И. Ткаченко, И.С. Ткаченко // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. - 2018. - Т. 17. № 4. - С.57-66.
  • Volgin, S.S. Algorithms of Processing and Analysis of Telemetric formation of Small Satellite of the "AIST" Series for the Purpose of Prompt Detection of Failures of on-Board Equipment / V.V. Salmin, I.S. Tkachenko, S.S. Volgin, M.A. Ivanushkin, D. Chen, V. Vassilev // Proceedings of the 2019 IEEE International Conference on Electrical Engineering and Photonics, EExPolytech 2019. - 2019. - P.108-111.
  • Salmin, V.V. Processing of telemetry data arrays for "AIST" small satellites using the methods of imputing missing data / V.V. Salmin, M.A. Ivanushkin, S.S. Volgin, I.S. Tkachenko //AIP Conference Proceedings 2046, 2019.
  • Chandola, V. Anomaly Detection / V. Chandola, A. Banerjee // ACM: Computing Surveys, 2009, 41 p.
  • Radhakrishnan, R. Survey of Inter-Satellite Communication for Small Satellite Systems: Physical Layer to Network Layer View / R. Radhakrishnan, W. Edmonson, F. Afghah etc. IEEE Communications Surveys and Tutorials, 2016. - Vol. 18. no. 4. - Pp.2442-2473.
  • Krestina, A.V. Determining design characteristics of the de-orbiting system for the small satellite / A.V. Krestina, I.S. Tkachenko // AIP Conference Proceedings 2318, 020010 (2021).
  • Пикалов, Р.С. Обзор и выбор средств увода крупногабаритного космического мусора / Р.С. Пикалов, В.В. Юдинцев // Труды МАИ. 2018. № 100. http://trudymai.ru/published.php?ID=93299.
  • Aslanov, V.S. Dynamics of tethered satellite systems / V.S. Aslanov, A.S. Ledkov // Cambridge: Woodhead Publishing, 2012. 331 p.
  • Улыбышев, С.Ю. Математическое моделирование и сравнительный анализ схем применения аппарата-буксировщика для решения задачи увода объектов космического мусора на орбиту захоронения. Часть 1 / С.Ю Улыбышев // Труды МАИ. 2019. № 106. http://trudymai.ru/published.php?ID=107855.
  • Forward, R.L. Terminator TetherTM: A Spacecraft Deorbit Device / R.L. Forward, R.P. Hoyt // Journal of spacecraft and rockets, 2000. Vol. 37. no.2. P.187-196.
  • Janovsky, R. End-of-life de-orbiting strategies for satellites / R. Janovsky, M. Kassebom, H. Lübberstedt, O. Romberg, H. Burkhardt, M. Sippel, G. Krülle, B. Fritsche // Deutscher Luft- und Raumfahrt congress, 2002.
  • Палий, А.С. Об эффективности устройства аэродинамического торможения для увода космических аппаратов / А. С. Палий // Техническая механика. 2012. № 4. С.82-90.
  • Трофимов, С.П. Увод малых космических аппаратов с низких околоземных орбит: дисс. канд. физ.-мат. наук: 01.02.01. М., 2015. 125 с.
  • Рыжков, В.В. Двигательные установки и ракетные двигатели малой тяги на различных физических принципах для систем управления малых и сверхмалых космических аппаратов / В.В. Рыжков, А.В. Сулинов // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. 2018. Т.17. №4. С. 115-128.
  • Ткаченко, И.С. Интегральная оценка эффективности космической системы орбитальной инспекции на базе малых космических аппаратов / И.С. Ткаченко, И.В. Кауров // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета. 2013. №1 (39). С.91-100.
  • Early, J. Twenty meter space telescope based on diffractive Fresnel lens / J. Early, R. Hyde, R. Baron // Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering. 2004. Vol. 5166. P. 148-156.
  • Atcheson, P. MOIRE - Initial demonstration of a transmissive diffractive membrane optic for large lightweight optical telescopes / P. Atcheson, C. Stewart, J. Domber, K. Whiteaker, J. Cole, P. Spuhler, A. Seltzer, L. Smith // Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering. 2012. Vol. 8442, Article number 844221.
  • Atcheson, P. MOIRE - Ground demonstration of a large aperture diffractive transmissive telescope / P. Atcheson, J. Domber, K. Whiteaker, J. A. Britten, S. N. Dixit, B. Farmer // Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering. 2014. Vol.9143, Article number 91431W.
Еще
Статья научная