Состав бортовых систем КА
Каркас
Система управления (СУ)
Система ориентации и стабилизации (СОС)
Система электроснабжения (СЭП)
Бортовой радиокомплекс (БРК)
Система спутниковой навигации (ССН)
Системы радиотелеметрического контроля (СРТК)
Бортовой цифровой вычислительный комплекс (БЦВК)
Система терморегулирования (СТР)
Научное оборудование – цифровая фотокамера высокого разрешения и телескоп
Бортовой радиокомплекс (БРК)
Состоит из двух трансиверов: 1) 144МГц (мощность передатчика 1Вт); 2) 433МГц (мощность передатчика 5Вт).
Функции БРК:
1) Передача информации на Землю:
- телеметрия (состояние систем спутника, GPS-координаты положения спутника, ориентация спутника в пространстве);
- спутниковые снимки.
2) Прием командной информации с Земли:
- команды изменения ориентации спутника в пространстве;
- команды на вкл./откл. спутниковых систем.
3) Прием информации со спутников GPS.
Система радиотелеметрического контроля (СРТК)
Каналы передачи информации
Телеметрические датчики:
1. Температура панели X+
2. Температура панели X-
3. Температура панели Y+
4. Температура панели Y-
5. Температура панели Z+
6. Температура панели Z-
7. Температура платы А
8. Температура платы Б
9. Температура платы В
10. Напряжение питания СБ X+
11. Напряжение питания СБ X-
12. Напряжение питания СБ Y+
13. Напряжение питания СБ Y-
14. Напряжение питания СБ Z+
15. Напряжение питания СБ Z-
16. GPS-координаты спутника
17. Спутниковые снимки
Каналы приема командной информации
1. Вкл./Откл. бортовых систем
2. Запрос телеметрической информации
3. Переключение канала передатчика
4. Ориентировать спутник по X,Y,Z.
Бортовой компьютер (БК)
Размер блока не более 90х90х15мм.
Напряжение питания любое до 12В, ток не более 0,1А.
Логика работы
Контур 1 (Раскрытие)
1. Спутник выбрасывается из транспортного контейнера и попадает на свет (поступает сигнал со световых датчиков – фотодиод или что то в этом роде).
2. БК отсчитывает 40 мин от начала поступления светового сигнала и включает шаговые двигатели раскрытия солнечных панелей.
3. Далее. БК включает шаговые двигатели выдвижения телескопа. Выдвижение происходит так. Два шаговика должны синхронно вращаться выкручивая штанги телескопа. Шаговики должны выполнить строго определенное количество шагов, не более и не менее, иначе линза объектива будет перекошена на сторону и телескоп будет расфокусирован.
Контур 2 (корректировка положения)
1. БК считывает данные магнетометра и определяет положение спутника в пространстве. Здесь уже понадобится полноценная программа ориентации.
2. БК включает соленоиды для корректировки положения спутника. На время корректировки все радиопередающие устройства должны отключаться. Последние, безусловно, буду экранированы, но все равно. Соленоиды включаются импульсами разной продолжительности (чем ближе к заданной ориентации, тем короче импульсы, для избегания «раскачивания» спутника). Во время корректировки ориентации спутника необходимо предусмотреть короткие периоды отключения соленоидов и включения радиотрансивера с передачей кода о том, что происходит корректировка положения, иначе мы так никогда не узнаем, по какой причине отключен радиотрансивер.
Контур 3 (Работа с передатчиком)
1. Через каждые 60 сек БК (бортовой компьютер) должен включать цифровой фотоаппарат и делать фотоснимок (замыкание кнопки автоспуска). Фотоаппарат 5МПикс будет разобран, с него снимем все лишнее (ЖК-дисплей, кожух, кнопки и т.п.), останется только то, что необходимо для выполнения заданных функций.
2. Далее. В фотоаппарате находится SD-карта. Объем памяти карты не важен, так как после считывания с нее фотоснимка, производится стирание записи. Итак, БК производит считывание фотоснимка с SD-карты и отправляет его на радиотрансивер со скоростью 110кбит/сек.
3. Далее. БК производит стирание информации с SD-карты.
4. БК производит последовательное переключение каналов телеметрии и передает данные канала на радиотрансивер:
- Температура панели X+
- Температура панели X-
- Температура панели Y+
- Температура панели Y-
- Температура панели Z+
- Температура панели Z-
- Температура платы А
- Температура платы Б
- Температура платы В
- Напряжение питания СБ X+
- Напряжение питания СБ X-
- Напряжение питания СБ Y+
- Напряжение питания СБ Y-
- Напряжение питания СБ Z+
- Напряжение питания СБ Z-
- Данные магнетометра.
- GPS-координаты спутника с готового покупного модуля.
Как видите, здесь в основном температурные датчики, значит, нужен АЦП.
Далее весь цикл контура 3 повторяется, если нет командно информации.
Контур 4 (командный)
На спутнике имеется два радиотрансивера. Один из них всегда работает на прием для получения командной информации.
1. При поступлении соответствующего цифрового сигнала с радиотрансивера на БК, последний должен включать/выключать весь цикл работы фотокамеры. То есть, мы с Земли должны иметь возможность отключить передачу фотоснимков с целью энергосбережения и выделения радиоканала, исключительно под телеметрическую информацию (это на случай отказа телескопа или фотокамеры).
Система энергопитания (СЭП)
1) Солнечные элементы из GaAs размерами 40х80 каждый. Количество элементов 8-10шт.
Характеристики монокристалла GaAs:
Размеры: 40х80мм.
Эффективность: 30%
Толщина подложки Ge: 0,155мм
Плотность: 83мг/см2
Выходное напряжение: 2450мВ
Выходной ток: 510мА
Максимальная выходная мощность: 1,3Вт
Удельная мощность: 41мВт/см2
Масса: 2,1г.
Половину элементов подключить параллельно, половину – последовательно.
2) Литий-ионные аккумуляторы.
3) Стабилизаторы напряжения: 12В 1А
Система терморегулирования (СТР)
Как таковой системы терморегулирования нет. Но есть набор средств и методов для поддержания температуры спутника в диапазоне оптимума. Одним из таких средств является Алюминизированный каптон – термоизоляционный материал для спутников. А методы – смена ориентации панелей спутника при нагреве и увеличение отражающей способности панелей спутника.
Система ориентации и стабилизации (СОС)
Трехосевой датчик-магнетометр ориентации спутника в пространстве имеет точность 1-2 градуса, что вполне достаточно.
Устанавливается миниатюрный приемник GPS для определения координат расположения спутника.
Стабилизация и ориентирование спутника осуществляется при помощи трех соленоидов, расположенных в трех взаимно перпендикулярных осях X, Y и Z. Магнетометр расположен снаружи аппарата.
Система сбора научной информации (СНИ)
Цифровая фотокамера и выдвижной телескоп системы Максутова-Кассегрена апертурой 80мм и увеличением 160 крат.
Наземный комплекс управления
Для связи со спутником подойдет даже передатчик мощностью всего 5Вт и несложная направленная антенна. Ориентировочное время связи на одном витке 12-20 мин.
Мы рассчитываем использовать для обмена данными со спутником трансивер мощностью 100-200Вт и направленную антенну с мотоприводом.