Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С П

Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С. П. Королёва (национальный исследовательский университет) Наноспутники как средство ускорения технологического развития и получения новых знаний об околоземном космическом пространстве Белоконов Игорь Витальевич Молодёжная научная школа-конференция при 40 -ой Ассамблее COSPAR

Содержание • Самара космическая: ОАО РКЦ «Прогресс» / СГАУ • Что такое КА нанокласса (наноспутник) ? • Области применения КА нанокласса на примере трех запусков в 2013 г. (Бион-М 1, Минотавр-1, Днепр). • QB 50 – мегапроект в области применения наноспутников для изучения термосферы Земли. • Проекты систем наноспутников, интегрирующих существующие инфо-коммуникационные системы. • Космическое образование, основывающееся на наноспутниках и использовании орбитальных ступеней РН «Союз»

Самара космическая: ОАО РКЦ «Прогресс» / СГАУ

На 8 августа 2014 г. запущено 1827 РН семейства of Evolution of Launchers «СОЮЗ» Samara Rocket Space Center www. samspace. ru 8 К 71 VOSTOK Developed by OKB-1. The first two stages are manufactured by the Progress plant 11 А 57 VOSKHOD 11 А 511 SOYUZ Developed by Ts. SKBProgress under supervision of OKB-1 11 А 511 U SOYUZ-U 11 А 511 U-2 SOYUZ-U 2 11 А 511 -FG SOYUZ-FG Developed by Ts. SKB-Progress Soyuz-U, Soyuz-FG are in operation 14 А 14 -1 а SOYUZ-2 -1 a 14 А 14 -1 b SOYUZ-2 -1 b Soyuz-2 undergoes flight testing. Three launches of Soyuz-2 -1 a and one launch of Soyuz-2 -1 b have been performed. Being adapted to be used in 4 manned flights

На 8 августа 2014 г. cоздано и запущено 983 КА RESURS-DK 1 www. samspace. ru ZENIT-4 МТ YANTAR-2 К ZENIT-2 RESURS-F 1 ORLETS ZENIT-2 М RESURS-F 2 ZENIT-4 MK 8 modifications in total KOMETA 7 modifications in total 5 modifications in total

Космические исследования СГАУ Шесть микроспутников “ ПИОН» 1989 -1991 гг. – изучение вариаций плотности атмосферы Земли Научные и технологические исследования на КА серии Фотон/Бион

Группировка МКА «Аист-1» АИСТ-1/1 – 21 апреля 2013 г. АИСТ-1/2 – 28 декабря 2014 г. Научная аппаратура «МЕТЕОР» www. samspace. ru Панель солнечной батареи Начальная орбита: – НКР = 575 км; – j = 64, 9˚ Масса МКА с адаптером – Антенное приемное 53 кг; устройство командноуправляющей навигационной системы Навигационная антенна Корпус Устройство отделения Антенное передающее устройство командноуправляющей навигационной системы Солнечная батарея 7

Video of separation 8

Что такое наноспутники? КА нанокласса (наноспутники) - спутники, имеющие массу до 10 кг. Стандарт Cube. Sat(1 U, 2 U, 3 U) Стандарт разработан в 1999 г. Первый запуск в 2003 г. . В 2013 году запущено 70 НС

Этапы развития наноспутников Первый этап – доказательство возможности создания Университетом полноценного спутника, возникновение образовательных программ нового типа. Второй этап – отработка в космосе малоразмерных обеспечивающих систем, формирование рынка стандартных комплектующих. Третий этап – использование платформ Cube. Sat для отработк новых технологий и проведение экспериментов в космосе. Четвертый этап – создание группировок наноспутников, совместно решающих задачи, которые невозможно решать «большими КА» В настоящее время наблюдается четвёртый этап развития

Основные области применения наноспутников • Образовательные задачи; • Тестирование и верификация алгоритмов и технологий управления, навигации и связи; • Тестирование новых материалов и электронных компонент; • Мониторинг и исследование геофизических полей, дистанционное зондирование Земли; • Сбор и передача данных от удалённых терминалов; • Предоставление услуг по запросу (новый сегмент бизнеса) • Создание измерительных сетей для контроля изменений атмосферы, климата, прогнозирования землетрясений

РН «Союз 2. 1 а» /КА «Бион-М 1» Дата запуска: 19. 04. 2013; Выведено на орбиту 6 спутников, из них 5 класса Cube. Sat. Назва ние Страна Организация Миссия Тип М, кг. Т, мес. Н, км Bee. Sat Герман -2 ия Тех. унив. г. Берлин Отработка новой системы ориентации 1 U 1 6 570 Bee. Sat Герман -3 ия Тех. унив. г. Берлин Отработка передатчика Sдиапазона и камеры с разрешением 640 Х 480 1 U 1 12 570 SOMP Тех. унив. г. Дрездена Измерение концентрации атомарного кислорода в верхних слоях атмосферы; Испытание гибких тонкоплёночных солнечных элементов 1 U 1 12 570 3 U 3 4 -6 НАСА Съёмка поверхности Земли с высоким разрешением (4 -5 м. ) 270 575 1 U 1 4 570 Частный Передача сигналов в радиолюбительском диапазоне Герман ия Dove-2 США OSSI-1 Япония

РН «Днепр» (21. 11. 2013) Выведено 33 спутника, из них 20 класса Cube. Sat; Высота орбиты : ~700 км. Название Страна Организация Миссия Тип М, кг. Т, мес GOMX Дания GOMSpace, Унив. г. Аалборг Мониторинг воздушного пространства 2 U 2 12 Delfin 3 Xt Голлан дия Тех. унив. г. Делфт Отработка гидрогенизированных аморфных кремниевых солнечных элементов питания, Испытание передатчика. S–band 3 U 3 12 Triton-1 Велико британия Содружество АИС морских судов. университетов и Передача сигналов по каналам компания ISIS FM и DSB 3 U 3 12 OPTOS Испания Нац. институт аэрокосмической техники Отработка перспективных технологий 3 U 3 12 Cube. Bu g-2 Аргентина Мин. Науки Тестирование и отработка радиокомпонентов 2 U 2 12 Косм. агентство Эквадора Наблюдение за космическим мусором 1 U 1 12 NEE-02 Эква‘Krysaor’ дор

FUNcube- Великоб Частный 1 ритания Hi. NCube Норве- Группа. унив. гия ZACUBE-1 Кейпт. тех. таун университет 1 U 1 12 Институт космических технологий Hum. Sat-D Испания Университета Тестирование и отработка г. Виго электронных компонент PUCP-SAT Перу Католический Измерение изменения температуры -1 университет First. Герма- Тех. унив. Тестирование и отработка бортовых MOVE ния г. Мюнхен систем 1 U 1 12 UWE-3 ICube-1 Пакистан Тестирование и отработка радиокомпонентов ДЗЗ и контроль изменения температуры КА Изучение ионосферы Земли и калибровка радиолокационной установки, находящейся на базе в Антарктике Отработка перспективных технологий Германия Тех. унив. Г. Вюрцбург Тестирование системы ориентации 1 U 1 12 VELOX-P- Синга 2 пур Маньянский тех. унив. Тестирование компонентов 1 U 1 12

Beaker. Sat 1 США Морехид. университет Тестирование радиокомпонент 2, 5 U 2 12 $50 Sat США Морехид. университет Тестирование радиокомпонент 1, 5 U 1 12 Qube. Scout -S 1 США Мэриленд. университет Тестирование энергетических компонент 2, 5 U 2, 5 12 Частный ДЗЗ и наблюдение за мусором 1 U 0. 25 1 Католический унив. Отработка системы отделения от наноспутников 1 U 0. 2 1 Wren Pocket. PUCP Германия Перу

РН «Минотавр-1» (22. 11. 2013) Выведено 28 спутников класса Cube. Sat; Высота орбиты ~500 км. Назван ие Стра на Организация CAPE-2 США Университет Луизианы Firefly США COPER Миссия Тип М, кг. Т, мес Тестир. техн. развертывания СБ, эксперимент с радиосигналами 1 U 1 12 НАСА, , Центр Годдарда, ННФ Исследование молний в атмосфере 3 U 3 12 США Университет Сент-Луиса Тестирование оптического оборудования 1 U 1 12 Charger США Sat-1 Унив. штата Алабама Отработка и тестирование электрооборудования 1 U 1 12 Dragon Sat-1 США Унив. штата Филадельфия , Военно-морской академия Изучение в оптическом диапазоне авроральной области свечения Земли. Отработка гравитационноградиентной системы стабилизации 1 U 1 12 SPA-1 США Университет Нью-Мексико Тестирование компонентов для ВВС США 1 U 1 12

Black Knight США Академия финансов Тестирования компонентов ВВС США 1 U 1 12 Swamp Sat США Униве. штата Флорида Тестирование нового миниатюрного гироскопа 1 U 1 12 Ho’opo nopono США Гавайский университет Калибровка радиолокационных станций слежения 3 U 3, 5 12 Ky. Sat-2 США Унив. штата Кентукки Тестирование нового метода определения ориентации космического корабля 1 U 1 12 TJ 3 Sat США Сред школа Томаса. Джеферсона Отработка управления спутником при помощи SMS сообщений с мобильного телефона 1 U 1 12 ORSES США Университет Дж. Хопкинса Тестирование систем шифрования связи Вулкан и Грифон 3 U 3 12 SENSE 1, 2 США ВВС Исследование ионосферы и влияния поверх. заряда на приём радиосигналов 3 U 3 12 Promet heus США Унив. Джона Хопкинса Отработка системы разделения на два аппарата 3 U 3 12 NPSat 1 США ВМФ Тестирование солнечных панелей 3 U 3 12 Phone Sat 2. 4 США НАСА, центр Эймса Тестирование компонентов смартфона и работы операц. системы Android 2. 3. 3 1 U 1 12 Vermont Lunar Cube. Sat США Технический колледж Вермонта Тестирование технологий посадки Cubesat на Луну; Тестирование светодиодов. 1 U 1 12

QB 50 – мегапроект в области применения наноспутников для изучения термосферы Земли. (Институт гидродинамики Фон Кармана, Бельгия) 50 Cube. Sat 2 U, 3 U: Австрия (2), Австралия (3), Южная Африка (1), Бельгия (3), Бразилия (1), Канада (2), Китай (7), Колумбия (1), Чехия (1), Германия (2), Испания (1), Финляндия (1), Франция (5), Великобритания (3), Греция (2), Израиль (1), Индия (1), Италия (1), Корея (2), Литва (1), Нидерланды (2), Португалия (1), Румыния (2), Россия (1), Турция (2), Тайвань (1), Украина (1), США (4)

Sam. Sat-QB 50 (СГАУ, запуск 2016 г. ) Трансформация: Схема действия сил и моментов: - До - После 19

Проекты систем наноспутников, интегрирующих существующие инфокоммуникационные системы (Sam. Sat-218, запуск 2017 г. )

Общая характеристика НТА «Контакт» (запуск в 2015 г. ) Распределённая научная аппаратура «Контакт» состоит из двух модулей: - автономный модуль «Контакт-МКА» - размещается на МКА АИСТ 2, - автономный модуль «Контакт-Наноспутник» (КА-нанокласса) Контакт-МКА на МКА АИСТ Контакт- Наноспутник

Космическое образование, основывающееся на наноспутниках Программы подготовки магистров: «Космические информационные системы и наноспутники. Навигация и дистанционное зондирование Земли» (направление «Прикладные математика и физика) «Перспективные космические технологии и эксперименты в космосе» (направление «Ракетные комплексы и космонавтика»

Основные изучаемые специальные дисциплины Физика околоземного космического пространства Системный анализ космических миссий Управление и навигация в космосе Спутниковые радионавигационные системы Методы и средства дистанционного зондирования Земли Радиотехнические комплексы управления полетом Проектирование микроспутников и их систем Технологии проведения космических экспериментов Информационные технологии в проектировании микро/нано спутников (Pro. Engineer, Altium Design) Испытания научной аппаратуры и обеспечивающих систем Методы решения обратных некорректных задач Использование спутниковых радионавигационных технологий для мониторинга геофизических полей Методы обработки измерительной информации

Лабораторная база • Центр тестирование и комплексных испытаний наноспутников (термовакуумная камера, вибростенд, стенд тестирования систем ориентации и стабилизации, стенды сборки и тестирования электронных компонент наноспутников стандарта Cube. Sat, оборудование для ремонта электронных плат) • Лаборатория проектирования и компьютерного моделирования (класс на 12 рабочих мест с высокоскоростным Интернетом, лицензионным ПО Pro. Engineer, Altium Design и др. ) • Центр контроля полета и управления микроспутниками (в радиолюбительском диапазоне частот) • Лаборатория спутниковой радионавигации (набор оборудования для приема сигналов от СРНС ГЛОНАСС/GPS и имитации реальных сигналов на 10 пользователей)

Основные зарубежные партнеры: - тех. университет Лессиус (Бельгия) - тех. университет г. Дельфт (Голландия) - тех. университет г. Лулеа (Швеция) - тех. университет г. Виго (Испания) - университет ISAE г. Туулуза (Франция) - тех. университет г. Вюрцбург (Германия) - Белорусский национальный университет - Евразийский национальный университет им. Л. Н. Гумилева (Казахстан)

Международные летние космические школы Перспективные космические технологии и эксперименты в космосе» (3, 5 ESTC) http: //www. volgaspace. ru/school/ Первая школа прошла в 2003 году (в 2014 г. – десятая Школа) University of Moderna e Reggio Emilia (Reggio Emilia, Italy) Universita di Roma "La Sapienza" (Roma, Italy) University of Bologna (Bologna, Italy) ENSICA (Toulouse, France) Universidad de Valladolid (Valladolid, Spain) Universidad Politcnica de Madrid (Madrid, Spain) UPM Avda (Madrid, Spain) Crandfield University (Crandfield, Great Britain) Oulu University (Oulu, Finland) Moscow State University (Russia) Moscow State Technical University (Russia) Scientific-Research Institute Physical Measurements (Russia) Samara State Aerospace University (Russia)

Пример результативности Международных летних космических школ (проект YES 2) (видео) Navigating antenna Summator of navigating signals Electronic unit Navigating antenna

10 -ая международная летняя космическая школа «Перспективные космические технологии и эксперименты в космосе» Период проведения : 25 августа – 6 сентября 2014 г. Состав зарегистрировавшихся участников: Российские участники -10 студентов, Иностранные участники – 30 студентов (Швеция, Перу, Италия, Германия, Бельгия, Франция, Канада, Великобритания, Колумбия, Индия, Белоруссия, Казахстан) Приглашённые професcора: Anna Guerman (Португалия) – космические тросовые системы, Pierre Rochus (Бельгия) – космическая среда

Дополнительные пусковые возможности для обеспечения научно-образовательных программ (квалификационный пуск в 2016 г. ) Transfer Sam. Sat 1 compartment Containers for microsatellite