идентификатор соглашения
RFMEFI5751X0154

ПРОЕКТ ФЦП

Разработка платформы сверхмалых космических аппаратов для создания группировки спутников с поддержкой оптических каналов связи и распределенным наземным сегментом управления

ОСНОВНАЯ ЦЕЛЬ ПРОЕКТА

Основная цель проекта – разработка отечественной универсальной модульной платформы СмКА, совместимой со стандартом CubeSat. Создание инфраструктуры для полноценной наземной экспериментальной отработки и управления СмКА на этапе летной эксплуатации.

За последние годы СмКА получили широкое применение в различных областях науки. Ежегодно в мире создаются сотни СмКА, непосредственно в форм-факторе CubeSat или совместимых с ним, в России – единицы. При этом Россия по-прежнему остается лидером в космических запусках. Российскими ракетами-носителями было выведено множество зарубежных КА формата CubeSat, имеющих стандартизированный транспортно-пусковой контейнер (ТПК). Одна из главных причин такого отставания – отсутствие инфраструктуры и сервисов, обеспечивающих быструю и относительно дешёвую разработку специализированных СмКА.

Настоящий проект направлен на ликвидацию объективного отставания России в применении сверхмалых космических аппаратов (СмКА, наноспутников, массой до ~20 кг) в освоении и использовании космического пространства. Результаты проекта позволят повысить доступность космических экспериментов в различных научных направлениях большому количеству научных коллективов (от крупных компаний до небольших научных лабораторий).
39
УЧАСТНИКОВ
Над проектом работают преподаватели, аспиранты и студенты физического факультета НГУ и научные сотрудники ряда институтов СО РАН.
39
УЧАСТНИКОВ
Большая часть сотрудников - выпускники физического факультета НГУ.
39
УЧАСТНИКОВ
Квалификация участников проекта подтверждается аттестатами, сертификатами, дипломами и научно-исследовательскими работами в космической отрасли.

ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ПРОЕКТА

  1. Разработка собственной универсальной модульной платформа СмКА

    В рамках проекта будет разработана универсальная модульная платформа сверхмалого космического аппарата с набором всех необходимых базовых модулей, включая шасси и набор исполнительных систем, совместимых по конструктиву с форматом CubeSat (ГОСТ ISO 17 770).

    Для платформы также будет подготовлено программное обеспечение и типовой комплект сопроводительных документов о годности и готовности к запуску МКА.

    Модульность платформы обеспечит возможность проектирования относительно недорогих СмКА в короткие сроки под конкретные задачи заказчика. Совместимость с наиболее распространенным в мире форматом СмКА позволит расширить возможности проектирования СмКА за счет возможности применения, в случае необходимости, импортных модулей, а также вывести модули собственной разработки на мировой рынок.

  2. Исследование и разработка системы оптической связи «спутник – Земля»

    Отдельное направление работы - исследование возможностей обеспечения высокоскоростной связи между космическим аппаратом и наземным комплексом управления по оптическому (лазерному) каналу. Применяемые в настоящее время радиоканалы с пропускной способностью до ~5 Мбит/с недостаточны для передачи мультиспектральных снимков с высоким разрешением или тем более видеоизображений.

    В рамках данного проекта планируется провести исследования оптической (лазерной) системы связи «спутник – Земля» и в перспективе «спутник – спутник». Будет проведен НИР лабораторного макета оптической связи на базе волоконного лазера с синхронизацией мод с внешним модулем модуляции лазерного излучения для формирования сигнала связи и модулем фотоприёмника с демодулятором для регистрации сигнала связи. В качестве насыщающегося поглотителя для синхронизации мод планируется использование нелинейного усиливающего петлевого зеркала, а также безматричных углеродных нанотрубок.

    Ожидается, что лазерная система связи будет более эффективной для использования на СмКА, чем разрабатываемые в настоящее время высокоскоростные радиоканалы связи в СВЧ-диапазоне.

  3. Создание комплекса стендов для наземной экспериментальной отработки СмКА

    Неизбежный этап изготовления любого КА – проведение испытаний с целью подтверждения его технических характеристик. Для обеспечения возможности полноценной наземной экспериментальной отработки СмКА и их составных частей планируется создание испытательных стендов с применением существующего оборудования, а также доработка и дооснащение оборудованием для создания новых стендов.

    Для каждого стенда будут написаны типовые программы-методики испытаний для отработки составных частей СмКА, самих СмКА, а также бортовой спутниковой аппаратуры для радиционных больших КА. В основу методик ляжет опыт проведения НЭО бортовой спутниковой аппаратуры собственной разработки для крупнейших предприятий космической отрасли РФ.

  4. Разработка «облачного» наземного сегмента управления полетом СмКА на базе существующих наземных станций радиосвязи

    Возможность проведения собственного космического эксперимента определяется не только возможностью собрать СмКА (или заказать его у отдельных разработчиков), но и наличием собственного НКУ (наземного комплекса управления) для связи со спутником. Приобретение, установка и последующая эксплуатация собственного НКУ составляет до 30% общего бюджета на создание и запуск СмКА.

    В настоящем проекте ставится задача создания распределенной системы связи с СмКА на базе большого количества уже существующих радиокомплексов для увеличения длительности сеанса связи.

    Суть данного направления проекта - объединение существующих разрозненных наземных комплексов управления (НКУ) в единую сеть под управлением сервера со специализированным программным обеспечением собственной разработки. Данное программное обеспечение будет в автоматическом режиме задействовать в каждый момент времени то НКУ из сети, которое обеспечивает наиболее уверенную связью с СмКА. Таким образом планируется значительно увеличить среднее время связи с СмКА на одном витке и в течение суток, то есть дополнительно решить проблему повышения объема передаваемых данных с СмКА на Землю.

    Подобный сервис позволит проводить космические эксперименты заказчикам, не имеющим собственных НКУ, значительно снизить стоимость космического эксперимента, при этом увеличить время сеанса связи своего СмКА с «Землей» на одном витке.

    В результате выполнения проекта планируется запустить прототип действующей системы «облачного» НКУ с демонстрацией ее возможностей на примере уже эксплуатируемых СмКА компаний-партнеров.

Итоговым этапом проекта станет создание опытного (протолетного) образца сверхмалого космического аппарата, проведение его наземной экспериментальной отработки и подготовка к запуску для летных испытаний (в целях демонстрации возможностей разработанной универсальной платформы и достаточности созданного комплекса стендов для наземной отработки).


ОЖИДАЕМЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

  1. Готовая, доступная и простая в использовании платформа (совместимая со стандартизированным транспортно-пусковым контейнером) пригодная для установки на нее широкого ряда полезной нагрузки;
  2. Комплект рабочей документации на составные части (базовые модули) универсальной модульной платформы СмКА.
  3. Проект технического задания на проведение ОКР по разработке системы оптической (лазерной) связи «спутник – Земля», совместимой с разработанной платформой СмКА.
  4. Алгоритмы унифицированного управления наземными комплексами управления и организации их в единую сеть, реализованные в программном обеспечении «облачного» наземного комплекса управления полетом СмКА.
  5. Комплект типовых программ-методик для проведения испытаний СмКА и их составных частейна каждом из испытательных стендов.
  6. Комплект рабочей документации на опытный (протолетный) образец СмКА.
  7. Опытные образцы базовых модулей разрабатываемой универсальной платформы СмКА.
  8. Макет системы оптической (лазерной) связи «спутник – Земля» для проведения исследований и демонстрации реализуемости идеи.
  9. Прототип «облачного» наземного комплекса управления полетом СмКА, включающий серверную станцию и собственный наземный комплекс управления.
  10. Комплекс стендов для наземной отработки СмКА и их составных частей.
  11. Опытный образец спутника на базе разработанной платформы СмКА в базовой комплектации, подготовленный к летным испытаниям.

УЧАСТНИКИ ПРОЕКТА
Научный руководитель: Задорожный Александр Максимович, заведующий ОАИ НГУ;
Главный конструктор проекта, заместитель научного руководителя: Прокопьев Виталий Юрьевич, научный сотрудник ОАИ НГУ.
Азаров Иван Алексеевич
инженер ОАИ
Бодров Владимир Константинович
ведущий инженер ОАИ
Брагин Олег Анатольевич 
ведущий инженер ОАИ
Горев Василий Николаевич
научный сотрудник ОАИ
Дорошкин Александр Александрович
ведущий инженер ОАИ
Дубовцева Светлана Алексеевна
инженер 2 категории ОАИ
Задорожная Елена Владимировна
инженер 1 категории ОАИ
Задорожный Александр Максимович
научный руководитель, заведующий отделом ОАИ НГУ
Иваненко Алексей Владимирович
научный сотрудник ОЛФиИТ НГУ
Кобцев Сергей Михайлович
заведующий отделом ОЛФиИТ НГУ
Козлов Алексей Сергеевич
инженер ОАИ
Колесникова Алена Юрьевна
лаборант ОАИ
Кохановский Алексей Юрьевич
инженер ОЛФиИТ НГУ
Мальцев Максим Владимирович
инженер ОАИ
Мелков Александр Владимирович
ведущий инженер ОАИ
Митрохин Антон Андреевич
лаборант ОАИ
Михайлов Антон Олегович
лаборант ОАИ
Михайлов Борис Олегович
инженер ОАИ
Михайлова Ольга Александровна
инженер ОАИ
Морсин Александр Александрович
ведущий инженер ОАИ
Назаренко Алексей Евгеньевич
инженер ОАИ
Нескородев Иван Викторович
инженер ОАИ
Оськин Роман Витальевич
инженер 1 категории ОАИ
Пелемешко Анатолий Владимирович
инженер ОАИ
Потехин Андрей Константинович
ведущий инженер ОЛФиИТ НГУ
Прокопьев Виталий Юрьевич
главный конструктор проекта, заместитель научного руководителя, научный сотрудник ОАИ
Прокопьев Юрий Михайлович
заведующий лабораторией ЛКЭ ОАИ
Прокопьева Ирина Викторовна
ведущий инженер ОАИ
Прокопьева Татьяна Сергеевна
инженер ОАИ
Раднатаров Даба Александрович
инженер ОЛФиИТ НГУ
Романов Алексей Викторович
инженер ОАИ
Семенчук Иван Александрович
инженер ОАИ
Сидорчук Алексей Александрович
ведущий инженер ОАИ
Синицина Лилия Дмитриевна
лаборант ОАИ
Стюф Алексей Сергеевич
инженер 1 категории ОАИ
Шилов Александр Михайлович
научный сотрудник ОАИ
Хрипунов Сергей Александрович
инженер ОЛФиИТ НГУ
Широких Михаил Викторович
инженер ОАИ
Яковлев Аркадий Владимирович
инженер ОЛФиИТ НГУ
ЭТАПЫ ПРОЕКТА
Срок выполнения 10.2017-12.2019
30.12.17
1 этап - дата подписания
Эскизный проект.
01.01.18 - 30.06.18
2 этап (1 очередь)
Разработка рабочей конструкторской документации (РКД) на опытные образцы изделий.
Лабораторное и компьютерное моделирование составных частей платформы. Разработка лабораторных моделей модулей, обеспечивающих оптическую (лазерную) связь.
Разработка и изготовление комплекса стендов для наземной отработки изделий.
01.07.18 - 31.12.18
3 этап (1 очередь)
Разработка и изготовление опытных образцов базовых модулей платформы.
Разработка прототипа «облачного» наземного комплекса управления (НКУ) полетом.
Проведение лабораторных исследований модулей, обеспечивающих оптическую (лазерную) связь.
Разработка и изготовление комплекса стендов для наземной отработки Изделий.
01.01.19 - 30.06.19
3 этап (1 очередь)
Проведение автономных испытания опытных образцов базовых модулей платформы, корректировка РКД и доработка опытных образцов по результатам Автономных испытаний, интеграция модулей в опытный образец СмКА.
Доработка лабораторных моделей модулей, обеспечивающих оптическую (лазерную) связь.
01.07.19 - 31.12.19
3 этап (2 очередь)
Проведение предварительных и комплексных испытаний опытного образца СмКА, корректировка РКД и доработка опытного образца по результатам предварительных и комплексных испытаний, корректировка РКД, присвоение РКД литеры «О».
Разработка ТЗ на ОКР по разработке системы оптической (лазерной) связи «спутник – Земля».
Подготовка опытного образца СмКА к летным испытаниям.

СОЗДАНИЕ ЛАБОРАТОРИИ МАЛЫХ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

В качестве развития существующей деятельности по космическому приборостроению, а также для создания новой точки роста компетенций НГУ, НТС НГУ принял решение о создании лаборатории малых космических аппаратов.
РЕЗУЛЬТАТЫ ВЫПОЛНЕНИЯ
Этап 1
Результаты выполнения работ
  1. Разработаны материалы эскизного проекта, включающие в том числе аналитический обзор текущего состояния отрасли малых космических аппаратов и патентный поиск
  2. Определен проектный облик СмКА
  3. Выполнено макетирование радиомодулей и прототипирование элементов шасси СмКА
  4. Проведены тепловой и механический анализ конструкции СмКА
ПРЕЗЕНТАЦИЯ ПРОЕКТА
Посмотрите как прошла презентация проекта в октябре на дне открытых дверей физического факультета.
Хотите получить видео с прошлой презентации?
Оставьте свой e-mail и мы пришлём их вам
СВЯЗАТЬСЯ С НАМИ
(383) 363-42-88
(383) 363-42-58
zadorozh@phys.nsu.ru
vprok@phys.nsu.ru
Новосибирский государственный университет 630090,
Новосибирская область, г. Новосибирск,
ул. Пирогова, д. 2.
Отдел атмосферных исследований, к. 339