Итак, космический аппарат «СтратоСат ТК-1», о котором мы писали прошлую статью, улетел на космодром «Восточный» для окончательной интеграции в пусковой контейнер, чтобы вместе с космическим аппаратом Метеор №2-3 позже улететь в космос.
В свою очередь, это означает, что все спутники прошли цикл испытаний, получили свои полётные задания и следующей остановкой будет уже сигнал из космоса. О том, как его поймать и расшифровать, будет ещё одна публикация до пуска. А сейчас расскажем, каким же получился в результате космический сервер и как проходили предполётные испытания.
▍ Технические характеристики спутника-сервера
Из первоначальной нашей задумки не удалось как следует реализовать использование полезной нагрузки одноплатного компьютера NanoPi NEO. Основной затык тут случился в надёжности ПО. Не поймите неправильно, на свете есть много космических аппаратов, работающих под управлением линукс-подобных операционных систем, но нам просто не хватило ресурсов для того, чтобы настроить работу ПО безотказно.
А вторая причина в том, что даже если считать достаточно надёжными ОС, которые идут с платой в комплекте, то обычные программы без оптимизации очень сильно нагружают процессор платы NanoPi. На таком маленьком спутнике энергобаланс — самая критичная часть, и для пико-спутника «в лоб» плата оказалась слишком мощной. Поэтому в этот раз в качестве контроллера полезной нагрузки поставили плату с модулем ESP32.
Плата управления ПН — одна из основных линий улучшения спутника в дальнейшем. В остальном же, первоначально сформулированные требования к космическому аппарату команде разработчиков выполнить удалось. В таблице приведены сводные характеристики и состав космического аппарата.
| Характеристика | Значение |
| Бортовой компьютер | |
| Архитектура | AVR |
| Рабочая частота | 16 МГц |
| Ток в режиме глубокого сна | 12мА |
| Ток в режиме приёма | 40мА |
| Ток в рабочем режиме | 110мА |
| Измеряемые параметры | Ускорение, угловая скорость, температура, давление, магнитное поле, токи заряда и разряда, температуры внешних солнечных панелей |
| Система питания | |
| Средневитковая мощность | 180 мВт |
| Ёмкость аккумуляторных батарей | 2400 мАч |
| Шины питания | 3.3В – 2 шт., 5В – 2 шт. |
| Максимальный ток | 3.3 линии – до 5А, 5В линии – до 9А |
| Бортовое радио | |
| Частота передачи | 436.26 МГц |
| Мощность передатчика | до 1 Вт |
| Модуляции | Lora, 2-FSK |
| Скорость передачи данных | 1.2 Кбит/с |
| Дополнительная полезная нагрузка: камера | |
| Разрешение | 5 Мегапикселей |
| Контроллер ПН | ESP32 |
| Память ПН | 16 Гб |
Кроме всего прочего, работа в двух этих популярных модуляциях позволит принимать сигналы на сети радиолюбительских станций, таких как SatNOGS и TinyGS.
▍ Испытания космического аппарата
Самое важное, что стоит отметить про предполётные испытания — все они проходили совместно с материнским космическим аппаратом «СтратоСат ТК-1». Что в случае использования пико-спутников является огромным плюсом.
Обычно проходят так называемые автономные испытания, когда прибор или в случае с кубсатом — спутник — проходит весь цикл испытаний сам по себе, потом проходит комплексные испытания уже в составе надсистемы совместно. Т. е. если бы испытания шли обыкновенным маршрутом, все 6 тайнисатов должны бы пройти весь цикл испытания сами по себе, потом в составе материнского кубсата, потом материнский кубсат в составе пускового контейнера и так далее. Т. е. даже просто количественно вся миссия «СтратоСат ТК-1» должна была бы пройти испытания на вибрацию не менее 7 раз.
Тут же испытания проведены всего дважды: один раз на инженерном макете, и второй раз уже с пониженными уровнями, так называемые квалификационные испытания, на лётном. Таким образом получается экономия ресурсов как финансовых, так и временных. Это в целом удешевляет разработку и эксплуатацию пико-спутников. Для чего форм-фактор TinySat и был задуман.
Испытания были проведены в испытательном центре ООО «Московский завод ФИЗПРИБОР» по программе и методике испытаний производителя космической платформы спутника «СтратоСат ТК-1» компании «Геоскан». Испытания показали отсутствие недопустимых резонансных частот в конструкции космического аппарата, отсутствие повреждений и разрушений и признаны оператором пуска успешными.
После проведения вибродинамических испытаний на инженерном образце, который подвергался более жёстким воздействиям, дополнительно проверили механизм раскрытия пускового контейнера. Он тоже отработал без каких-либо изменений.
Также были проведены интеграционные испытания с пусковым контейнером компании «Аэроспейс кэпитал». Суть этих испытаний предельно проста. Они показывают, что космический аппарат отвечает массогабаритным требованиям пускового контейнера. Говоря простым языком, помещается в него и выталкивается без застреваний.
Интеграция показала небольшое отклонение размера спутника, но в пределах допустимой погрешности. Окончательная интеграция, когда аппарат помещается в пусковой контейнер для пуска, была произведена уже на космодроме «Восточный».
Наш спутник-север вместе с остальными тайнисатами упакован в пусковой контейнер, расположенный на кубсате «СтратоСат ТК-1», а сам кубсат уложен в пусковой контейнер пускового оператора. Потом этот контейнер установят на разгонный блок. Получается такая вот «матрёшка».
В принципе, чтобы запустить свой пико-спутник в космос, этих испытаний достаточно. Всё, что волнует заказчика основной пусковой компании — это то, что всякие попутчики не развалятся на этапе выведения и не поломают основную полезную нагрузку, в нашем случае КА «Метеор №2-3». Но как владельцев спутника, нас, конечно, такой объём не устраивает.
Поэтому уже отдельно от материнского кубсата были произведены термовакуумные и функциональные испытания. К сожалению, на термовакуумных испытаниях не получилось произвести съёмку, а функциональные испытания не такие зрелищные и выглядят как космический аппарат, стоящий на столе.
Сказать что-то о его работе можно только по работе радио. Ничего примечательного — всё работает :)
Как говорили выше, о том, что и как передаёт спутник, и как это принять, будет отдельная публикация. Если покажем сейчас, сюрприза не получится :) А пока на этом всё. Сейчас космический сервер загружен в пусковой контейнер с пятью своими коллегами пико-спутниками, которые будут проводить свои собственные космические эксперименты, придуманные школьниками, в рамках программы Фонда содействия инновациям Space-π. Следите за сообщениями о запуске и, возможно, следующую статью вы прочитаете уже из космоса!
Комментарии (30)
avshkol
15.06.2023 09:47+3Повторимся — о том, как связаться с космическим аппаратом, будет ещё одна публикация.
Приёмник-передатчик для связи можно будет собрать на ардуино? Lora - это такие модули:
https://sl.aliexpress.ru/p?key=cGITZgH ?
roofcat
15.06.2023 09:47+2на tinygs.com можно посмотреть рекомендуемые платы, на TTGO LoRa32 V2 работает практически из коробки, даже на штатной антенне-пеньке можно китайцев принимать.. но 99% успеха - антенна и место установки.
roofcat
15.06.2023 09:47+4Несколько вопросов про LORA, ответы на которые хотелось бы увидеть тут или в грядущей статье:
1) парсер пакетов в TinyGS уже сделали? Какие данные будут в пакетах?
2) Чем обусловлен выбор частоты 436 Мгц? - не очень канонично.
3) возможно уже было - а какие параметры орбиты ожидаются?
Mixaill
15.06.2023 09:47для радиолюбительских спутников в 70см выполняется выделение частот из диапазона 435-438 МГц https://www.itu.int/en/ITU-R/space/workshops/2018-SmallSat/Presentations/25.pdf
на этом пуске у кубсатов ожидается около 600км ССО, смотрите заявку в IARU на Стратосат https://iaru.amsat-uk.org/formal_detail.php?serialnum=914
Kapn614
15.06.2023 09:47К этому ещё добавьте, что там за раз больше 10 таких спутников в радиолюбительском диапазоне. Чтобы друг-друга не глушить пусковой оператор между всеми частоты согласовывал, чтобы были разные.
Mixaill
15.06.2023 09:47Там чуть сложнее
ответственное в стране за радиочастотный ресурс ведомство согласует заявку с международным союзом электросвязи (ITU), другие заинтересованные участники ITU имеют право оспорить заявку в течение 4 месяцев.
https://www.itu.int/en/ITU-R/space/Documents/RegulatoryProceduresSmallSats.pdfв случае использования радиолюбительского диапазона, требуется также координация с международным радиолюбительским союзом (IARU)
https://www.iaru.org/wp-content/uploads/2019/12/short_info_paper.pdf
Пусковой оператор конечно может взять на себя обязательства по взаимодействию с регуляторами, но в целом не обязан.
pae174
15.06.2023 09:47+3Повторимся — о том, как связаться с космическим аппаратом, будет ещё одна публикация.
Меня дико интересует, есть ли станции связи с космическими аппаратами, предоставляющие такую связь (или хотя бы получение данных со спутника) в качестве услуги. То есть сделать так, что бы можно было накреативить спутник на коленке, забросить его с попуткой но не заморачиваться потом с приёмниками самостоятельно, а просто заплатить за последующее получение потока с орбиты.
a-styuf
15.06.2023 09:47+4Сейчас, на сколько мне известно, ведутся активные поползновения в эту сторону. Есть проект "Grid" новосибирской компании, есть проект от ЦНИИМАШ для университетов, реализуемый в НГУ. Так что скоро точно будет такой сервис.
Если интересна конкретика - спрашивайте, есть немного инсайдерской информации.
VT100
15.06.2023 09:47+1КМК, при возможности креативить спутник, создание хоть одной приёмной точки - легче лёгкого.
pae174
15.06.2023 09:47+1Создание аппаратуры своими силами - да, это относительно просто. Последующее размещение и эксплуатация своими это уже не очень просто или даже вообще невозможно.
Например что делать если самодельный спутник накреативили в Москве, оператор находится тоже в Москве, приемная аппаратура собрана в Москве своими силами а при этом спутник ставят на низкую экваториальную орбиту или на низкую орбиту с не очень большим наклонением? Его же тупо не будет видно из Москвы вообще. Значит станцию слежения надо будет размещать поближе к экватору. Значит это заграница, всякие там договора о сотрудничестве Россия-Кения, логистика, персонал, бюрократия и прочие заморочки. Это ради одного спутника никто в здравом уме делать не будет.
Или что делать, если спутник вроде бы пролетает над Москвой, но с него надо получать данные в реальном времени и у него период обращения в полтора часа? Он же над московской станцией слежения будет проходить только дважды в сутки. Если данные нужны в реальном времени то станций уже понадобится сразу несколько и они реально должны быть раскиданы уже по многим заграницам сразу.
Popadanec
15.06.2023 09:47Если же требуется высокоскоростной канал, чтобы скидывать всё что спутник насобирал вне зоны приёма, то это полноценная станция приёма.
А с этим всё довольно уныло. Получить разрешение физ лицу, будет тем ещё приключением.
serjeant
15.06.2023 09:47+1Можно же воспользоваться сервисами WebSDR для приема. Но это если прям хочется сырой сигнал и самому производить цифровую обработку сигналов (http://www.websdr.org/).
Есть готовые инструменты для обработки сигналов со спутников, например: https://www.satdump.org/Satellite-List/
По получению телеметрии от Сube Sat есть проект: https://satnogs.org/
Вот пример доски: https://dashboard.satnogs.org/d/QjDe5S8mk/satellite-telemetries?orgId=1
d1024
15.06.2023 09:47Для желающих попрактиковаться в приеме спутниковых сигналов, есть еще один проект, который вот-вот запустят https://gnd.bme.hu/mrc100/index_en.html Разработчики уже поделились софтом для приема https://gitlab.com/phorvath/smogcli2
worst_engineer
15.06.2023 09:47+3в приведенном видео заметно что от контейнера что-то отлетает (похожее на гайку, 5 секунда). Можете в двух словах рассказать как работает механизм открытия данного контейнера? это резистор и леска, или решения по типу Dcube Nano Pin?
is40009
15.06.2023 09:47+1Очень интересует вопрос отвода тепла в таких спутниках. Каждый электронный компонент и каждая дорожка на плате неизбежно греются, как с этим боритесь? Куда тепло отводится, учитывается ли это при проектировании плат?
Kapn614
15.06.2023 09:47Учитывается, тепло отводится излучением в космос. Рекомендую статью предыдущего комментатора:
Popadanec
15.06.2023 09:47+1На кубсатах, места для активной СО с радиаторами нет, так что просто на корпус, если вообще отводится.
worst_engineer
15.06.2023 09:47+3Из моего личного опыта, связано только с кубсатами (не глубокий космос и сверх миниатюрные решения)
Да, температурный фактор важен, но не сверх критично. КПД дорожек велико, поэтому критичнее сами полупроводники.
Для raspberry делают радиаторы с подключением на корпус, для силовых ключей и микроконтроллеров зачастую хватает меди под пузиком + подключения к полигону.
Дело в том что энергопотребление спутника сильно оптимизируется и его реально требовательные системы включаются не часто (S band передатчики включаются только во время пролета).
Что касается самого отвода, в кубсатах делают отвод на структуру. И если структура не может отвести достаточно тепла, то делается раскрывающийся радиатор. Пример раскрывающегося радиатора - проект FENNEC от того же DCube
selkwind
15.06.2023 09:47+3Электроника, так понимаю, обычная гражданская, с алиэкспресс? И как она к повышенной радиации относится на орбите?
pae174
15.06.2023 09:47+1Электроника может быть вполне радиационно стойкой. Компоненты для кубсатов сейчас производятся уже многими компаниями и продаются потом через всякие там https://www.cubesat.market/ , https://www.cubesatshop.com/ и другие сайты. И среди производителей ожидаемо будут и такие, которые еще до кубсатов делали всякие космические электронные блоки, так что они там в курсе того, как из чего их надо делать.
roofcat
15.06.2023 09:47+1в каналах tinyGS спрашивают - у вас в "попутчиках" на сайте роскосмоса значится Nordy-2, он тоже будет LORA передавать, как Nordy-1? Может, вы можете уточнить по-соседски?
zilm
15.06.2023 09:47+3Здравствуйте
Можете расписать по бюджету, что сколько стоит примерно, пожалуйста? Точных цифр не нужно, конечно, порядок примерный.
сам спутник
испытания
бюрократия
выведение
iliasam
Основной спутник "Метеор №2-3" интересен тем, что с него можно принимать изображения Земли (с разрешением 1км/пиксель в центре), используя дешевый приемник RTL-SDR - спутник передает их в цифровом виде на частоте 137 MHz. С антенной - посложнее, можно попробовать принимать сигнал и на простейший диполь, но лучше использовать квадрифилярную антенну.
Большое обсуждение с выкладыванием снимков - тут: http://www.radioscanner.ru/forum/topic47659.html
Popadanec
Квадрифилярную антенну, можно легко сделать дома из
говна и палокмедных трубок и сантех трубы.