Три года назад я предложил разработать космический аппарат чтобы запустить к Луне и сфотографировать места посадок “Аполлонов» и “Луноходов» с достаточным качестве, чтобы различить следы оставленные там полвека назад. Группа инженеров-энтузиастов вызвалась принять участие в проекте и взялась за эту задачу. Первый этап разработки — техническое описание спутника (аванпроект) — потребовал трех лет и до сих пор не завершен.
Для выполнения первого этапа я объявил сбор средств на сайте boomstarter.ru. Нас поддержали полторы тысячи человек, и общая собранная сумма составила 1 млн 750 тыс руб. В проекте вся работа идет на волонтерских началах, часть собранных денег пошла на приобретение оборудования и компонентов для разработки прототипов системы радиосвязи и лазерной коммуникации. Основную часть суммы мы отложили на оплату государственной экспертизы подготовленного проекта в институте Роскосмоса. Если после экспертизы останутся средства, мы разделим их среди участников разработки, пропорционально вкладу в общее дело, то есть в текст итогового документа.
Тут ответы на некоторые частые вопросы по проекту.
Задача для команды ставилась не просто подготовить техническое описание проекта, но и сделать его в соответствии с требованиями к документации российской космической отрасли. Подготовка подобного аванпроекта на небольшой космический аппарат обошлась бы примерно в миллион рублей, и профильные организации нам бы сделали его за пару месяцев, но хотелось не просто отдать деньги в какое-нибудь КБ, получить желаемый документ и положить его на полку. Цель была — сформировать группу специалистов способных и сделать аванпроект, и собрать фотоспутник, и осуществить всю программу полета.
Собственно, в этом отчасти и состоят причины задержки. Не все энтузиасты оказались готовы работать в команде, не все способны оформить результаты своего труда в серьезный инженерный документ, и не все смогли сочетать волонтерство с семьей/учебой/работой. Основную вину в задержках я вижу на себе — не проявлял должной требовательности и упорства, мало вдохновлял личным примером.
Сегодня работа по формированию команды продолжается, и документ медленно, но верно готовится. Хочется отметить, что несоблюдение сроков в космической отрасли — распространенное явление.
Об этом можно поговорить подробнее на нашем собственном примере.
В чем же сложности создания космических аппаратов? Почему нельзя просто «купить и собрать конструктор»? Почему практически все космические проекты, связанные с разработкой новой техники не выдерживают заявляемых сроков? Ведь все космические аппараты имеют примерно один набор бортовых систем, и космос, казалось бы, везде одинаковый — вакуум, радиация, солнечный свет… Кажется странным, что в космонавтике далеко не всё унифицировано как у персональных компьютеров, чтобы можно было самостоятельно на дому или в гараже собрать собственный спутник. Но в реальности почти каждый космический аппарат — это ручная работа, провода на скрутках и скотче, творческий подход и зачастую самописное программное обеспечение.
Лишь в некоторых многоспутниковых проектах достигнут предсерийный уровень: GPS, ГЛОНАСС, геостационарные телекоммуникационные спутники, и некоторые другие проекты.
Более-менее унифицированы наноспутники формата CubeSat благодаря их дешевизне, стандартным габаритам и популярности у институтов и частных компаний.
Почему спутники везде разные?
Если сравнивать с персональными компьютерами, то первое отличие от космонавтики — это размер серии. Всех действующих космических аппаратов на околоземных орбитах около полутора тысяч. Столько компьютеров найдется в одном городском микрорайоне.
Второе отличие — разница физических условий на разных орбитах. На низкой околоземной орбите примерно 40-45% времени спутники находятся в тени Земли. Это значит, что они могут достаточно просто избавляться от излишков тепла, накопленного от солнца и от нагрева бортовых систем. Аппарат на геостационарной орбите или межпланетном перелете освещается практически 100% времени, и сброс тепла представляет большую проблему — это усложняет систему обеспечения теплового режима, увеличивает размер радиаторов и массу. Поэтому нельзя просто взять конструкцию околоземного спутника и запустить ее к Луне.
С лунным спутником тепловые сложности удваиваются: сначала придется лететь при постоянном солнечном свете, а потом кружиться у Луны, постепенно снижаясь. Чем ниже — тем дольше теневой участок. И до тепловых расчетов мы еще не добрались, пока только завершаем описание основной конструкции и состава приборов.
На низкой орбите Земли спутники могут использовать магнитное поле для ориентации — изменения положения в пространстве относительно центра массы (проще говоря, спутник может выбирать куда ему «смотреть» или разворачиваться солнечными батареями, применяя для поворота ту же силу, которая отклоняет стрелку компаса). То есть околоземным спутникам на низкой орбите не обязательно топливо и ракетные двигатели — достаточно солнечных батарей для питания двигателей-маховиков и магнитных катушек, чтобы эффективно работать и приносить пользу. Там где магнитное поле ослабевает или вообще отсутствует, аппарату нужны ракетные двигатели для совершения разворотов. Если просто взять какой-нибудь околоземный спутник и запустить к Луне, он превратится в бесполезную пищалку и сможет только слать во все стороны бесконечное «бип-бип-бип», которое быстро потеряется в радиошуме космоса. В лучшем случае его можно закрутить по одной оси и использовать для пролетной миссии, без выхода на орбиту.
Фактор космической радиации тоже важен — на низкой орбите спутники существенно защищены от воздействия космических частиц полусферой Земли, магнитным полем и верхними слоями атмосферы. Однако, как показывает практика, современная земная электроника промышленного назначения способна до года работать в межпланетном пространстве.
Третья разница между аппаратами — потребности в изменении орбиты. Как правило, малым околоземным спутникам не требуется менять орбиту с той, на которую их запустили. В крайнем случае можно воспользоваться аэродинамическими приемами, как это оригинально решили в компании Planet. Для спутников на высоких орбитах уже требуется коррекция орбиты из-за длительности полета, и возмущающих факторов, которые начинают со временем накапливаться: давления солнечного света, гравитации Солнца, Луны, Юпитера и Венеры. Коррекция орбиты — это небольшое изменение орбиты при помощи увеличения или уменьшения скорости полета.
Как аппарат запустишь, так он и полетит
Конструкция межпланетного аппарата сильно зависит от пусковых возможностей на старте. Если есть достаточно точный разгонный блок, способный сразу задать межпланетному зонду нужную траекторию и вторую космическую скорость — это значительно экономит массу топлива на самом аппарате. Если подходящего разгонного блока нет или грузоподъемности ракеты на него не хватает, приходится больше заливать в аппарат. Но даже если помог разгонник, у цели снова придется существенно гасить межпланетную скорость. В случае с полетом на Луну требуется сбросить примерно 850 м/с для выхода на орбиту. Представьте себе ракету, способную разогнать 100 кг груза до скорости самого быстрого реактивного самолета — тут огнетушителя как в кино не хватит.
При проектировании лунного микроспутника мы рассматривали два варианта запуска: попутное выведение на геостационарную орбиту и выведение на лунопереходную орбиту.
Геостационар — это популярная для коммерческих целей орбита, куда в год летает по 15-20 ракет. То есть большой выбор и много возможностей попутного полета. Но это всего 36 тыс км, а до Луны надо пролететь в десять раз больше.
Лунопереходная орбита — это запуск в сторону Луны почти со второй космической скоростью. Такие запуски случаются примерно раз в год. На Луну запускают или собираются запускать аппараты Китай, Индия, Япония, Россия, Южная Корея, и есть некоторая вероятность вскочить к кому-нибудь «на хвост». Однако сложные научные запуски постоянно переносятся, поэтому можно договориться о совместном полете, сделать спутник и несколько лет ждать готовности основной нагрузки. Идеальный вариант — доставка нашего аппарата сразу на окололунную орбиту — мы не рассматриваем из-за малой вероятности найти подходящую «попутку».
Два варианта запуска требуют двух разных двигательных установок, с разным запасом топлива. Стартовая масса двух вариантов аппаратов отличалась вдвое, и «геостационарный» вариант выходил почти в 200 кг — это уже не микроспутник. Двигатели рассматривались гидразиновые двухкомпонентные (гидразин/азотный тетраоксид), как наиболее эффективные из химических для применения в космосе. Ионные, плазменные двигатели не рассматривались из-за высокой стоимости, больших габаритов солнечных батарей и сложностей с управлением и навигацией.
В результате получался довольно сложный аппарат, вполне сравнимый с тем, что мог бы родиться в КБ государственных предприятий.
Различия в орбитах порождают еще одно отличие — в средствах передачи информации. Несмотря на неоднократные эксперименты с лазерной связью в космосе, главным методом передачи информации в космонавтике остается радиосвязь. Чем ближе аппарат к Земле, тем меньше его радиокомплекс, его энергопотребление и размер антенны. Поэтому маленькие околоземные CubeSat могут спокойно передавать радиолюбителям на землю телеметрию и даже фотоснимки, имея совсем небольшую площадь солнечных батарей и всенаправленную антенну из столярной рулетки.
Если мы хотим работать у Луны и передавать большие объемы данных, то придется озаботиться остронаправленной антенной-тарелкой диаметром не менее полуметра и солнечными батареями площадью около метра. Прием на Земле уже не получится обеспечить на проволоку из форточки — понадобятся серьезные станции антеннами диаметром несколько метров, а лучше несколько десятков метров. Таких станций в России — единицы, в мире — десятки, и все они заняты своей работой. Очень мала вероятность, что нам выделят 64-х метровые или 32-метровые антенны.
По крайней мере полагаться на это нельзя. Сэкономить на наземных средствах можно увеличивая диаметр антенны на аппарате. Но каждые 10 см диаметра антенны или размаха солнечных батарей спутника существенно влияют на его массово-инерционные характеристики, требуют больше топлива, и расхода энергии на системы ориентации. Потребности энергии увеличивают солнечные батареи, массу аккумуляторов, что приводит к увеличению массы и росту топливных баков — и так до бесконечности… Поэтому разработка космической техники — это вечный компромисс.
С целью экономии массы мы ограничили диаметр антенны 40 сантиметрами, в надежде, что к моменту запуска на Земле найдем 12-метровую или еще больше принимающую антенну. А лучше три, на разных континентах. Если не найдем, придется передавать данные с очень низкой скоростью: десятки килобит в секунду, зато прием будет доступен радиолюбителям.
Правильная ориентация
Ориентация в пространстве — следующая проблема. У Земли можно использовать магнитное поле, аэродинамику или другие приемы. В межпланетном пространстве остаются ракетные двигатели, но есть еще одно средство, которое обеспечивает высокоточную ориентацию и позволяет эффективно управлять положением аппарата относительно центра его массы — двигатели маховики. Это электродвигатели с массивными колесами, которые, вращаясь, способствуют развороту аппарата в противоположную сторону. Для ориентации по трем осям нужно три двигателя маховика, но обычно ставят четыре — один для резерва.
Двигателям-маховикам для работы требуется только электричество, но они действуют только когда набирают скорость вращения или когда ее гасят. В какой-то момент маховик набирает максимальную скорость и становится бесполезен, тогда его надо «разгрузить», затормозить так, чтобы аппарат не потерял своей ориентации в пространстве. Тогда-то для разгрузки и применяются ракетные двигатели, причем это должны быть двигатели с очень малой тягой, чтобы не вызвать сильного вращения аппарата. Иногда ракетные двигатели системы ориентации используются газовые — на обычном сжатом газе, как тот самый огнетушитель из кино, есть и другие конструкции: термокаталитические или электроракетные (плазменные, ионные).
Наш бессменный конструктор лунного микроспутника Петр Кудряшов задался целью максимального снижения массы аппарата. С этой целью, на последней итерации проекта, решили отказаться от перелета с геостационарной орбиты, остановившись только на лунопереходной. Еще одним решением стала замена двигателей. Двухкомпонентная маршевая двигательная установка имеет высокую мощность, и не подойдет для разгрузки маховиков, поэтому спутнику требовалась вторая двигательная система для ориентации. Это усложняло и утяжеляло проект. Петр нашел альтернативное решение — поставить монокомпонентные термокаталитические двигатели средней тяги. Четыре двигателя обеспечивают подходящую тягу для изменения орбитальной скорости, а разнесение их по сторонам позволяет ориентировать аппарат по тангажу и рысканью, вращение по крену контролируют два дополнительных двигателя низкой тяги. Такое решение кажется компромиссным, но есть и недостатки, которые еще предстоит как-то обходить.
Сложности возникли при попытке «помирить» ракетные двигатели и двигатели-маховики. Выбранные маховики, которые хорошо показывают себя на околоземных аппаратах нашего масштаба, оказались слишком слабы, чтобы компенсировать скорость вращения, задваемую ракетными двигателями в нашей схеме.
Вращательный импульс ракетного двигателя по тангажу и рысканью можно сократить сместив двигатель ближе к центру, но тогда усиливается другая проблема. Уменьшение плеча, т.е. разницы между осью двигателя и центральной осью аппарата, приведет к тому, что каждая операция разгрузки двигателей-маховиков будет приводить к некоторому изменению орбиты спутника, причем изменение будет меняться, т.к. тяга ракетного двигателя непостоянна и зависит от давления в баке наддува.
Главный фактор, влияющий на конструкцию космического аппарата, его габариты, мощность двигателей, размеры солнечных батарей — это полезная нагрузка. Т.е. приборы, ради информации с которых осуществляется весь запуск. В нашем случае — это телескоп и фотосистема для съемки поверхности Луны. С ней тоже произошли изменения, которые повлияли на конструкцию аппарата, но это тема для отдельного разговора. Вообще изменения положительные — телескоп удалось уменьшить, но изменение привело к существенному пересмотру конструкции, что снова потребовало времени.
Про особенности съемки Луны стоит еще поговорить отдельно.
Надеюсь, вскоре предварительное проектирование лунного микроспутника будет завершено, и мы сможем поделиться обобщенными результатами трехлетней+ работы.
Комментарии (100)
Mike_soft
22.11.2018 08:56а не думали использовать НДМГ и в двухкомпонентной маршевой ДУ, и в однокомпонентной ДУ ориентации/разгрузки?
Zelenyikot Автор
22.11.2018 08:59+1Так и предполагалось, но это всё равно серьезно усложняет конструкцию. Двигателей ориентации надо минимум шесть, а это топливопроводы/клапаны/система управления…
Mike_soft
22.11.2018 12:02вы решили делать по-другому. разве это уменьшило количество двигателей ориентации? и разве отменило систему управления?
Zelenyikot Автор
22.11.2018 12:06+1Это объединило маршевую двигательную установку и двигатели системы ориентации. Было две системы, стала одна.
tmnhy
22.11.2018 09:48Вы хорошо написали «почему до сих пор, нет», разобрав проблемы, но не сделали акцент на текущем состоянии дел и на роадмапе. Впечатление, что всё остановилось, я не прав?
Zelenyikot Автор
22.11.2018 10:13-1Вот же этапы развития проекта:
Сейчас находимся на этапе проработки состава аппаратуры и компоновки последнего варианта:
По идее, когда помирим двигатели-маховики и ракетные двигатели, можно переходить к заполнению документа и завершению аванпроекта. Вроде бы других подводных камней не осталось.Krapivnik
23.11.2018 14:40Какую САПР вы используете? Неужели это Компас?
EmmGold
22.11.2018 09:53По поводу многометровой антенны, а почему нельзя использовать массив из нескольких антенн меньшего размера. Если известно что искать, в какой форме и где, то это не должно стать проблемой.
Zelenyikot Автор
22.11.2018 10:17-1Теоретически можно, но кто займется созданием этого массива и будет ли такая конструкция дешевле обычной аренды существующих наземных станций? У нас нет человека кто проработал бы конструкцию и бюджет такой антенны. Хотя, может найдем какие-нибудь возможности сотрудничества, например, с Lorett.
mdn-tech
22.11.2018 15:52А не рассматривали вариант в ходе полёта оставлять за собой ретрансляторы (заодно и вес сбросить с пользой), которые будут ретранслировать сигнал?
amartology
22.11.2018 16:07+1Мусорить на орбите?
И куда полетят эти ретрансляторы после сброса? Есть мнение, что такой орбиты аппарата, чтобы скинуть ретрансляторы удобно, может и не найтись.
Zelenyikot Автор
22.11.2018 16:12+2Ретранслятор = космический аппарат. Делать два космических аппарата, когда такие сложности с одним космическим аппаратом? Да и это технически сложно и невыгодно.
SUOhr
22.11.2018 14:32Антенна на спутнике сегодня может быть сколь угодно большой, если это «зонтичный» тип. Каркас и экран весят и занимают места меньше чем кулёк с семечками. Потеря в добротности с лихвой компенсируется габаритами. Газонаполненые и вовсе имеют коэффициент трансформации 1:100 ru.wikipedia.org/wiki/Зеркальная_антенна_зонтичного_типа
Но индустрия и целые институты заточены под «волновые каналы», поэтому сначала пенсионеры на бумаге-миллиметровке и опытных образцах будут рассчитывать проблемы с диаграммой, а потом с её исправлением.Zelenyikot Автор
22.11.2018 14:39+1Решая одну проблему надо стараться не создать две другие. Большой зонтик приведет к повышению требований на мощность системы ориентации — с чем мы сейчас боремся уменьшая диаметр тарелки. А гибкие конструкции, хоть зонтичные, хоть надувные, приведут к возмущающим колебаниям всего аппарата, определять и гасить которые придется той же системе ориентации.
degressor
22.11.2018 10:19Спасибо за интереснуйу статью. Рад что дела продвигаются. А что в конце концов самое дорогое в таком спутнике? Запуск?
В 2019 немецкие Part Time Scientists собираются прилуниться рядом с одним из посадочных модулей США. Изменит ли их возможный успех ваши планы?Zelenyikot Автор
22.11.2018 10:40-1Самое дорогое — работа. Фонд оплаты труда и накладные расходы.
После успеха PT Scientists нам будет сложнее собирать деньги с аудитории ТВ3 и РЕН ТВ на разоблачение американцев :)
А если серьезно, мы даже рассматриваем возможность сотрудничества с PT Scientists, если найдем инвестора на последующую работу по проекту.
koropovskiy
22.11.2018 10:56+3Поправьте меня если я не прав.
Вы собрали 1.750к денег с народа, который хочет посмотреть на луну в хорошем качестве. Судя по описанию на бумстартере этого достаточно для самого ТО, инженерных образцов и даже «приступить к разработке» бортовой вычислительной машины.
Вы могли получить всю нужную документацию в профильных организациях за 2 месяца и примерно половину от собранной суммы. Остальная часть могла бы пойти на инженерные образцы и БВМ. При этом это осталось бы «негосударственной космонавтикой» за которую агитируете на бумстартере.
Вместо этого вы вот уже 3 года занимаетесь изобретением своего велосипеда и до конца этого самого «первого этапа» еще далеко. Про вычислительную машину в статье не слова. про инженерные образцы тоже.
По мне так это, если мягко сказать, неэффективная работа. Результата, который ожидали люди с бумстартера, нет. прогнозов нет.Zelenyikot Автор
22.11.2018 11:21-1С инженерными образцами пока дошли до разработки тестового стенда для испытания программного обеспечения управления наземной станции. Эти работы велись когда мы предполагали, что прием будет осуществляться на собственную станцию на даче одного из участников. Сейчас эти работы свернуты, потому что инициатор этой работы покинул проект, и мы решили обойтись арендуемыми антеннами. Этот опыт показал, что рано хвататься за «железо» пока нет полного понимания кем и как будет осуществляться вся программа полета.
По БЦВМ сейчас работа ведется в основном по алгоритмам. Когда будет понятен состав приборов, компоновка аппарата и программа полета, тогда можно будет заниматься уже мозгами, которые будут этим управлять.
«Изобретение велосипеда» и «результат, который ждут люди с бумстартера» — это одно и то же. Вышеизложенным текстом я попытался объяснить, что нет «изобретения велосипеда», поскольку до нас такую задачу никто не решал. Оптических микроспутников для хайрезов Луны туда еще никто не запускал, тем более из России.koropovskiy
22.11.2018 13:21+2Почитал комменты на бумстартере.
«Рассылка значков всем спонсорам потребует слишком много средств на оплату почтовых услуг. Я полагаю, что спонсоры хотели бы чтобы их средства пошли на проект, а не „Почте России“. Пока значки получили те, кто выбирал лоты с книгами. „
После этого понял, что это тупо кидалово, и хорошая статья на хабре про различные особенности спутникостроения никак вас не оправдывает.
PS сорян, больше поддержать дискуссию не смогу физически.Zelenyikot Автор
22.11.2018 14:03+2На бумстартере ясно прописана цель сбора средств. Статья рассказывает, как приближается заявленная цель.
Выпустим аванпроект тогда и поговорим.barbanel
22.11.2018 16:53+3Вот когда соберете бабло, тогда и поговорим
Вот когда разошлете значки, тогда и поговорим
Вот когда разошлете книги, тогда и поговорим
Вот когда подпишете проект, тогда и поговорим
Вот когда запустите, тогда и поговорим
Вот когда долетите, тогда и поговорим
Вот когда сфоткаете, тогда и поговорим
…
Вот когда… космонавта туда отправите, тогда и поговорим
Шутка разумеется =)
PS Респект! С интересом слежу за проектом!
8street
22.11.2018 11:54Интересно, а спутник будет иметь возможность снимать поверхность не только под прямым углом, а еще и сбоку? Ведь на луне атмосферы нет, чтобы запороть фото. Получатся уникальные кадры, если рельеф позволит. Например, я бы посмотрел на наш Луноход.
Zelenyikot Автор
22.11.2018 12:08+2Можно, но съемка под углом увеличивает расстояние. 45 градусов — дальше в 1,5 раза. И для нацеливания нужно очень точно знать свое положение на орбите.
SomaTayron
22.11.2018 12:02Не совсем ясно, почему для управления ориентацией выбраны именно маховики. Для крупных объектов или интенсивных переходов это в общем логично, но для более мелких объектов или точного позиционирования все же оптимальнее силовой гироскоп, от которого отталкиваться как от «точки опоры».
Так же говоря об ориентации подразумевается именно управление ориентацией, нет обратной связи. Основная то проблема у Луны как и заметили — отсутствие магнитного поля, плюс «не работает» инерциальная СК, систему координат как планируется строить — видимо по ИК вертикали? Но тогда маховики тем более проблемнее.
Остальное анализировать трудно, детали практически не упоминаются.SomaTayron
22.11.2018 12:07я почему переспросил — камера будет явно в Приборно-связанной СК, а ее видимо придется «вязать» на позиционирование от ИК вертикали. Заранее заложить алгоритм явно не выйдет, а связь с большой задержкой, поэтому маховики тут явный перебор, нужно для позиционирование что то менее энергозатратное и менее интенсивное, иначе на временном лаге получится просто колебания по обратной связи
Csve
22.11.2018 12:24Вы какой алгоритм имеете ввиду? Есть требуемая программа ориентации, ее реализация на аппарате происходит автономно.
Выбор исполнительных механизмов не велик, маховики/гиродины, магнитные катушки(не работают у Луны), реактивные двигатели(неприменимы для точной ориентации) и гравитационные штанги(тоже не катит). Может забыл чего, но вменяемой альтернативы маховикам не видно.
primate
22.11.2018 13:26+2Брать ИК вертикаль — далеко не самая лучшая затея, в основном из-за точности. Инерциальная СК отлично работает, для этого необходим только звездный датчик — все инерциальные системы координат как раз привязаны к далеким звездам. Свою орбиту (а значит и положение в пространстве в зависимости от времени) аппарат также знает (пусть и с некоторой ошибкой), а значит где Луна — тоже известно, так что камеру нацелить также проблем не составит. Что касается силового гироскопа — здесь я вас не очень понял. Для управления ориентацией на основе гироскопических систем обычно используется два подхода: полупассивный, когда у нас есть сильно закрученный гироскоп, и он в ИСК примерно сохраняет свою ориентацию (при этом есть проблемы с точностями), и активный, когда используются маховики/гиродины. Гиродины для такого аппарата избыточны — они выдают слишком большое управляющее воздействие, значит остаются только маховики
SomaTayron
23.11.2018 12:22Не совсем понял, ИСК на Луне? А у вас есть достаточно достоверная модель движения Луны, если хотите использовать ИСК? Я конечно занимаюсь орбитальным маневрированием не лунных спутников, а исключительно ТК и МКС, но проблемой ИСК на Луне знакомые делились. Конечно тут подразумевал не штатную ИКВ, но все равно что то вроде ориентации по терминатору (атмосферы нет, широтную неравномерность можно не учитывать)
Если не трудно, не могли бы дать ссылки на использованные модели (я так понимаю проект открыт и это категория), просто действительно заинтересовали методом. Вы упоминаете, что свою орбиту аппарат знает, и уже это применяет к звездному датчику. Только не совсем понял, а свою орбиту аппарат как узнает, чтоб потом к ИСК привязать? Хочется понять, какая базовая СК, приборно-связанная СК и орбитальная СК. Просто по тексту получается, что орбиту знаем из ИСК, а потом в ИСК задаем орбиту… какая то рекурсия выходит.
Просто если брать штатные спутниковые БИНы, но они уже имеют связанную приборную СК, но это не объясняет, как строить локальную СК. Чисто гипотетически можно брать два звездных датчика и сканирование треугольника по опорным звездам и фону, но это построение занимает пару минут и не слишком точное (вспомнить хотя бы проблемы по вычислению прецессии у «Гиппарха» и как от них ушли на «Гее»). А ведь для снимка поверхности нам нужно не просто точно позиционировать, но и стабилизировать (например, аналог ОСК-ТП на МКС под стыковку), так что тут ошибки в построении е неточная стабилизация весьма чувствительны, тем более, что наблюдаемые объекты мелкие, а управление дистанционное и с лагом.
Да, кстати, съемка предполагается дистанционно или автоматом?primate
23.11.2018 12:43По-прежнему, не вижу проблемы в построении ИСК на Луне. Все инерциальные системы привязаны к далеким звездам (насколько мне известно, обычно привязываются к эпохе J2000). Современные звездные датчики выдают ориентацию аппарата относительно этой ИСК с частотой уж по крайней мере раз в секунду, а то и чаще («на-горячую», когда известно приближение с прошлого шага — «холодный» старт, естественно чуть дольше, но явно не минуты). Ориентация по терминатору, опять же, страдает от точности — звездники выдают угловые секунды/минуты (в зависимости от бюджета), по поводу терминатора же у меня есть большие сомнения даже по поводу угловых минут.
Естественно, есть проблемы перевода между системами координат: строительные оси и оси звездника отличаются, и задача поиска перехода между ними — трудная, но решаемая, хотя бы теми же методами фильтрации Калмана.
Орбита строится в инерциальной системе: на данном этапе предполагается, что на аппарат будут время от времени дозагружаться параметры его орбиты, уточненные с Земли, которые будут уже использоваться на борту.
По поводу съемки пока ничего не могу вам сказать, но мне кажется, что разумным является загрузка циклограммы съемки заранее, которая в определенный момент начнет автоматически выполняться. Управление, естественно, также идет в автоматическом режимеMike_soft
23.11.2018 13:03Ребяты, дайте что-нибудь толковое почитать про Звездные датчики. и хорошо, если про старые, использованные в раннюю космическую эпоху (до 70-х). а то где попадалось — все сильно схематично. Интересуют именно электронно-механические. (если будет описание того, что Черток испытывал в 1952-53 — это вообще предел мечтаний)
Csve
22.11.2018 12:18+2У вас есть на примете хотябы один подходящий гиродин? Я настолько маленьких не знаю.
dernasherbrezon
22.11.2018 12:14Спасибо за новости о проекте.
- А как будет делатся ориентация в пространстве? По звездам?
- Может организовать еще одну компанию на бумстартере? Или завести на патреоне проект, чтобы можно было закинуть ребятам немного денег.
Zelenyikot Автор
22.11.2018 12:19+11. Да, пара звездных датчиков предполагается.
2. На бумстартере и патреоне не получится обеспечить финансирование даже бумажной части проекта. Чтобы работа нормально шла и двухмесячное дело не растягивалось на три года нужен офис и возможность платить команде инженеров нормальную зарплату, чтобы они не отвлекались. Для этого нужен якорный инвестор, а когда он найдется, тогда можно и патреон с бумстартером подключать для поддержки. Когда аванпроект закончим объявим о поисках инвестора для продолжения работы.dernasherbrezon
22.11.2018 12:26А можно поподробнее про инвестора? Зачем?
У меня есть теория, что космос должен быть отдан энтузиастам. Люди тратят большие деньги просто так, на развлечения. Почему бы не сделать то же самое для космоса? Зачем нужен инвестор, бизнес план, ROI и пр, если можно просто получать удовольствие от процесса или причастности?
amartology
22.11.2018 12:39+4Потому что пожертвований не хватает на то, чтобы платить людям зарплату.
Потому что пожертвователи захотят результат, чтобы почувствовать причастность.
Потому что без плана не будет результата.dernasherbrezon
22.11.2018 12:45Ответил веткой ниже. Все зависит от определения "результата". Если пожертвований будет хватать на зарплату, то можно платить зарплату и объявить общественности, что у нас есть фултайм разработка. Если не будет хватать, то надо объявить, что будет взамен. Главное чтобы все понимали что происходит.
Zelenyikot Автор
22.11.2018 12:52+31 млн небольшой инженерной команде — это на месяц работы, с накладными, налогами и прочим. А у нормальных взрослых людей есть семья, ипотека, и они не могут полагаться на «сегодня поработаем, а завтра может еще соберем… или не соберем».
Краудфандинг позволит обеспечить в лучшем случае 10% потребностей проекта.dernasherbrezon
22.11.2018 12:56-1Я про то же. Космос должен быть отдан энтузиастам. Почему инженеры должны работать фултайм?
Если спосоры смогли в этом месяце скинутся на 10% от потребностей, значит будет реализовано только 10% работы. Почему это плохо?
Zelenyikot Автор
22.11.2018 13:01+4Нет, это значит, что придется ждать 10 месяцев, чтобы дать возможность команде поработать 1 месяц.
Zelenyikot Автор
22.11.2018 12:47Я ведь написал зачем инвестор — обеспечить нормальную работу инженерной команде.
Тут сложнее как раз объяснить зачем инвестору инженерная команда, и как он сможет вернуть вложенное и заработать на Луне. Если б я знал простой ответ — уже бы нашел. А пока можно надеяться только на филантропа.dernasherbrezon
22.11.2018 12:52+1Я недавно общался с парнями из Copenhagen Suborbitals. Они запускают ракету на взврывной паре энтузиазм-кроудсорс. Для этого не нужен инвестор. И инженерная команда почему то смогла создать несколько разных прототипов.
Zelenyikot Автор
22.11.2018 13:00Мы не знаем всех их доходных статей. Сколько они вкладывают своих средств? Какие источники к существованию имеют за пределами проекта? На железо накраудфандить можно, но это не главная статья расходов.
И единичный пример — это похоже на ошибку выжившего. Я могу привести обратный пример, где на взрывной паре пероксид-кислород всё и закончилось. 1:1dernasherbrezon
22.11.2018 13:06Они утверждали, что все делают на пожертвования. Но ведь это не важно. Никто не мешает попробовать такую схему самим. Надо хотя бы купить лотерейный билетик. Может Юрий уже 3 года ищет кнопку "пожертвовать" и каждый раз расстраивается, когда не находит.
Я своими глазами видел плату управления ракетой и радиосвязью. Сам я такое конечно спаять не смогу, но она действительно похожа на любительскую работу.
Zelenyikot Автор
22.11.2018 13:11+2Я спокойно готов поверить, что всё в проекте они делают на пожертвования. Но на пожертвования ли они кормят семьи, платят ипотеку, обувают/одевают детей? Не обеспечив базовых потребностей разработчиков, до космоса мы просто не доберемся.
dernasherbrezon
22.11.2018 13:18Те, с кем я разговаривал делают это в свободное от работы время. Необязательно работать фултайм.
amartology
22.11.2018 13:34+1«В свободное от работы время» обычно означает «результат будет никогда или в отдаленной неясной перспективе». Здесь ребята хотят получить результат в разумные сроки, поэтому хотят работать над проектом фулл-тайм, поэтому ищут якроного инвестора или мецената.
Это просто разные подходы, не надо сравнивать между собой красное и круглое.dernasherbrezon
22.11.2018 13:40Откуда мне знать как ребята хотят работать? Я просто привел пример ребят у которых летает ракета. Можно на них смотреть, можно не смотреть.
Zelenyikot Автор
22.11.2018 14:08+2Помнится у них в команде работал парень, который любил хорошо проводить время с журналистками в собственной подводной лодке. Только из этого можно предположить, что мы не совсем полно видим финансовую часть их проекта.
dernasherbrezon
22.11.2018 14:14Какая разница чем он занимался? У них летает ракета.
Если плавание на подводной лодке будет способствовать спутнику на луне, то я думаю никто не будет против.
Zelenyikot Автор
22.11.2018 14:29Возможности купить или построить себе подводную лодку точно будут способствовать лунному спутнику. Но у участников команды такой возможности нет.
dernasherbrezon
22.11.2018 14:37Ну так не покупайте подводную лодку :)
А если серьезно, то вот немного критики:
- если уж очень хочется таких людей в проект, то почему бы их не найти? Может быть удалось найти хоть кого нить, кто хотя бы сможет оплатить доставку значков.
amartology
22.11.2018 14:43если уж очень хочется таких людей в проект, то почему бы их не найти?
Это и есть «поиск инвестора», разве нет?dernasherbrezon
22.11.2018 14:46Нет, это называется поиск спонсора/мецената. Инвестор != спонсор.
Oxoron
22.11.2018 15:15+3Для специалистов в некоторых областях разница между спонсором и инвестором значительна. Для остальных наблюдателей ваш диалог свелся к спору об определениях.
Mike_soft
22.11.2018 12:32+1тратить собственные деньги без результата — сомнительное удовольствие. а для того, чтоб был результат (в т.ч желательно при жизни)- и нужен план.
dernasherbrezon
22.11.2018 12:42+1Согласен. Тут нужно очень четко прописать, что такое "результат". Чтобы и спонсоры и энтузиасты понимали одно и то же.
Для кого то, результат — это спутниковый снимок луны. Для кого то, — запись в блоге раз в неделю.
wowscheg
22.11.2018 13:19+1По поводу передачи данных, снижайте скорость, однозначно. Если не получите доступ к антеннам, радиолюбителей с УКВ станциями предостаточно. Необходимо только ПО и мануалы, потому как радиолюбитель у нас разный. Зато недостатка внимания и принятой информации не будет.
Zelenyikot Автор
22.11.2018 14:11+1Про радиолюбителей не забываем, но УКВ слабовато.
Zenitchik
22.11.2018 16:07+1Некоторые радиолюбители строят антенны, позволяющие им связываться друг с другом через отражение от Луны. Правда, не знаю, какие частоты они для этого используют.
Mike_soft
22.11.2018 16:28+1«Самым сложным видом связи на УКВ является связь с отражением от поверхности Луны –ЕМЕ (Eath Moon Eath).
Для этого вида связи используются диапазоны 50 ,144, 220,432,902,1296, 2304, 5760MHz,10GHz и 24GHz и, как правило ,CW. SSB, в основном, на 1296 и выше.На диапазонах до 1296 МГц используются, как правило, антенные системы (arrays) из нескольких многоэлементных волновых каналов.»©https://www.qrz.ru/articles/article101.htmlZenitchik
22.11.2018 18:20С вашего позволения не стану искать прямо сейчас, где я их читал. Но я видел фотографии многоэлементных директорных антенн, видом похожие на П-18 и сравнимые с ней по размерам. Некоторые любители возводят такие на своих участках для экспериментов по связи через Луну.
Ig_B
22.11.2018 14:29Ориентация спутника по лунной вертикали за счет асимметрии самого спутника получится?
Zelenyikot Автор
22.11.2018 16:40+1Получится, но это будет «грязная» ориентация, практически бесполезная.
rumkin
22.11.2018 19:09+5I
У вашего проекта есть побочный продукт – внимание людей. Это внимание может быть (и вполне успешно) продано спонсорам. Например Редбулл спонсировал прыжок из стратосферы, хотя от самого прыжка компания не получала непосредственной выгоды. Так что не сидите в гараже, обеспечьте проекту нормальную публичность: ведите дискуссии в открытых источниках; пишите отчеты о проделанной работе, как делают ReactOS; публикуйте данные в открытом доступе, как минимум оставите след в истории и поможете последователям. Спонсор найдется, когда вы наладите общение с аудиторией и это будет именно спонсор, а не инвестор.
II
Ядро системы уже должно разрабатываться и тестироваться. Когда вы выберете готовые физические компоненты у команды разработки уже должны быть наработки и опыт, как минимум в поиске решений специфичных для отрасли и условий.
dfgwer
23.11.2018 02:03Маловато конспирологии в посте, добавлю немного.
Вам стоит поспешить с пуском и фотографированием следов, ведь скоро США намерены запустить новые экспедиции на Луну. Настоящая цель этих полетов, скрыть факт того, что они в 60-х на самом деле не были там. Для этого в «точках посадки», будут разложены доказательства посадки. Поставят лендер, научные приборы, сделают следы ботинок, намусорят, проведутземляныелунные работы, приведя ландшафт в соответствие с фотографиями.
После фабрикации доказательств, миф о посадке на Луну станет неопровержимой. Ведь каждый сможет прилететь и своими глазами увидеть «неопровержимые доказательства».Mike_soft
23.11.2018 07:53Видимо, именно ЗелКот своим проектом заставил американцев шевелтиться с целью скрыть (подбросить) улики.
Ух, что будет, если эту версию утянет кто-нибудь из конспиролухов на свой форум…
Ollrite888
24.11.2018 19:06Поставят лендер, научные приборы, сделают следы ботинок,
Нет там никаких следов, поскольку Бил Кук (NASA) доказал своим исследованием, что метеориты падают в 4 раза чаще, чем считалось по моделям. Поэтому там постоянные вспышки и Лунотрясения от падений метеоритов. Все следы быстро исчезнут!
JabbaTheHutt
23.11.2018 08:43… общая собранная сумма составила 1 млн 750 тыс руб.… Основную часть суммы мы отложили на оплату государственной экспертизы подготовленного проекта в институте Роскосмоса.
Я правильно понимаю, что большая часть собранных денег уйдет чиновникам Роскосмоса за подписи на бумажке с заголовком «Экспертиза»?
Финансирование технической разработки аппарата ведется по остаточному принципу. Самое главное и самое дорогое — бумажку от государства получить?Mike_soft
23.11.2018 09:50не главное, но дорогое. самый распрекрасный аппарат без бумажки допущен не будет. и не только у нас.
AndriyVolosh
23.11.2018 23:17Вы бы попробовали договориться о бесплатной экспертизе. Ведь проект некоммерческий.
Попробуйте также получить грант от государства, поучаствуйте в конкурсах стартапов.Zelenyikot Автор
23.11.2018 23:17Обязательно попробуем, но если не получится, у нас должна быть возможность оплатить работу государственных экспертов.
Zelenyikot Автор
23.11.2018 23:17Проект изначально задумывается так, чтобы государство могло взять его на баланс на любом этапе разработки. Для этого требуется полное соответствие с нормативами Роскосмоса. На госденьги мы пока не претендуем, но не откажемся, если госкорпорация увидит смысл в поддержке нашей работы.
Ollrite888
24.11.2018 13:02На госденьги мы пока не претендуем, но не откажемся, если госкорпорация увидит смысл в поддержке нашей работы.
Вот сейчас видел пост о том, как Рогозин высказывался в заинтересованности вашей темой — ria.ru/science/20181124/1533425056.html
Так что, обращайтесь к нему напрямую, поскольку Роскосмос — это сильно за бюрократизированная структура. Сам это почувствовал, когда отправлял свой проект на экспертизу!
у нас должна быть возможность оплатить работу государственных экспертов.
Кстати, возможно из-за этого у вас будут проблемы с документацией.
vvzvlad
25.11.2018 01:07+1Удивительно — пол-хабра специалистов по разработке и запуску спутников(я уж не говорю о великолепном понимании политики), а космических проектов всего десяток, и работают в них совершенно другие люди.
REPISOT
Zelenyikot Автор
МКС — это тоже хэнд мейд.
Возможно революцию в космонавтике сделает тот, кто напишет Windows 1.0 для спутников.
Mike_soft
сделать так, чтоб спутник мог зависнуть не только на геостационаре, но на любой орбите? :-)
Forget
cfs.gsfc.nasa.gov
У nasa отличный подход в этом плане, давно внедряют. Тут и кросс-разработка, и набор «стандартных приложений» и другие фишки. Все для микроспутникостроителей. И opensource конечно, хотя насовскую лицензию еще поразбирать надо.
Zelenyikot Автор
Да, они молодцы. Можно только мечтать чтобы у нас появилось что-то подобное.
Forget
Вы про open source или про сам фреймворк? Если речь о фреймворке — процессы разработки-отладки-тестирования у нас не на много хуже. Зачастую конечно это существует для странных* процессоров, и странных ОСРВ, но суть примерно одинакова. Сложности всегда в бюрократизации процесса, когда-то давно была статья про разработку ПО для самолетов — примерно такой же подход.
Если речь об opensource — это не возможно в текущих реалиях. Не потому что у нас такие-сякие, а потому что nasa — чисто государственная организация, и она должна публиковать результаты своей деятельности. Основные разработчики ПО БКУ у нас — МАРС, Энергия и ИСС делают его для себя. И это — коммерческие компании, пусть и с государственной долей. Вы же не ждете такого подхода от, например, Боинг?
*странных — в смысле не очень распространенных и закрытых для обывателя
Zelenyikot Автор
Об этом и речь, что каждый пишет для себя, что и тормозит общее развитие индустрии. Про опенсорс мы тоже думали, но всё уперлось в секретность и амбиции разработчиков, не готовых выкладывать результат своего труда на всеобщее обозрение и пользование.
Forget
Дак у вас тогда получается то же самое. «Не готовы выкладывать результат своего труда на всеобщее обозрение и пользование»
Zelenyikot Автор
Поэтому я и говорю, что джекпот возьмет тот, кто сделает условный Win или Android.
Forget
Продолжая вашу аналогию — у вас уже есть linux(см. первый мой комментарий), почему бы не использовать его?
Zelenyikot Автор
Линукс у нас будет. Причем без аналогий.
Forget
Дак Линукс — это даже не начало — это начала начала. Речь о том что проект nasa уже содержит в себе часть базовых программ платформы (если надо могу дать ссылки на соответствующие презентации/программы). Линукс же — это только ядро, и ничего больше. Получается все базовые программы вам делать самим.
Zelenyikot Автор
Скорее всего самим. Про ПО надо будет отдельно написать, но это уже на следующих этапах.
Forget
На вашем месте яб посмотрел на альтернативы внимательней. Объем кода некоторых приложений nasa, которые вроде бы должны быть простыми, намекает ( https://sourceforge.net/projects/cfs-cfdp/reviews ). А вы вроде говорите что ресурсов у вас не много.
Просто получается что решение, претендующее на универсальность есть, а вы все равно решаете делать свое решение, и непонятно чем обоснованно это.
Zelenyikot Автор
Если ищем свое решение, значит в открытом доступе нет подходящего — это же очевидно.
Forget
Значит будем ждать вашего главного отчёта, чем вам не угодили существующие варианты. Мне-то этот вопрос интерестен.
Кстати вы уже определились о том что будет в основе БКУ, какой процессор?
amartology
Судя по этому ответу — еще нет.
Но это разве принципиально? ОСРВ-совместимых процессоров много, даже среди радстойких есть выбор. Да даже среди радстойких и не очень дорогих есть выбор)
Forget
О, может подскажете что-нибудь? Даже не представляю где можно обывателю приобрести такой, видел решения от st утверждается pin-to-pin совместимость, но не нашел даже четкой информации о ценнике и том как приобрести.
Что по поводу моего вопроса к коту — мне просто интересно. Люблю технические детали:)
amartology
Vorago VA10820 например продается буквально за тысячу долларов.
А вот есть 1892ВМ8Я от отечественного производителя.
Mike_soft
часть разработок идет по государственному заказу. поэтому профинансированные разработки частично принадлежат государству.
С аполлоном было примерно так же — государство заказывало и финансировало, частники исполняли. изрядная часть результатов передана подрядчиками заказчику — НАСА, и публично доступна.
Ig_B
Ardusat
a-tk
vxWorks, не?
Не совсем понятно, что здесь имеется в виду…