Космическая платформа

Использование космических платформ имеет ряд преимуществ по сравнению с индивидуальным изготовлением космических аппаратов[1]:

• уменьшение расходов на проектирование в связи с серийностью производства и возможностью распределения стоимости проектирования платформы между всеми спутниками серии;
• увеличение надежности спутников из-за многократной проверки и отработки их систем;
• уменьшение времени производства спутников до 18-36 месяцев. Кроме того производители могут гарантировать сроки изготовления.

Отношение массы полезного груза коммерческих телекоммуникационных спутников к общей массе КА

Обычно, в космическую платформу входят все служебные системы спутника кроме модуля полезной нагрузки. В этом случае, платформа также называется Модулем служебных систем и содержит[2][3][4]:

• систему энергоснабжения (включая солнечные батареи и аккумуляторы);
• систему управления движением, ориентации и стабилизации, состоящую из оптических датчиков, измерителей угловых скоростей и маховиков;
• апогейный двигатель для довывода с геопереходной на геостационарную орбиты;
• двигатели коррекции по широте и долготе (обычно с помощью ЭРД);
• систему терморегулирования, предназначенную для отвода тепла от служебных систем и систем модуля полезной нагрузки;
• бортовой комплекс управления с системой передачи служебной телеметрической информации;

Также, на космической платформе предусматривается место для установки отсека полезной нагрузки и антенн. Тем не менее, на платформах для построения спутников связи, например Спейсбас, Экспресс или SS/L 1300, конструкция модуля полезной нагрузки (без ретрансляционной аппаратуры установленной на ней) обычно тоже считается частью платформы.

Обычно платформы оптимизируются под массу выводимой полезной нагрузки, что в свою очередь определяет массу всего спутника и мощность системы энергоснабжения[4].

Отношение ПН к общей массе КА

Одним из важнейших параметров является отношение массы ПН к общей массе КА. Очевидно, что чем лучше это соотношение, тем эффективнее могут быть выполнены задачи миссии. Обычно грузоподъемность ракеты-носителя определяет максимальную массу КА на орбите. Таким образом, чем меньше весит платформа, тем больше полезного груза может быть доставлено на заданную орбиту[4][5].

В настоящее время это отношение составляет примерно 18-19 % для современных тяжелых телекоммуникационных платформ, таких как Спейсбас или Экспресс 2000. Основной технологической проблемой является энергетическая стоимость повышения орбиты с геопереходной до геостационарной. КА должны нести большое количество горючего для повышения орбиты (до 3 тонн и больше). Кроме того, ещё 400—600 кг используется для удержания спутника на заданной орбите за все время активной эксплуатации[6][7].

Экономия, которая может быть достигнута при использовании ионных электрических двигателей[6][7]

В недалеком будущем, широкое использование электрических ионных двигателей, а также уменьшение массы солнечных батарей и аккумуляторов должно привести к улучшению отношения массы ПН к общей массе КА до 25 % и более[6][7].

Одним из самых перспективных направлений является развитие электрических ионных и плазменных двигателей. Эти двигатели обладают гораздо более высоким удельным импульсом по сравнению с традиционными двух-компонентными гидразиновыми системами (1500-4000 с против 300 с) и поэтому их использование может привести серьёзному уменьшению массы спутников и соответствующему уменьшению стоимости их запуска. Например, электрический ионный двигатель фирмы Boeing XIPS25, использует всего лишь 75 кг горючего для удержания спутника на орбите в течение 15 лет. При возможном использовании этого двигателя для повышения и последующего удержания орбиты, можно сэкономить до 50 млн Евро (хотя в данный момент эта функция полностью не используется)[5][6][7][8].

С другой стороны, использование новых технологий применительно к солнечным батареям (переход с кремниевых на многослойные GaInP/GaAs/Ge) и аккумуляторам (внедрение литий-ионных технологий) также приведет к снижению веса КА[9].

В 1963 году в ОКБ-586 (впоследствии КБ «Южное») в городе Днепропетровск был впервые в мире разработан эскизный проект трёх унифицированных платформ космических аппаратов: ДС-У1 — неориентированная с химическими источниками энергии, ДС-У2 — неориентированная с солнечными батареями, ДС-У3 — ориентированная на Солнце с солнечными батареями.

АУОС (Автоматическая универсальная орбитальная станция) — космическая платформа, разработанная в ОКБ-586. Существовала в 2-х модификациях: 1) с ориентацией на Землю (АУОС-З) и 2) с ориентацией на Солнце (АУОС-СМ). В спутниках серии АУОС сохранились многие идеи и концепции, заложенные в космической платформы предыдущего поколения разработки ОКБ-586 — ДС-У.

КАУР (Космический аппарат унифицированного ряда) — семейство спутниковых платформ, создававшихся в ОКБ-10 (НПО ПМ, ныне АО ИСС им. Решетнёва) c 1960-х годов. На базе модификаций платформы КАУР строились спутники связи и навигации нескольких поколений, вплоть до начала 2000-х годов[10].

По массе (вместе с горючим), в настоящее время спутниковые платформы можно разделить на три категории[2][4]:

• Легкие, массой до 2000 кг, с мощностью полезной нагрузки до 6 кВт;
• Средние, массой до 5000 кг, с мощностью до 14 кВт;
• Тяжелые, массой более пяти тонн мощностью более 15-20 кВт и более.

Также при разработке платформы учитываются тип вывода на опорную орбиту: прямой вывод или с довыводом с геопереходной на геостационарную орбиты с помощью апогейной ДУ спутника. В общем случае, КА построенные на легких платформах могут быть напрямую выведены на геостационарную орбиту, что позволяет избавиться от апогейного двигателя и сопровождающего его топлива.

В настоящее время основные производители геостационарных спутников используют следующие спутниковые платформы:

Название	Масса КА, кг	Мощн. ПН, кВт	К-во изготовл. (в производстве) КА	Производитель	Страна
Средние и тяжелые платформы
Spacebus 4000[4]	3000-5900	до 11,6	65 (7)	Thales Alenia Space	/
Eurostar 3000[11]	до 6400	6 — 14	более 60	EADS Astrium	/
Alphabus[12]	6000 — 8800	12 — 18	1	EADS Astrium / Thales Alenia Space	/ /
Boeing 702	до 6000	до 18	25 (15)	Boeing
Boeing 601			73 (3)	Boeing
SS/L 1300	до 8000	до 20	83 (25)[13]	Space Systems/Loral
A2100AX	2800 — 6600	до 15	36	Lockheed Martin Space Systems
КАУР-4	2300 — 2600	1,7 — 6,8	31	ОАО ИСС
Экспресс 2000[14]	до 6000	до 14	0 (4)	ОАО ИСС
Дунфан Хун-4 (DFH-4)	до 5200	до 8	12	China Aerospace Science and Technology Corporation
DS-2000[15]	3800 — 5100	до 15	4 (7)	Mitsubishi Electric
Легкие платформы
STAR bus[16]	1450 (сухая)	1,5 — 7,5	21 (10)	Orbital Sciences Corporation
Экспресс 1000[14]	до 2200	до 6	6 (18)	ОАО ИСС
A2100A		1-4		Lockheed Martin Space Systems
LUXOR (SmallGEO)	1600 — 3000	до 4	0 (1)	OHB
Навигатор[17]	650 — 850*	до 2,4	3 (5)[18][19]	НПО им. Лавочкина
Яхта[20]	350 — 500*	до 3,9	4	ГКНПЦ им. М.В.Хруничева
Универсальная космическая платформа[21]	950 — 1200	до 3	4 (1)[22]	РКК «Энергия»
Сверхлегкие платформы
ТаблетСат	10-200	до 0,2	1	СПУТНИКС
ОрбиКрафт-Про	1-10	до 0,01	3 (8)	СПУТНИКС
* Сухая масса платформы

• Спутник (КА)
• Днепропетровский спутник
• АУОС
• Экспресс (КА)
• КАУР (спутниковая платформа)
• Экспресс (спутниковая платформа)

• G. Maral, M. Bousquet. SATELLITE COMMUNICATIONS SYSTEMS, Systems, Techniques and Technology, Fifth Edition. — United Kingdom: John Wiley & Sons Ltd., 2009. — 713 с. — ISBN 978-0-470-71458-4.
• D. Roddy. SATELLITE COMMUNICATIONS, Fourth Edition. — United States of America: The McGraw-Hill Companies, Inc., 2006. — 636 с. — ISBN 0-07-146298-8.

• Communications Satellites
• ОАО Информационные спутниковые системы имени академика М. Ф. Решетнёва
• SPACEBUS 4000 PLATFORM
• Jos Heyman. atellite Scaffolding: Form + Function (англ.). SatMagazine (апрель 2014). Дата обращения: 14 июля 2019. Архивировано 19 августа 2016 года.