Космические аппараты Ярило

Космические аппараты «Ярило» — группировка из двух наноспутников «Ярило №1» и «Ярило №2» формата Cubesat 1.5U, предназначенных для исследования солнечной активности и радиационной обстановки на низкой околоземной орбите[1]. Особенностью миссии является наличие на аппаратах экспериментальной раскрываемой конструкции типа «Солнечный парус», предназначенной для разведения спутников по орбите и построения группировки[2]. Аппараты были разработаны студентами, аспирантами и молодыми специалистами Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана[3]. Спутники были запущены 28 сентября 2020 года с космодрома Плесецк госкорпорацией «Роскосмос» в рамках программы «УниверСат» в составе кластера малых космических аппаратов (МКА) «УниверСат-2020»[4][5].

Ярило
Ярило №1, Ярило №2
Эмблема миссии "Ярило"
Головной разработчик Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана
Оператор Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана
Задачи

Ярило №1: Исследование Солнца. Ярило №2: Исследование радиационных поясов Земли, испытание радиационно-стойкого процессора.

Общая задача: испытание технологии роторного Солнечного паруса.
Стартовая площадка «Плесецк» 43/3
Ракета-носитель Союз-2
Запуск 28 сентября 2020 года, 14:20:00 МСК
NSSDCA ID 2020-068E,2020-068F
SCN 46490,46491
Технические характеристики
Масса

Ярило №1: 1,813 кг

Ярило №2: 1,953 кг
Размеры 100×100×170 мм
Элементы орбиты
Тип орбиты Низкая околоземная орбита, Солнечно-синхронная орбита
Большая полуось 6934 км
Наклонение 97,7°
Период обращения 95,8 мин
Апоцентр 576,7 км
Перицентр 649,7 км
bsail.ru

Состав аппаратов

Для функционирования КА на орбите в МГТУ им. Баумана были разработаны следующие экспериментальные служебные системы:

  • Система энергоснабжения (СЭС) осуществляет питание всех систем КА с использованием солнечных панелей и аккумуляторных батарей. Также контролирует энергопотребление всех узлов КА, предотвращая глубокую разрядку аккумуляторов.
  • Бортовая цифровая вычислительная машина (БЦВМ) управляет бортовым комплексом устройств согласно полётному заданию. Также БЦВМ осуществляет информационный обмен с научным оборудованием (полезной нагрузкой) и обеспечивает сбор и обработку данных с датчиков космического аппарата. Схемотехнические решения БЦВМ разработаны с учётом требования устойчивости к одному произвольному необратимому отказу[6].
  • Система управления движением (СУДН) производит ориентацию КА на орбите Земли. СУДН состоит из двух подсистем: система ориентации на двигателях маховиках и система ориентации на магнитных катушках. Их комбинирование позволяет решать различные задачи от раскрытия солнечного паруса до наведения КА на Солнце с оптимальным временем исполнения и потреблением энергии. Данные о положении в пространстве система получает от блоков датчиков и навигационного приёмника.
  • Система радиосвязи позволяет осуществлять полудуплексный радиообмен между КА и наземным комплексом управления, а также связь между первым и вторым аппаратами. Частотный диапазон 430 – 440 МГц. Инженерные решения системы включают в себя резервирования приёмо-передатчика, что увеличивает устойчивость к отказу.
  • Модуль солнечного паруса предназначен для построения спутниковой группировки.

В качестве полезной нагрузки на борту МКА «Ярило №1» установлен рентгеновский спектрофотометр, разработанный в Физическом институте им. П.Н. Лебедева РАН. Главной полезной нагрузкой МКА «Ярило №2» является детектор космической радиации «ДеКоР», разработанный в НИИ ядерной физики имени Д. В. Скобельцына МГУ. Попутной полезной нагрузкой является радиационно-стойкая бортовая цифровая вычислительная машина ФИАН.

Внутренняя компоновка МКА "Ярило"
Внешняя компоновка МКА "Ярило"

Задачи спутников

Общая задача

На космических аппаратах «Ярило» будут проведены летные испытания экспериментальных систем энергоснабжения, радиосвязи, ориентации и стабилизации, созданных студентами МГТУ им. Н.Э. Баумана.

Ярило №1

Задачей аппарата является непрерывная регистрация мягкого рентгеновского излучения Солнца в диапазоне 0,5 – 15 КэВ с помощью спектрофотометра на основе VITUS KETEK SDD VITUS H7 разработки Физического института им. П.Н. Лебедева РАН [7]. Этот прибор позволяет с высокой частотой регистрировать солнечную активность, обусловленную процессами вспышечного энерговыделения, во многом определяющими состояние межпланетной среды и космической погоды[8].

Ярило №2

Главной задачей аппарата Ярило №2 является исследование быстрых вариаций потоков электронов в зоне зазора между радиационными поясами, а также изучение динамики потоков частиц и гамма-излучения на низких орбитах в зависимости от геомагнитных условий в диапазоне 0,1-2 МэВ. Прибором, регистрирующим потоки заряженных частиц, является детектор «ДеКоР» разработки НИИЯФ МГУ[9]. Второстепенной задачей спутника является испытание радиационно-стойкой бортовой цифровой вычислительной машины ФИАН.

Задачи в рамках построения группировки

В рамках проекта поставлена задача отработки построения группировки аппаратов с использованием роторного солнечного паруса. Принцип создания группировки заключается в поочередном раскрытии и закрытии лент паруса для контролируемого снижения орбиты спутников за счет аэродинамического сопротивления с последующим появлением фазового рассогласования[10]. Для решения поставленной задачи в МГТУ им. Н.Э. Баумана был разработан модуль солнечного паруса в рамках космического эксперимента на борту МКС по отработке технологии развёртывания паруса с борта наноспутника «Парус-МГТУ»[11]. Модуль представляет из себя небольшую конструкцию из двух катушек с солнечным парусом, двух электродвигателей и микроконтроллера, отвечающего за функционирование модуля[12]. После разведения аппаратов предполагается проверка радиосвязи между двумя аппаратами, обмен научными данными.

После окончания срока активного существования оба аппарата будут пассивно сведены с орбиты с использованием солнечного паруса[13].

Запуск
  • Аппараты были успешно запущены 28 сентября 2020 года в 14:20 МСК в рамках программы «УниверСат».
  • Первый сеанс связи осуществлен 29 сентября 2020 года в 00:35 МСК из центра управления полетами МГТУ им. Н.Э Баумана[14].
  • На данный момент получены первые данные от СЭС и БЦВМ.

Галерея
  • Космические аппараты "Ярило"
  • Космические аппараты "Ярило" с разложенными панелями
  • Рентгеновский спектрофотометр МКА "Ярило №1"
  • Детектор космической радиации "ДеКоР" МКА "Ярило №2"
  • Модуль Солнечного паруса МКА "Ярило №1" и МКА "Ярило №2"
  • Команда разработчиков МКА "Ярило"

Примечания
  1. 28 сентября 2020 года с космодрома «Плесецк» будут запущены четыре российских университетских спутника. R4UAB (19 сентября 2020). Дата обращения: 10 ноября 2020.
  2. Проект Ярило. Парус-МГТУ. Дата обращения: 10 ноября 2020.
  3. Россия запустит в 2020 году миссию "Ярило" для исследования Солнца. ТАСС (3 сентября 2019). Дата обращения: 10 ноября 2020.
  4. Космические аппараты "Ярило". МГТУ им. Н.Э. Баумана. Дата обращения: 10 ноября 2020.
  5. Программа запуска малых космических аппаратов «УниверСат». Федеральное космическое агентство «Роскосмос». Дата обращения: 10 ноября 2020.
  6. Корецкий М.Ю., Гатаулина А.Р. Бортовая центральная вычислительная машина наноспутника «Ярило». результаты разработки и экспериментальной отработки // XLIV Академические чтения по космонавтике, посвященные памяти академика С.П. Королёва и других выдающихся отечественных ученых - пионеров освоения космического пространства : сб.. — МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2020. — Т. 2. — С. 68-69. — ISBN 978-5-7038-5343-6.
  7. На орбиту выведен первый наноспутник с прибором ФИАН. ФИАН им. П.Н. Лебедева (20 октября 2019). Дата обращения: 10 ноября 2020.
  8. Кириченко А.С., Дятков С.Ю., Кузин С.В., Перцов А.А.,. Мониторинг солнечной активности с использованием рентгеновского спектрометра в составе наноспутника «Ярило» // XLIV Академические чтения по космонавтике, посвященные памяти академика С.П. Королёва и других выдающихся отечественных ученых - пионеров освоения космического пространства : сб.. — МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2020. — Т. 2. — С. 66-67. — ISBN 978-5-7038-5343-6.
  9. Microsatellites laboratory. Skoltech space center. Дата обращения: 10 ноября 2020.
  10. Гончаров Н.В., Корецкий М.Ю., Майорова В.И., Мельникова В.Г., Неровный Н.А., Рачкин Д.А., Тененбаум С.М., Тимакова Е.Д., Фролов К.А., Ястребова И.В., Богачев С.А., Дятков С.Ю., Кириченко А.С., Кузин С.В., Перцов А.А. "Ярило" - проект построения группировки наноспутников для исследования Солнца // Космонавтика и ракетостроение : ж. — М.: Центральный научно-исследовательский институт машиностроения, 2018. — № 1. — С. 69-78. — ISSN 1994-3210.
  11. Nerovny N.A., Mayorova V.I., Tenenbaum S.M., Rachkin D.A., Kotsur O.S., Koretskii M.Y., Smirnova I.L., Kuznetsov A.O., Grigorjev A.S., Popov A.S. BMSTU-Sail Space Experiment (англ.) // The Fourth International Symposium on Solar Sailing. — Kyoto, Japan, 2017.
  12. Melnikova V.G., Borovikov A.A., Koretskii M.I., Smirnova Y.L., Timakova E.D., Yu Z., Kuznetsov A.O., Frolov K.A., Tenenbaum S.M., Rachkin D.A., Kotsur O.S., Nerovny N.A., Mayorova V.I., Grigorjev A., Goncharov N. Nanosatellite aerobrake maneuvering device (англ.) // Instrumentation and Methods for Astrophysics. — 2017.
  13. Mayorova V., Shapovalov A., Nerovny N., Timakova E., Koretskiy M., Borovikov A., Ignatieva A., Zaharchenko A., Polhcikov S., Porseva S., Lazarev N. Nanosatellite aerobrake maneuvering device (англ.) // 70th International Astronautical Congress (IAC). — Washington D.C., United States, 2019.
  14. Наши аппараты «Ярило-1» и «Ярило-2» на орбите!. Парус-МГТУ date=2020-09-30. Дата обращения: 10 ноября 2020.

Ссылки
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.