Как только устроены «кубсаты» (CubeSat)?

    Одной из определяющих параметров современной эры освоения космоса является ее открытая природа. В минувшем космос был фронтиром, легкодоступным только двум государственным галлактическим агентствам — программкам США и СССР. Однако благодаря развитию новеньких технологий и сокращению расходов на те самый либо другие критерии, коммерческий сектор уже интенсивно дает собственные сервисы по запуску чего-либо в космос.

    За исключением тамошнего, научные учреждения и минимальные государства возводят собственные спутники для проведения атмосферных исследовательских работ, наблюдений Почвы и тесты новеньких галлактических технологий. Итак вот, конкретно CubeSat («кубсат»), маленький спутник, дозволяет им же проводить полностью дешевые галлактические научные исследования.

    Содержание

    • 1 Структура и художественный дизайн «кубсата»
    • 2 Ингридиенты «кубсатов»
    • 3 Движение кубсата
    • 4 История «кубсата»

    Структура и художественный дизайн «кубсата»

    «Кубсаты», узнаваемые а также как только наноспутники, строятся в обычном размере 10 х 10 х 11 см (1U) и выполнены в форме кубика, как только не сложно додуматься по наименованию. Они масштабируются и бывают различных версий — 1U, 2U, 3U либо 6U. Весит этакий спутник 1,33 килограммов на U. Кубсаты свыше 3U по объемам — это же заглавные прообразы, составленные из трех кубиков, кои присутствуют в цилиндре.

    В крайние годы предлагались и поболее большие платформы CubeSat, включающие фотомодель в 12U (20 x 20 x 30 см). Она дозволила бы расширить способности кубсатов, выйдя за границы академических исследовательских работ, и проводить тесты новеньких технологий, включая наиболее сложноватую науку и оборонку.

    Главная причина миниатюризации спутников заключается в понижении цене развертывания и так как них можно развернуть на остатках мощности ракеты. Это же дозволяет понизить разнообразные опасности, также значительно убыстрить процесс пуска.

    А также них можно выполнять на базе доделанных коммерческих электрических компонент, что относительно не сложно. Привычно миссии с ролью кубсатов запускаются на самую низменную околоземную орбиту, а уж сквозь некоторое количество дней либо недель они уже повторно входят в атмосферу, что дозволяет проигнорировать излучение и применять стандартную технику, как только из магазина электроники.

    Кубсаты проделывают из четверых конкретных типов дюралевого металла, дабы гарантировать, что у их с ракетой-носителем будет один и этот же коэффициент термического расширения. Спутники а также покрываются защитным слоем оксида на любых поверхностях, что предутверждает прохладную сварку с пространством под наибольшим давлением.

    Ингридиенты «кубсатов»

    Кубсаты часто снаряжены огромным количеством бортовых компов для проведения исследовательских работ, также для руководства ориентацией, подруливающими приборами и коммуникациями. Обычно, многообразие бортовых компов дозволяет перераспределить нагрузку в случае излишка заданных. Главный персональный компьютер отвечает за делегирование задач иным компам — к примеру, руководство ориентацией, расчет орбитальных маневров и планирование задач. А также главный персональный компьютер можно применять для исполнения задач, связанных с грузом, вроде обработки изображений, анализа заданных и сжатия заданных.

    Маленькие ингридиенты, обеспечивающие руководство ориентацией, состоят из маховиков, движителей, астральных трекеров, датчиков Почвы и Солнца, датчиков угловых скоростей, GPS-приемников и антенн. Почти все из этих систем частенько употребляются в сочетании, дабы возместить недочеты и обеспечить уровень избыточности.

    Датчики Солнца и кинозвезд употребляются для направления спутника, а уж датчик Почвы и ее горизонта нужен для проведения земных и атмосферных исследовательских работ. Солнечные датчики а также надобны, дабы кубсат получал максимум солнечной энергии.

    В то же время движение происходит в различных формах, все из которых включают маленькие движки, обеспечивающие разнообразный импульс. Спутники а также подвержены радиационному нагреву Солнца, Почвы и отраженного солнечного света, и не говоря уж об тепле, вырабатываемом них ингридиентами.

    Потому кубсат имеет изоляционные слои и теплозащиту, которая гарантирует, что ингридиенты и не будут греться свыше положенного и что лишнее тепло будет рассеиваться. Часто для наблюдения за температурой включат датчики температуры.

    Для взаимосвязи кубсат полагается на антенну, которая ишачит в VHF, UHF, L-, S-, C- либо X-диапазонах. Они ограничены двумя ваттами энергии по причине маленьких объемов и консервативных способностей спутников. Эти антенны умеют быть спиральными, дипольными либо монопольными, хотя бывают и поболее сложноватые фотомодели.

    Движение кубсата

    Кубсаты полагаются на огромное количество разнообразных способов движения, что в собственную очередь привело к прогрессу в различных сферах технологий. Самые всераспространенные способы включают прохладный газ, хим, электромагнитное движение и солнечные паруса. Тяга на прохладном газе предполагает хранение инертного газа (к примеру, азота) в баке и выпуск сквозь сопло для движения.

    Это же самая элементарная, нужная и безобидная система, которую может применять кубсат, так как большая часть газов прохладные не являются ни летучими, ни едкими. Все же они а также подразумевают консервативную эффективность не дозволяют особо разогнаться либо поманеврировать. Потому они употребляются в системах руководства высотой, а уж и не в качестве главных движков.

    Системы хим тяги опираются на хим реакции для получения газа под высоченным давлением и при высочайшей температуре, кои потом направляется в сопло для сотворения тяги. Они умеют быть водянистыми, жесткими либо гибридными и, обычно, сводятся к композиции хим веществ и катализаторов либо окислителей. Эти движки примитивны (а уж означает и миниатюрны), имеют низкорослые требования к мощности и максимально надежны.

    Электронная тяга полагается на электронную энергию для увеличения скорости заряженных частиц перед началом больших скоростей. Движки Холла, ионные движки, импульсные плазменные движки — это же все сюда. Этот общий вид тяги соединяет высочайший удельный импульс с высочайшей эффективностью, а уж его ингридиенты можно не сложно сократить. Дефицитом будет то, что они просят добавочной мощности, а уж означает надобны будут и поболее большие солнечные аккумуляторы, и поболее сложноватые системы питания.

    Для движения а также употребляются солнечные паруса, кои полезны, так как и не нуждаются в горючем. Солнечные паруса а также можно масштабировать зависимо от объемов кубсата, а уж минимальная толпа спутников приводит к изрядному убыстрению с помощью паруса.

    Все же солнечные паруса обязаны быть довольно велосипеды по сопоставлению со спутником, что прибавляет механической трудности и способностей для потенциального отказа. В текущее время и не настолько не мало кубсатов оснащали солнечным парусом, однако так как это же один-единственный способ на текущий момент, который и не просит ракетного горючего не включает коварные материалы, энтузиазм к нему и не исчезает.

    Так как движки миниатюрны, с сиим связано несколько технических неурядиц. К примеру, операции с вектором тяги невозможны при маленьких движках. Руководство вектором тяги осуществляется за счет пользования асимметричной тяги из огромного количества сопел либо за счет конфигурации центра массы относительно геометрии кубсата.

    История «кубсата»

    Начиная с 1999 года Политехнический вуз штата Калифорния и Стэнфордский вуз разрабатывали спецификации CubeSat, дабы посодействовать вузам всего мира «выйти в космос». Термин CubeSat был выдуман для обозначения наноспутников, кои соответствуют эталонам, обозначенным в проектных спецификациях.

    Базы этих спецификаций были заложены доктором авиационно-космической техники Джорди Пьюиг-Суари и Бобом Твиггсом из Стэнфордского вуза. С того времени на базе данной работы подросло международное партнерством наиболее 40 университетов, кои разрабатывают ценный груз для наноспутников при проведении своих исследовательских работ.

    Как только устроены «кубсаты» (CubeSat)?

    Сначало, невзирая на них минимальные размеры, научные учреждения были значительно ограничены, принужденные ожидать способности пуска годами. В некой степени это же существовало исправлено возникновением Poly-PicoSatellite Orbital Deployer (P-POD), сделанного Политехническим калифорнийским институтом. P-POD устанавливаются к пусковой ракете и выводят кубсаты на орбиту, выпуская них опосля получения правильного сигнала от обладателя.

    Ежели кратко, P-POD дозволили запускать огромное количество кубсатов в строго обозначенное время.

    Созданием кубсатов занимается огромное количество корпораций, включая Boeing. Однако большинство энтузиазма проистекает со стороны научного общества, с гремучей консистенцией удачно запущенных на орбиту кубсатов и проваленных миссий. С момента сотворения кубсаты использовались огромное количество раз.

    К примеру, для развертывания системы автоматизированной идентификации для мониторинга морских судов; удаленных датчиков Почвы; для проверки длительной жизнеспособности галлактических тросов, также для проведения био и радиологических тестов.

    Снутри академического и научного общества эти результаты являются общими и достигаются за счет машистого вовлечения университетов и сотрудничества разрабов.