9. Антипов А.С. Малогабаритный космический аппарат природоресурсного назначения "Ресурс"

>> К списку публикаций >> К содержанию сборника

УДК 669.78

Антипов А.С.

Научный руководитель - профессор Агарков В.Ф.

Анализ тенденций развития космических технологий показывает, что одним из наиболее перспективных путей их совершенствования является применение малогабаритных космических аппаратов (КА) и систем на их основе. Создание и применение космических аппаратов подобного типа нацелено в основном на решение отдельных целевых задач: связь; дистанционное зондирование и гидрометеорологическое наблюдение Земли, атмосферы и околоземного космического пространства; координатно-временное обеспечение; технологические и научные эксперименты и др.

Изменение климата и окружающей среды, природные и техногенные катастрофы вызывают всеобщую озабоченность и создают основу для выдвижения новых концепций мониторинга окружающей среды. Это требует создание надежной постоянно действующей системы, создаваемой на базе космических средств дистанционного зондирования Земли. Получение оперативных данных может обеспечиваться группировкой малогабаритных космических аппаратов, оснащенных оптико-электронной аппаратурой (для природоресурсных данных), радиолокационной (для всепогодного зондирования) и геофизическими приборами (для получения данных о состоянии околоземного пространства).

Разработанный КА "Ресурс" в составе космического комплекса “Ресурс – Метеор” решает следующие задачи мониторинга природной среды:

• информационное обеспечение рационального природопользования и хозяйственной деятельности (создание и обновление топографических и тематических карт; контроль хода различных производственных процессов в сельском, водном, лесном, рыбном хозяйствах и т.п.; картографирование земельных угодий; оценка состояния землепользования; создание земельного кадастра и кадастров природных ресурсов; инженерные и геологические изыскания и т.д.);
• контроль чрезвычайных ситуаций (наблюдение районов чрезвычайных ситуаций с целью оценки последствий стихийных бедствий, аварий, катастроф и планирования мероприятий по их ликвидации, контроль возникновения и последствий лесных пожаров);
• экологический контроль и охрана окружающей среды (экологический контроль в районах геологоразведочных работ и добычи полезных ископаемых; выявление и изучение загрязнения рек и озер; выявление загрязнения снежного покрова вокруг промышленных предприятий и т.п.).

В состав космического комплекса “Ресурс – Метеор” входят один КА “Ресурс” и два КА “Метеор”. КА “Ресурс” (см. рис.1) имеет следующие характеристики:

• масса – 1200 кг;
• параметры рабочей орбиты:

• срок активного существования – 7 лет.

Рисунок 1 – Общий вид МКА “Ресурс”

Исходя из поставленных целевых задач и последних достижений космического приборостроения, определен состав и проведен выбор целевой и обеспечивающей аппаратуры. В качестве целевой аппаратуры на КА устанавливаются:

• оптико-электронный комплекс высокого разрешения (разрешение – до 1,5 м, полоса захвата – 45 км, полоса обзора – 2100 км, спектральный диапазон 0,50-0,90 мкм),
• оптико-электронный комплекс среднего разрешения (разрешение – до 20,5 м, полоса захвата – 150 км, полоса обзора – 2100 км, спектральный диапазон 0,45-2,35 мкм),
• видеоспектрометр (разрешение – до 22,5 м, полоса захвата – 22,5 км, полоса обзора – 375 км, спектральный диапазон 0,40-2,50 мкм, спектральное разрешение – 8 нм),
• высокоскоростная радиолиния (скорость передачи информации на наземные пункты приема и обработки информации – до 320 Мбит/с, диапазон частот передачи – 8200 МГц).

В состав бортового комплекса управления входят следующие системы:

• бортовая цифровая вычислительная машина,
• командно-измерительная система,
• система управления движением относительно центра масс КА,
• бортовое синхронизирующее координатно-временное устройство,
• система спутниковой навигации на базе бортового синхронизирующего координатно-временного устройства (используются единая космическая навигационная система “ГЛОНАСС” и (или) GPS),
• система трансляции команд и распределения питания.

Бортовой энергетический комплекс КА “Ресурс” включает систему электропитания, комплексную двигательную установку и систему терморегулирования.

Система электропитания строится на основе солнечной электрической установки с применением солнечных и аккумуляторных батарей. Ориентация солнечных батарей на Солнце осуществляется за счет разворота корпуса КА. Потребная площадь солнечных батарей была определена, исходя из среднесуточного энергопотребления целевой и обеспечивающей аппаратуры, на основании исследований, проведенных для систем энергопитания малогабаритных космических аппаратов. В расчетах также учтена деградация фотопреобразователей в течение всего срока активного существования КА.

Комплексная двигательная установка представляет собой многодвигательную установку многократного включения на базе жидкостных реактивных двигателей малой тяги (ЖРД МТ), которые работают на широко используемой на современных КА самовоспламеняющейся композиции “гептил + амилин” (массовое соотношение компонентов – 1,85). Запас топлива двигательной установки составляет 130 кг.

Система терморегулирования выполнена с применением термостабилизированных панелей. Для поддержания температуры мест установки аппаратуры в заданных пределах в термостабилизированные панели вклеены тепловые трубы и электрические нагреватели. Для компенсации возможных метеоритных пробоев они устанавливаются попарно.

Конструктивно-компоновочная схема КА “Ресурс” построена по тандемной схеме, предусматривающей последовательное соединение функционально отличных друг от друга отсеков. Она включает в свой состав:

• отсек бортовых обеспечивающих систем, функции которого выполняет универсальная космическая платформа (УКП);
• отсек полезной нагрузки (отсек целевой аппаратуры).

Конструкция УКП выполнена в виде силовой пространственной рамы, изготавливаемой из алюминиевых профилей сваркой. Конструкция отсека полезной нагрузки выполнена в виде силовой пространственной фермы, собираемой из углепластиковых стержней, соединяемых между собой металлическими фитингами.

Размещение бортовой аппаратуры КА предусматривает установку приборов систем, выполненных преимущественно в виде моноблоков. Приборы и агрегаты устанавливаются, исходя из логики их взаимодействия, минимизации длины связывающих коммуникаций, обеспечения комфортных тепловых условий и ряда других проектно-конструкторских условий и ограничений.

В конструкции КА используются традиционные, широко применяемые материалы: сплавы на основе алюминия (АМг6, Д16АТ), углепласты, эпоксидный клей, теплоизоляционные материалы (экранно-вакуумная теплоизоляция).

Отсеки КА являются негерметичными, что упрощает решение вопросов по установке как чувствительных элементов системы управления движением, так и аппаратуры в целом с заданными точностями, поскольку в данном случае исключается один из существенных факторов, влияющих на точность установки, – деформация конструкции от внутреннего давления гермоотсека.

Выведение КА “Ресурс” на орбиту выведения осуществляется одиночным запуском ракеты-носителя (РН) “Рокот” или запуском в составе космического комплекса (КА “Ресурс” и два КА “Метеор”) с помощью РН “Союз-2”.