ОБСЛУЖИВАЕМАЯ ГРУППИРОВКА МАЛЫХ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ НА ОСНОВЕ ОТКРЫТОЙ МОДУЛЬНОЙ АРХИТЕКТУРЫ. SERVICED CONSTELLATION OF SMALL SPACECRAFT BASED ON OPEN MODULAR ARCHITECTURE

ОБСЛУЖИВАЕМАЯ ГРУППИРОВКА МАЛЫХ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ НА ОСНОВЕ ОТКРЫТОЙ МОДУЛЬНОЙ АРХИТЕКТУРЫ. SERVICED CONSTELLATION OF SMALL SPACECRAFT BASED ON OPEN MODULAR ARCHITECTURE

© Н.Н.Тютюнник
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Симпозиум
2019 г.

Аннотация: на основе открытой модульной архитектуры спроектирована обслуживаемая орбитальная группировка спутников дистанционного зондирования Земли. Рассмотрено общее построение аппарата на базе открытой модульной архитектуры, приведена иерархия переходов от одной разрабатываемой системы к другой. Спроектировано оригинальное андрогинное стыковочное устройство, позволяющее производить процесс стыковки-отстыковки многократно, а также обеспечивающее между модулями несколько интерфейсов: механический, электрический, информационный и тепловой.

Ключевые слова: открытая модульная архитектура, стыковочное устройство, модуль, обслуживаемый космический аппарат, спутниковая группировка.

Abstract: Based on open modular architecture, a serviced orbital constellation of remote sensing satellites (Earth remote sensing) was designed. The general construction of the device on the base of open modular architecture was considered, a hierarchy of transitions from one developed system to another was given. The original androgynous docking device was designed, allowing the docking-undocking process to be carried out many times, as well as providing several interfaces between the modules: mechanical, electrical, informational, and thermal.

Keywords: open modular architecture, docking device, module, serviced spacecraft, satellite constellation.

На данный момент существуют необходимые условия для перехода к новой архитектуре автоматических КА, которая даст возможность их обслуживания, а также множество иных преимуществ [1, 2]. Такая архитектура должна строиться по принципам киберфизических систем и иметь открытую архитектуру. Настоящая работа посвящена построению обслуживаемой группировки спутников ДЗЗ на базе открытой модульной архитектуры. В качестве прототипа рассматривается космический аппарат «Бауманец-3».

Модуль представляет собой функциональный блок простой геометрической формы, выполняющий определенные задачи и обладающий всеми необходимыми интерфейсами для связи с более крупной системой. Благодаря избыточной вычислительной мощности на борту и программному обеспечению с элементами искусственного интеллекта система, собранная из нескольких модулей, «осознаёт» себя, имеет всю необходимую информацию о своём состоянии и способна им управлять, а каждый крупный блок может быть заменён без особых сложностей.

Все модули проектируются по принципу соответствия единой размерной сетке: задаются габариты основного блока, размеры же всех остальных модулей устанавливаются кратными ему. Таким образом достигается сеточная структура и частично решается вопрос о единых стыковочных узлах. Модули объединяются в единую систему – КА посредством специальных стыковочных узлов, содержащих механический, тепловой, электрический, а также информационный интерфейсы. Подобное решение обеспечивает единую электрическую систему КА, взаимозаменяемость модулей, а также упрощает сборку аппарата как на Земле, так и на орбите.

Анализ различных схем реализации модульной архитектуры показывает, что рациональным компоновочным решением является объединение модулей в единый аппарат посредством базового структурного модуля – так называемой «шины». Такая компоновка позволяет проводить наиболее эффективное обслуживание аппарата. В докладе рассматривается оригинальное стыковочное устройство, обеспечивающие между модулями несколько интерфейсов: механический, электрический, информационный и тепловой. Стыковочный агрегат является андрогинным и позволяет производить многократную стыковку-отстыковку модулей манипулятором.

Учитывая преимущества модульной архитектуры, блочные варианты КА могут конкурировать с традиционной компоновкой как вариант проектного решения, однако, переход к подобной архитектуре требует дальнейшего анализа.

Литература

1. NovaWurks Services: Conformal Spacecraft Services. [Электронный ресурс] URL: https://ssd.jpl.nasa.gov/sbdb.cgi?sstr=4

2. iBOSS. [Электронный ресурс] URL: http://www.iboss-satellites.com/iboss/