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/