ПРИНЦИПЫ ОТКРЫТОЙ МОДУЛЬНОЙ АРХИТЕКТУРЫ ДЛЯ КОМПОНОВКИ ПЕРСПЕКТИВНЫХ СИСТЕМ МАЛЫХ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ. PRINCIPLES OF OPEN MODULAR ARCHITECTURE FOR PERSPECTIVE SYSTEMS OF SMALL SPACECRAFTS SYSTEMS LAYOUT

© Г.А.Щеглов
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Симпозиум
2019 г.

Аннотация: обсуждаются возможности создания отечественной открытой модульной киберфизической архитектуры малых космических аппаратов, обладающей открытостью обеспечения, открытостью состава модулей, открытостью топологии связей между модулями, открытостью функциональных возможностей системы. Данная архитектура может служить средством решения проблем ускорения и удешевления разработки, изготовления и эксплуатации аппаратов, а также для борьбы с техногенным засорением околоземного пространства

Ключевые слова: малый космический аппарат, конструктивно-компоновочная схема, открытая модульная архитектура.

Abstract: the possibility of creating a russian open modular cyber-physical architecture of small spacecraft with openness of the interfaces, openness of the modules set, openness of the topology of links between modules, openness of the functionality of the system is discussed. This architecture can be used as a solution to the problems of accelerating and cheapening the development, manufacturing and operation and maintenance of vehicles, as well as to avoid the debris in the near-Earth space.

Keywords: small spacecraft, structural layout, open modular architecture.

Индустриальное освоение низкой околоземной орбиты, и связанное с ним резкое увеличение количества малых космических аппаратов (МКА) в системах связи и дистанционного зондирования Земли порождает три важных проблемы:

– необходимость перехода к новым принципам разработки МКА, позволяющим ускорить и удешевить процесс их создания при сохранении высокого уровня надёжности;

– необходимость перехода к новым принципам эксплуатации МКА, позволяющим поддерживать и восстанавливать качество изделия;

– необходимость активизации мероприятий по борьбе с техногенным засорением космического пространства.

Указанные проблемы могут быть решены путём перехода к новым принципам построения МКА на базе киберфизических систем с открытой модульной архитектурой, определяемой:

– открытостью обеспечения системы;

– открытостью состава модулей;

– открытостью топологии связей между модулями;

– открытостью функциональных возможностей системы.

Конкурентные преимущества такой архитектуры заключаются в возможности создавать МКА за счёт интеграции в единую систему независимо отлаженных модулей, сборка которых производится по одинаковым принципам как в наземных условиях, так и в космосе. Открытость номенклатуры модулей, построенных на основе единых стандартов, даёт возможность расширить кооперацию и проводить ускоренную разработку нового МКА путём интеграции различных имеющихся на рынке модулей при минимальном числе вновь разрабатываемых модулей. Открытость и децентрализованность топологии связей между модулями позволяют управлять эксплуатационными характеристиками МКА за счёт замены модулей, без существенного влияния на оставшуюся часть системы. Эффективное масштабирование КА возможно путём включения в работу требуемого числа модулей без необходимости создания значительного резервирования в исходной конструкции. Открытость функциональных возможностей системы позволяет адаптировать МКА к решению новых задач путём реконфигурации модулей. Модульные аппараты с открытой архитектурой смогут существовать на орбите неопределённо продолжительное время, экономя дефицитный орбитальный ресурс, что обеспечивает решение проблемы засорения околоземного пространства. Исследования и разработки в данном направлении активно ведутся в США и странах Европейского союза [1]. В докладе обсуждаются возможности создания отечественной открытой модульной киберфизической архитектуры МКА.

Литература

1. Hill L., Baurnhart D., Fowler E. et al. The Market for Satellite Cellularization: A Historical View of the Impact of the Satlet Morphology on the Space Industry. AIAA SPACE 2013 Conference and Exposition, AIAA SPACE Forum. – AIAA 2013-5486, 11 p.