Принципы построения и области применения малых космических аппаратов на базе унифицированных космических платформ

В связи с разнообразием задач применения малых космических аппаратов (МКА) — с одной стороны и широким диапазоном аппаратов данного класса, различающихся по массе, мощности и размерам — с другой стороны, актуальным является создание семейства малых унифицированных космических платформ (УКП) на базе современных микроспутниковых технологий.

УКП являются базовыми модулями космических аппаратов, создаваемыми с использованием принципов глубокой унификации бортовых систем на базе современных технических и конструкторско-технологических решений. Использование УКП способствует сокращению номенклатуры разрабатываемых МКА и их бортовых систем, снижению стоимости создания и эксплуатации МКА на их основе, сокращению сроков их разработки. В настоящее время имеется целый ряд космических платформ, удовлетворяющих требованиям различных целевых нагрузок по массогабаритным характеристикам, энергоресурсу, условиям космической эксплуатации, надежности и стоимости [1].

Актуальность исследований, проводимых в рамках проекта, связана с необходимостью создания конкурентоспособных вариантов МКА на базе УКП, предназначенных для обеспечения мониторинга арктических регионов с использованием системы МКА дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ), и разработки технологии управления ими на различных этапах орбитального функционирования.

Основной конструктивной особенностью УКП является модульность, которая обеспечивает высокую технологичность сборки и испытаний космических аппаратов, создаваемых на базе УКП.

Использование УКП имеет ряд существенных преимуществ по сравнению с индивидуально разработанными аппаратами:

• сокращение затрат на проектирование в связи с серийностью производства и возможностью распределения стоимости проектирования платформы между всеми спутниками серии;
• увеличение надежности спутников из-за многократной отработки их систем;
• уменьшение времени производства спутника, кроме того производители УКП гарантируют сроки изготовления.

В проектировании МКА ДЗЗ сочетаются следующие принципы построения УКП:

• применение с минимальными изменениями надежной и хорошо отработанной конструкции и служебных систем;
• широкие возможности варьирования состава, массогабаритных характеристик и энергопотребления целевых приборов;
• выделение значительного ресурса по решению дополнительных научных и коммерческих задач;
• учёт общероссийских и мировых тенденций проектирования КА и внедрение новых достижений в области создания конструкционных материалов, датчиков, технологий, компьютерной техники, программного обеспечения и т. д.;
• отработка в космосе (при очередных запусках КА ДЗЗ) перспективных усовершенствований внутренних блоков и элементов систем космической платформы при сохранении её принципиального состава.

Одним из направлений разработки параметрического ряда УКП для всего спектра задач целевого применения является формирование проектных методов построения малых космических платформ с электроракетной двигательной установкой [2]. Линейка типоразмеров УКП строится на базовых прототипах — УКП для МКА ДЗЗ, связи, отработки космических технологий, проведения научных и прикладных исследований в космическом пространстве [3].

Современная унификация оборудования УКП позволяет создавать на базе одной платформы целый спектр МКА различного назначения [4]. Единый бортовой комплекс, функционально объединяющий в своем составе все бортовые системы, легко адаптируется к требованиям полезной (целевой) нагрузки, устанавливаемой на конкретный МКА. Возникает актуальная проблема выбора типоразмера УКП, оценки эффективности ее использования с учетом необходимой ее модернизации под конкретную полезную нагрузку.

Использование современных технологий при реализации элементов бортовой специальной и обеспечивающей аппаратуры МКА и их унификация позволяют в несколько раз сократить сроки разработки и снизить финансовые расходы на реализацию космических проектов.

К таким проектам следует отнести задачу по мониторингу и прогнозу ледовой обстановки в арктических районах с помощью МКА на базе УКП. МКА, оборудованные малогабаритными системами для мониторинга поверхности Земли, могут быть эффективным и конкурентоспособным средством ДЗЗ для широкого круга потребителей космической информации.

Актуальной проблемой является разработка предпочтительных вариантов построения МКА на базе УКП, а также методического обеспечения проектного анализа схемных решений реализации функционирования МКА ДЗЗ и методов применения технологии управления для широкого спектра орбитальных операций для решения совокупности природохозяйственных задач ДЗЗ в высокоширотных районах Земли (в интересах ледовой разведки и для океанографических и океанологических исследований, высокооперативного мониторинга ледовой обстановки и др.).