Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.
В рамках отработки технологий для подготовки к космическому эксперименту «Пилотаж» был проведен анализ технических решений и задач, которые могут решаться с помощью летающих роботов в условиях пилотируемой станции [1]. К таким задачам относится мониторинг окружающей обстановки, поиск объектов, позиционирование различной полезной нагрузки, в том числе для поддержки деятельности космонавтов при проведении работ на космической станции, а также задачи проведения образовательных занятий. При этом малоразмерный летательный аппарат (летающий робот) рассматривается как вспомогательный аппарат, который может решать свою целевую задачу как под управлением космонавта, находящегося непосредственно на борту станции, так и под управлением с Земли или в автоматическом режиме.
Анализ технических решений, используемых в летающих роботах-спутниках, уже применяющихся на Международной космической станции (МКС) — SPHERES (Synchronized Position, Hold, Engage, and Reorient Experimental Satellite), Astrobee (реализуются NASA), Int-Ball (Internal Ball Camera, реализуется JAXA), CIMON (Crew Interactive MObile CompanioN, реализуется ESA) — позволил выделить основные варианты исполнения систем перемещения и поддержания ориентации, прошедшие испытания в рамках экспериментов на МКС.
В рамках настоящего эскизного проекта создан внешний облик и компоновочная схема устройства для перемещения и ориентации полезной нагрузки, основной особенностью которой было размещение полезной нагрузки в виде фотоаппарата Nikon D5 и использование ультразвуковой систем позиционирования научной аппаратуры СКПФ-УМ, разработанной в рамках выполнения на российском сегменте (РС) МКС космического эксперимента «Визир» [2–4]. Компоновочная схема устройства включает варианты балансировочных систем для различных вариантов полезных нагрузок, отвечающие одновременно требованиям широкого диапазона корректировки центра масс итоговой сборки и минимального собственного веса, при этом применялись цифровые двойники полезных нагрузок и расчетные модели инерциальных характеристик устройства.
Разработана электрическая схема питания всех элементов устройства и проведено эскизное проектирование системы электропитания на базе аккумуляторных батарей, с учетом двух вариантов компоновки: сменный аккумуляторный блок с последующим размещением его на зарядном устройстве и аккумуляторные батареи, размещенные на элементах конструкции устройства без возможности их замены. Важным аспектом работы является расчет технических характеристик винтомоторных групп открытого и импеллерного типа и подбор возможных схем их взаимного расположения с учетом особенностей перемещения в условиях микро гравитации и безопасного использования устройства внутри герметичного отсека РС МКС. В работе проведен анализ существующих винтомоторных групп на базе бесколлекторных и коллекторных двигателей, а также предложен вариант разработки собственных двигателей по заданным характеристикам.
Использование ультразвуковой систем позиционирования научной аппаратуры СКПФ-УМ накладывает ряд ограничений на быстродействие системы и необходимость учета влияния шума от работы импеллеров на ультразвуковые датчики, что требует дополнительных исследований и проведения испытаний, в связи, с чем предложено внедрение резервного блока малоразмерных датчиков ориентации на базе МЭМС-технологий и оптической системы стереозрения.
Настоящий эскизный проект формирует облик разрабатываемого летающего устройства как научной аппаратуры для практической реализации космического эксперимента на РС МКС.
