Створення та дослідження характеристик університетського наносупутника формату CubeSat для дистанційних спостережень Землі

Робота присвячена створенню наносупутника (НС) формату Cubesat, 3U шляхом розробки, моделювання та дослідження ефективних службових підсистем до забезпечення корисного навантаження - оптико-електронного сканера зі здатністю зйомки в діапазоні до 30 м при функціонуванні його на орбіті при висоті до 700 км.

Вищевказані роботи виконуються силами студентів, магістрантів, аспірантів та наукових співробітників наступних факультетів: ТЕФ, РТФ, ФЕЛ, ФЕА, ПБФ та ММІ, а також залучити спеціалістів ДКБ „Південне” (м. Дніпропетровськ) у якості консультантів.

В рамках роботи проведено: розробку конструкції наносупутника з використанням стільниково-панельних теплозахисних екранів, терморегулюючих покриттів та мінітеплової труби з метою повного виключення витрат енергії на забезпечення оптимального теплового режиму роботи обладнання супутника; розробку корисного навантаження - оптико- електронного сканера; розробку підсистеми радіозв’язку з високошвидкісним каналом (до 800 Кб/с) «Борт-Земля» та проведення експериментальних наземних випробувань.
В роботі вирішуються ряд прикладних теоретичних задач, які стосуються розробки перспективного класу космічних оптико-електронних систем (ОЕС) дистанційного зондування Землі (ДЗЗ) видимого діапазону спектру. В рамках роботи виконано обґрунтування складу підсистеми радіозв’язку наносупутника з високошвидкісним каналом ( до 800 Кб/с) «Борт-Земля», розробка принципу її побудови, а також розробка програмного забезпечення. Створені фізико-технічні основи роботи та запропоновані нові конструктивно-технологічні рішення виготовлення сонячних батарей з кремнієвими фотоприймачами. Розроблені та апробовані фізико-технічні основи технологій з використанням нанокристалічного кремнію, з метою підвищення експлуатаційних характеристик фото приймачів та покращення радіаційної їх стійкості.

Тематика роботи на сьогоднішній день є актуальною у світі та направлена на використання наносупутників формату Cubesat для дистанційного дослідження Землі та її атмосфери. В роботі отримана точність позиціонування на орбіті до 5 м та зйомки поверхні Землі зі здатністю до 30 м при масі наносупутника до 5 кг, що відповідає рівню світових аналогів.

Об’єкт дослідження і розробки - наносупутник (далі по тексту НС) формату 3 U CubeSat, в тому числі конструкція остова та каркаса сонячних батарей, оптико електронний сканер, процес формування інформації в космічній телевізійній камері, високошвидкісний радіоканал та приймач сигналів від міжнародних супутникових систем навігації.

Предмет дослідження і розробки є:
- методи та способи мінімізації масо-габаритних параметрів конструкцій наносупутників, методи оптимізації формування вихідних даних для циклограм роботи систем НС з урахуванням обмежень по енергії для кожної з підсистем електронної платформи та засоби для максимізації запасу енергії наносупутника, що дозволить збільшити ресурс функціонування його на орбіті,
- схемотехнічні та конструктивні рішення бортової телевізійної камери для забезпечення заданого просторового та енергетичного розділення,
- схемні рішення оптичних систем сканера та бортового приймального-передавача каналу радіозв'язку,
- підсистема навігації для НС на навколоземній орбіті з приймачем GPS/ГЛОНАСС, підсистема орієнтації НС,
- підсистема високошвидкісного зв’язку НС з наземною станцією за форматом обміну даними AX.25 і FSK модуляцією.