Космические аппараты Ярило
Космические аппараты «Ярило» — группировка из двух наноспутников «Ярило №1» и «Ярило №2» формата Cubesat 1.5U, предназначенных для исследования солнечной активности и радиационной обстановки на низкой околоземной орбите[1]. Особенностью миссии является наличие на аппаратах экспериментальной раскрываемой конструкции типа «Солнечный парус», предназначенной для разведения спутников по орбите и построения группировки[2]. Аппараты были разработаны студентами, аспирантами и молодыми специалистами Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана[3]. Спутники были запущены 28 сентября 2020 года с космодрома Плесецк госкорпорацией «Роскосмос» в рамках программы «УниверСат» в составе кластера малых космических аппаратов (МКА) «УниверСат-2020»[4][5].
Общие сведения
| Ярило | |
|---|---|
| Ярило №1, Ярило №2 | |
| Головной разработчик | Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана |
| Оператор | Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана |
| Задачи |
Ярило №1: Исследование Солнца. Ярило №2: Исследование радиационных поясов Земли, испытание радиационно-стойкого процессора. Общая задача: испытание технологии роторного Солнечного паруса. |
| Стартовая площадка |
 «Плесецк» 43/3 |
| Ракета-носитель |
Союз-2 |
| Запуск | 28 сентября 2020 года, 14:20:00 МСК |
| NSSDCA ID | 2020-068E,2020-068F |
| SCN | 46490,46491 |
| Технические характеристики | |
| Масса | |
| Размеры | 100×100×170 мм |
| Элементы орбиты | |
| Тип орбиты | Низкая околоземная орбита, Солнечно-синхронная орбита |
| Большая полуось | 6934 км |
| Наклонение | 97,7° |
| Период обращения | 95,8 мин |
| Апоцентр | 576,7 км |
| Перицентр | 649,7 км |
Состав аппаратов
Для функционирования КА на орбите в МГТУ им. Баумана были разработаны следующие экспериментальные служебные системы:
- Система энергоснабжения (СЭС) осуществляет питание всех систем КА с использованием солнечных панелей и аккумуляторных батарей. Также контролирует энергопотребление всех узлов КА, предотвращая глубокую разрядку аккумуляторов.
- Бортовая цифровая вычислительная машина (БЦВМ) управляет бортовым комплексом устройств согласно полётному заданию. Также БЦВМ осуществляет информационный обмен с научным оборудованием (полезной нагрузкой) и обеспечивает сбор и обработку данных с датчиков космического аппарата. Схемотехнические решения БЦВМ разработаны с учётом требования устойчивости к одному произвольному необратимому отказу[6].
- Система управления движением (СУДН) производит ориентацию КА на орбите Земли. СУДН состоит из двух подсистем: система ориентации на двигателях маховиках и система ориентации на магнитных катушках. Их комбинирование позволяет решать различные задачи от раскрытия солнечного паруса до наведения КА на Солнце с оптимальным временем исполнения и потреблением энергии. Данные о положении в пространстве система получает от блоков датчиков и навигационного приёмника.
- Система радиосвязи позволяет осуществлять полудуплексный радиообмен между КА и наземным комплексом управления, а также связь между первым и вторым аппаратами. Частотный диапазон 430 – 440 МГц. Инженерные решения системы включают в себя резервирования приёмо-передатчика, что увеличивает устойчивость к отказу.
- Модуль солнечного паруса предназначен для построения спутниковой группировки.
В качестве полезной нагрузки на борту МКА «Ярило №1» установлен рентгеновский спектрофотометр, разработанный в Физическом институте им. П.Н. Лебедева РАН. Главной полезной нагрузкой МКА «Ярило №2» является детектор космической радиации «ДеКоР», разработанный в НИИ ядерной физики имени Д. В. Скобельцына МГУ. Попутной полезной нагрузкой является радиационно-стойкая бортовая цифровая вычислительная машина ФИАН.
Задачи спутников
На космических аппаратах «Ярило» будут проведены летные испытания экспериментальных систем энергоснабжения, радиосвязи, ориентации и стабилизации, созданных студентами МГТУ им. Н.Э. Баумана.
Задачей аппарата является непрерывная регистрация мягкого рентгеновского излучения Солнца в диапазоне 0,5 – 15 КэВ с помощью спектрофотометра на основе VITUS KETEK SDD VITUS H7 разработки Физического института им. П.Н. Лебедева РАН [7]. Этот прибор позволяет с высокой частотой регистрировать солнечную активность, обусловленную процессами вспышечного энерговыделения, во многом определяющими состояние межпланетной среды и космической погоды[8].
Главной задачей аппарата Ярило №2 является исследование быстрых вариаций потоков электронов в зоне зазора между радиационными поясами, а также изучение динамики потоков частиц и гамма-излучения на низких орбитах в зависимости от геомагнитных условий в диапазоне 0,1-2 МэВ. Прибором, регистрирующим потоки заряженных частиц, является детектор «ДеКоР» разработки НИИЯФ МГУ[9]. Второстепенной задачей спутника является испытание радиационно-стойкой бортовой цифровой вычислительной машины ФИАН.
В рамках проекта поставлена задача отработки построения группировки аппаратов с использованием роторного солнечного паруса. Принцип создания группировки заключается в поочередном раскрытии и закрытии лент паруса для контролируемого снижения орбиты спутников за счет аэродинамического сопротивления с последующим появлением фазового рассогласования[10]. Для решения поставленной задачи в МГТУ им. Н.Э. Баумана был разработан модуль солнечного паруса в рамках космического эксперимента на борту МКС по отработке технологии развёртывания паруса с борта наноспутника «Парус-МГТУ»[11]. Модуль представляет из себя небольшую конструкцию из двух катушек с солнечным парусом, двух электродвигателей и микроконтроллера, отвечающего за функционирование модуля[12]. После разведения аппаратов предполагается проверка радиосвязи между двумя аппаратами, обмен научными данными.
После окончания срока активного существования оба аппарата будут пассивно сведены с орбиты с использованием солнечного паруса[13].
Запуск
Галерея
Примечания
