Исследователи космоса

В предыдущих двух материалах мы говорили про сам спутник-сервер RUVDS и сложности, которые возникали в процессе его создания. Для тех, кто подключился к нам только сейчас, это статьи: Космические системы становятся персональными, а серверы — космическими. Зачем RUVDS свой пико-спутник и Сложности проектирования своего пико-спутника. Или спутник разработать — не блинов напечь.

А сейчас отвлечёмся от создания самого спутника-сервера, и перенесём своё внимание на средства его доставки в космос. Ведь в этом проекте новый не только форм-фактор, но и способ его доставки. Спутники тайнисат, как и кубсаты, запускаются с помощью пусковых контейнеров, но основная идея при создании нового форм-фактора заключалась в том, чтобы уменьшить количество новых разработок, которые бы привели к изменению способа доставки спутников в космос.

Так, пусковой контейнер для спутников формата тайнисат — это по сути, «материнский» космический аппарат форм-фактора кубсат. Получается такая «матрёшка». Кубсаты запускаются с помощью своих пусковых контейнеров, которые уже хорошо распространены на ракетах-носителях, как отечественных, так и иностранных. А уже кубсат несёт на себе пусковой контейнер тайнисат.

Рисунок 1. Концепция запуска кластера тайнисатов на орбиту

В этом проекте разработкой миссии по доставке тайнисатов целиком занимается наш давний партнёр — компания «Стратонавтика». Мы проводили с их помощью запуск «сервера» в стратосферу («Сервер в облаках 2.0. Запускаем сервер в стратосферу»), ну а теперь они помогут нам улететь ещё выше — в космос! Наш спутник полетит на орбиту в составе космического аппарата «СтратоСат ТК-1». О нём мы и поговорим в этот раз.

▍ «СтратоСат ТК-1»

Космический аппарат «СтратоСат ТК-1» готовится к полёту в космос по программе Фонда Содействия Инновациям (Space-π). Космический эксперимент заключается в том, чтобы доставить на орбиту тайнисат, на котором школьники и студенты смогут провести собственные эксперименты. Индустриальным партнёром эксперимента стала наша компания. RUVDS предоставит школьникам-участникам программы Space-π, а также читателям Хабра возможность принять участие в испытаниях сервера. За ходом испытаний смогут наблюдать радиолюбители со всего света. Инструкции о том, как ловить сигнал и расшифровать его, напишем ближе к пуску.

Кроме самой доставки «СтратоСат ТК-1» должен будет заснять момент раскрытия пускового контейнера и «посмотреть» на разделение аппаратов. Во-первых, это нужно для вторичного контроля элементов раскрытия контейнера и расхождения тайнисатов (основной осуществляется контактами разделения). Ну, а во-вторых, это красиво!

Видео с процессом выведения кубсата Phoenix из пускового контейнера с борта МКС. Как пример зрелищных космовидео

Космический аппарат «СтратоСат ТК-1» состоит из спутниковой платформы, разработанной компанией «Геоскан», и самого пускового контейнера. Пусковой контейнер разрабатывается совместно с компанией «Малые Космические Системы». Спутниковая платформа — это уже опытная серия, и первый космический аппарат на базе неё был запущен 09.08.2022 в составе космического аппарата Эдельвейс. Про него мы тоже упоминали, так как подсмотрели у них, где брать солнечные панели (об этом в предыдущей публикации о проекте).

Рисунок 2. КА Геоскан-Эдельвейс. «СтратоСат ТК-1» будет использовать ту же спутниковую платформу

Пусковой контейнер — это совершенно новая разработка, и подходить к его созданию надо точно так же, как к разработке и самого космического аппарата.

▍ Пусковой контейнер тайнисат

Началась разработка с создания концепции пускового контейнера. На этой стадии мы «уторговывали» и размер контейнера, и размер самого тайнисата. И так как нам хотелось сделать пико-спутник максимально возможного размера, доступного для запуска с помощью кубсата, мы отказались от форм-фактора покеткуб, который из-за своей пусковой пластины просто не уместился бы в 1U кубсата, и выбрали размер 5 × 5 × 5 см, то есть ровно 8 тайнисатов на 1U кубсата. Чтобы скомпоновать 8 аппаратов, пришлось максимально задействовать возможности пусковых контейнеров стандарта кубсат. Дело в том, что хотя стандарт CubeSat и приписывает размер спутника в 10 × 10 × 10 см, в пусковом контейнере реально образуются свободные зоны, не занятые элементами конструкции, поэтому поставщики контейнеров допускают некоторые вылеты за стандартный размер. При этом стенки самого контейнера станут частью шасси кубсата-носителя.

Рисунок 3. Ранний прототип пускового контейнера

Мы сделали много разных прототипов контейнера, некоторые из них воплотили в виде моделей, напечатанных на 3D-принтере. И на фото вы видите «победившую» концепцию контейнера. Пришлось отказаться от дополнительных механизмов-толкателей в пользу полезного пространства, ну а функцию толкателей для разделения при этом должны будут играть концевые выключатели на самих тайнисатах, которые также являются первичным датчиком разделения и размыкателем цепи питания тайнисатов на этапе выведения.

Но надо понимать, что печатная 3D-модель нужна именно как концепция, с точки зрения машинной обработки она настолько же точна, как карандашный эскиз перед настоящей живописью. Настоящее устройство, которое должно будет полететь в космос, должно быть точным до «соток», такой точности на бытовом 3D-принтере не добиться. Вообще, очень большой вопрос был в том, а можно ли будет её добиться на фрезерном станке с алюминием. Всё-таки речь идёт о механической сборке с движущимися деталями, а не жёсткой конструкции.

Поэтому помимо «карандашного» наброска в пластике мы изготовили и алюминиевые прототипы. Именно такой макет вы видите на следующем фото, вместе с рамами тайнисатов.

Рисунок 4. Алюминиевый прототип пускового контейнера

Отдельно была проверена вся механика контейнера и устройство пережигания замка

Автономные испытания показали себя хорошо. И теперь всю сборку космического аппарата «СтратоСат ТК-1» вместе с макетом спутника-сервера ждут вибродинамические испытания. Они покажут, сработает ли вся механика в условиях, приближенных к натуральным нагрузкам, которые испытывает ракета. Ну а о самих испытаниях мы расскажем в следующей публикации.

Рисунок 5. Спутник «СтратоСат ТК-1» готов к испытаниям

Источник