Pusat Kontrol Misi MSTU adalah elemen penting dari pendidikan luar angkasa. Dengan bantuannya, dimungkinkan untuk melakukan seluruh rangkaian tugas pengendalian penerbangan pesawat ruang angkasa, melakukan eksperimen ilmiah dan teknologi, dan dengan cepat menganalisis informasi layanan dan data ilmiah. MCC-B dilengkapi dengan fasilitas untuk memproses informasi telemetrik, menyimpannya dan menyediakannya kepada konsumen.
MCC-B didirikan dalam kerangka proyek ilmiah dan pendidikan untuk pembuatan pesawat ruang angkasa kecil "Baumanets" dan "Baumanets-2". Saat ini, pusat tersebut digunakan untuk bekerja dengan konstelasi orbit satelit nano "Yarilo No. 1" dan "Yarilo No. 2", yang dikembangkan oleh mahasiswa, mahasiswa pascasarjana, dan spesialis muda dari Universitas Teknik Negeri Moskow. Bauman. Pada 28 September 2020, satelit nano Yarilo diluncurkan ke orbit Bumi dari kosmodrom Plesetsk.
Desain satelit
Yarilo adalah grup dari 2 satelit nano "Yarilo No. 1" dan "Yarilo No. 2" untuk studi tentang Matahari dan koneksi terestrial matahari. Fitur dari misi ini adalah adanya desain eksperimental yang dapat diterapkan dari jenis "layar surya" pada kendaraan, dengan bantuan yang direncanakan untuk membangun konstelasi dan deorbiting pasif. Proyek ini dibedakan oleh komponen pendidikan yang signifikan - semua pekerjaan desain, pengembangan perangkat dan sistem layanannya, manufaktur, pengembangan eksperimental, integrasi muatan, persiapan peluncuran, manajemen dan pengorganisasian pekerjaan dilakukan oleh siswa, mahasiswa pascasarjana dan spesialis muda - tim University Youth Space Center ... Pengetahuan yang terkumpul, dokumentasi, pengalaman, bagian material digunakan untuk memperkaya program pendidikan.
Tata letak internal pesawat ruang angkasa Yarilo
Muatan pada peralatan pertama adalah spektrofotometer untuk merekam aktivitas matahari (dikembangkan oleh PN Lebedev Physical Institute, RAS).
Detektor memungkinkan pemantauan dalam rentang sinar-X lembut 0,5-15 keV, termasuk pengamatan mikroflare, serta melakukan diagnostik spektral plasma pada objek yang diteliti. Diyakini bahwa kita hidup di atmosfer Matahari, dan aliran angin matahari (plasma matahari yang dikeluarkan dari Matahari) sangat memengaruhi Bumi. Frekuensi dan intensitas semburan matahari tergantung pada siklus 11 tahun aktivitas matahari. Sekarang Matahari telah meninggalkan aktivitas minimum dan mulai berakselerasi. Pada saat Matahari aktif, flare terjadi di atasnya, yang akan dipelajari oleh peralatan. Selama flare, massa plasma terlontar ke luar angkasa sepanjang radius dari matahari, dan jika Bumi, yang bergerak di orbit, melakukan pelepasan ini, kita mengalami badai geomagnetik.
Plasma di medan magnet bumi "ditendang" dan diputar di sepanjang garis magnet, dan akibatnya, ia memasuki kutub magnet bumi. Pada titik ini, kegagalan komunikasi dan jaringan listrik dapat terjadi, atau, misalnya, pilot yang terbang di atas Kutub Utara akan menerima dosis radiasi. Memprediksi wabah tersebut merupakan tantangan utama bagi para ilmuwan. Dalam 8 menit, kuanta sinar-X yang dikeluarkan mencapai Bumi dengan kecepatan cahaya sehingga dapat direkam dengan perangkat khusus di orbit. Trazient itu sendiri (ejeksi plasma) mencapai Bumi dalam satu atau dua hari, terbang jauh lebih lambat (dengan kecepatan sekitar 1000 km / s), yang memungkinkan Anda untuk mengambil tindakan yang diperlukan sebelumnya.
Muatan peralatan kedua adalah detektor radiasi gamma dan partikel bermuatan (DeKoR adalah pengembangan dari D.V. Skobeltsyn Research Institute of Nuclear Physics, Lomonosov Moscow State University). Tugas perangkat ini adalah mempelajari variasi cepat fluks elektron di celah antara sabuk radiasi, serta mempelajari dinamika fluks partikel dan radiasi gamma dalam orbit rendah, bergantung pada kondisi geomagnetik dalam kisaran 0,1-2 MeV. . Ini memungkinkan Anda untuk mempelajari radiasi kosmik, yang secara negatif mempengaruhi organisme makhluk hidup dan teknologi, dan menciptakan penghalang untuk misi luar angkasa yang jauh.
Tata letak eksternal kendaraan
Parus-MGTU
Selain muatan untuk penelitian cuaca luar angkasa, satelit dilengkapi dengan layar surya tipe putar dua bilah, yang desainnya sedang diuji pada ISS "Parus-MSTU". Diketahui bahwa sinar matahari dapat mendorong dan mempercepat objek di luar angkasa, yang dengan jelas ditunjukkan pada model sederhana yang disajikan di MCC.
Oleh karena itu, siswa merancang layar surya - perangkat penggerak yang beroperasi pada pengaruh tekanan radiasi elektromagnetik matahari. Ini memungkinkan Anda untuk melakukan penerbangan interorbital dan bahkan antarplanet tanpa menghabiskan fluida kerja (bahan bakar).
Layar surya, yang dikembangkan dalam proyek ini, adalah struktur film tipis tanpa bingkai, yang kekakuannya dijamin dengan memutar layar di sekitar sumbu simetri. Konsep layar surya putar dua bilah telah diajukan, yang memiliki sejumlah keunggulan dibandingkan jenis layar surya lainnya - kesederhanaan, kemampuan melipat layar, dll
. Model satelit dengan layar surya berbilah dua
Tempat melakukan satelit terbang dan yang terdiri dari
perangkat Yarilo berada di orbit Bumi rendah km dengan kemiringan 97,6 derajat. Perkiraan masa pakai pesawat ruang angkasa kecil ini adalah 1 tahun - ini sekitar 1.500 putaran mengelilingi bumi.
Memuat perangkat ke dalam wadah peluncuran
Agar kendaraan dapat menentukan lokasinya dengan benar dan bernavigasi di ruang angkasa, dua unit sensor on-board yang unik berfungsi, yang meliputi magnetometer, akselerometer, dan sensor matahari rakitannya sendiri berdasarkan fotodioda empat titik FD-20K. Selain itu, ada penerima GLONASS di panel luar perangkat, yang memungkinkan penentuan koordinat dan kecepatan pesawat ruang angkasa dengan akurasi tinggi. Selain itu, di setiap tepi luar terdapat sensor cahaya, yang juga dapat digunakan untuk menentukan orientasi, tetapi kurang akurat.
Masalah teknis penting lainnya adalah orientasi peralatan dengan spektrofotometer ke Matahari. Untuk implementasinya, piramida empat motor roda gila dipasang di atas peralatan, yang memungkinkan membangun orientasi tiga sumbu, dan kumparan magnet yang terletak di masing-masing permukaan peralatan, yang memungkinkan mereka membentuk medan magnet dengan berbagai konfigurasi . Sistem orientasi magnetis bersifat uniaksial, dibangun dengan prinsip menciptakan momen mekanis kontrol karena interaksi medan magnet yang diciptakan oleh kumparan dan medan magnet bumi. Algoritma kontrol membentuk urutan menghidupkan dan mematikan kumparan magnet. Selain orientasi ke Matahari, kontrol memungkinkan peralatan diputar di sekitar porosnya (diperlukan agar pita "Layar" direntangkan selama penyebaran) dan untuk memadamkan kecepatan sudut besar peralatan,misalnya, jika perangkat berputar, terbang keluar dari wadah peluncuran (mode - redaman). Pengoperasian sistem orientasi dilakukan dengan menggantung peralatan pada tali.
Semua tugas ini membutuhkan energi yang besar. Ada dua baterai penyimpanan di pesawat ruang angkasa kecil itu, yang diisi ulang secara teratur menggunakan fotosel surya yang terletak di tepi luar. Ini terjadi ketika pesawat ruang angkasa berada di sisi orbit yang diterangi. Ngomong-ngomong, orang-orang itu juga mengembangkan teknologi untuk instalasi mereka sendiri. Listrik disuplai ke sistem konsumen melalui rel daya 3,3 dan 5 V.
"Otak" peralatan terletak di komputer pusat terpasang, yang mengontrol semua perangkat subsistem peralatan sesuai dengan urutan penerbangan. Komputer on-board tahan terhadap satu kegagalan permanen yang tidak dapat diubah, oleh karena itu, untuk perangkat, skema dengan redundansi yang dibongkar dari dua semi-set kalkulator identik dipilih. Kalkulator ini didasarkan pada mikrokontroler STM32F205 yang diproduksi oleh STMicroelectronics.
Diagram fungsional perangkat yang disederhanakan
Salah satu pertanyaan paling umum yang diajukan oleh tim pengembangan: apakah Anda memiliki kamera untuk mendapatkan gambar Bumi yang indah? Ada kamera di satelit, sebanyak dua, tetapi mereka dibutuhkan untuk menangkap proses penyebaran layar surya.
Pengembangan algoritma untuk pengoperasian mesin flywheel
Juga, jika Anda melihat lebih dekat pada foto perangkat, Anda akan melihat bahwa itu adalah dua warna. Di bagian orbit yang diterangi, pesawat ruang angkasa melihat matahari dengan sisi putih, yang memantulkan cahaya, dan sisi hitam memancarkan panas secara intens, sehingga satelit tidak terlalu panas. Di bagian bayangan orbit, di mana suhu peralatan perlu dinaikkan, sisi gelap menyerap lebih banyak energi, dan bagian putih mengeluarkan lebih sedikit panas. Selain itu, untuk beberapa perangkat yang mengeluarkan banyak panas, spesialis dari Skolkovo Institute dan ILMiT, menggunakan pencetakan 3D, membuat rumah termostatik dengan pipa panas terintegrasi dari paduan bubuk aluminium yang sangat konduktif. Dan beberapa bagian lambung pesawat ruang angkasa kecil, seperti penutup baterai dan lambung modul layar, dibuat dengan sintering laser selektif.
Lambung modul layar
Transportasi dan pengujian
Satelit diangkut ke kosmodrom dalam wadah busa khusus tahan guncangan. Namun, sebelum perangkat menjalani siklus penuh uji vakum mekanis dan termal. Mereka tunduk pada persyaratan ketat untuk ketahanan terhadap getaran, guncangan dan beban kuasi-statis selama persiapan dan peluncurannya sebagai bagian dari kendaraan peluncur atau tahap atas sebagai muatan terkait. Mereka dimuat hingga 10 g.
Tes vibrasi
Suhu kendaraan yang sedang terbang dapat berfluktuasi dalam kisaran dari "plus" yang dalam hingga "minus" yang dalam karena perubahan tajam dalam rezim termal selama transisi dari bagian yang diterangi ke bagian bayangan dari orbit, dan kembali. Kisaran suhu yang diasumsikan untuk papan internal adalah dari -30 hingga +60 ° , untuk panel eksternal - dari -70 hingga +80 ° .
Tes vakum termal
Operasi di orbit
Saat satelit terbang, semua telemetri dan informasi berguna yang diterima disimpan dalam memorinya (FRAM). Dari sana, informasi sampai ke Bumi berkat antena pemancar dan penerima pada perangkat (dua antena spiral dari jangkauan VHF digunakan di Yarilo) dan antena tanah, yang terletak tepat di atap gedung Gedung Mesin Khusus. Ketika satelit terbang di atas Moskow di zona visibilitas radio, antena menerima sinyal darinya. Komunikasi dengan satelit dapat dipertahankan selama lima menit jika jalur satelit melewati tepat di atas Moskow, atau sekitar satu menit jika zona hanya "menyentuh" kota.
Pola radiasi antena pada kendaraan Yarilo
Semua informasi target yang diperlukan yang dikumpulkan dari sensor dikirim dari satelit ke bumi selama periode waktu ini: posisi dan orientasi, kecepatan sudut, suhu, status penyimpanan baterai, dan baterai surya. Perintah ditransmisikan dari Bumi ke satelit, yang harus dilakukan oleh satelit: memutar, mengeluarkan informasi telemetri tertentu, membuka layar, dll.
Dalam proyek ini MSTU adalah pelaksana dan menerima informasi yang diperlukan dari satelitnya sendiri Yarilo-1 dan Yarilo-2 ... Dan proses selanjutnya untuk mempelajari dan menganalisis data berlangsung di laboratorium khusus lainnya dan Pusat Universitas Negeri Moskow dan FIAN, serta di Roshydromet.
Selain itu, satelit merupakan basis eksperimental untuk mengembangkan teknologi baru: teknologi layar surya, sistem layanan individu, dan secara umum, untuk menguji platform satelit nano kami sendiri.
Selain pekerjaan yang terkait dengan MCC, Youth Space Center memiliki banyak proyek menarik lainnya. Diantaranya adalah kendaraan kecil untuk pengiriman cepat sampel biologis dari ISS, sebuah proyek untuk roket "kecil" yang dapat meluncurkan muatan dalam jumlah kecil, bekerja dengan anak sekolah dan partisipasi dalam berbagai program pertukaran internasional. Di artikel baru, kami akan memberi tahu Anda tentang proyek-proyek lain di Center untuk membuat luar angkasa lebih dekat dengan Anda.