IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Университетские центры управления полетами студенческих спутников России

В ряде университетов России, осуществляющих подготовку специалистов для аэрокосмической отрасли, созданы студенческие центры управления полетами (ЦУП) космических аппаратов. Основные цели, которые ставят университеты при создании ЦУП: подготовка высококвалифицированных кадров для космической и других отраслей народного хозяйства, решение научно-исследовательских задач, разработка инновационных технологий.

ЦУП СибГАУ 1, до 2016 г. был единственным за Уралом центром, где студенты получают практический опыт управления малыми космическими аппаратами. Кроме того, ЦУП позволяет проводить широкий спектр экспериментов в разных научных дисциплинах, решать исследовательские задачи. Центр является значимым элементом практического обучения студентов, получающих ракетно-космические специальности в вузах.

В Московском авиационном университете (МАИ) создан высокопроизводительный комплекс для потоковых вычислений, обработки и визуализации космической информации 2. ЦУП участвует в проведении экспериментов «МАИ-75», «РадиоСкаф» и «Тень-Маяк», входящих в долгосрочную программу научно-прикладных исследований и экспериментов на борту российского модуля МКС.

Студенты Самарского университета разработали и изготовили наноспутник SamSat-218D, который был запущен в космос 28 апреля 2016 г. в качестве попутного груза с блока выведения «Волга» во время первой пусковой кампании с космодрома Восточный 3.

Спутник является полнофункциональным космическим аппаратом, имеет систему магнитной стабилизации и высокопроизводительный бортовой вычислительный комплекс управления. Бортовые системы спутника, за исключением приёмопередатчика и системы управления энергопитанием, разработаны и изготовлены студентами и аспирантами университета в рамках принятой программы на импортозамещение. В центре управления полетом группировкой спутников "Аист" на экранах мониторов отслеживается реальное местонахождение трех спутников группировки "Аист"4.

Единственный на Дальнем Востоке студенческий центр управления полетами находится в АмГУ 5. Когда амурский наноспутник Cub Sat отправят на орбиту, связь с ним будут держать из этого центра. В те редкие моменты, когда спутник будет появляться над горизонтом, нужно будет успеть установить с ним сеанс связи и получить полезные данные. Скорее всего, сеанс связи будет составлять 10 - 15 минут.

Студенческий ЦУП национального исследовательского Томского политехнического университета

Поводом создания данного подразделения послужил запуск малого космического аппарата в честь 120-летнего юбилея Томского политехнического университета.

Центр управления полетами организован на базе виртуального конструкторского бюро космического приборостроения и размещается на кафедре точного приборостроения института неразрушающего контроля 6. Проект ЦУПа (рис. 1) и его реализацию осуществила группа студентов кафедры точного приборостроения.

В период с октября по декабрь 2015 года была составлена и согласована структура радиостанции и необходимого оборудования, предназначенного для работы центра управления полетами, было закуплено необходимое оборудование, инструменты и расходные материалы. Антенно-поворотное устройство (рис.2) установлено на крыше четвёртого учебного корпуса ТПУ. Оборудование в ЦУПе (рис. 3) позволяет принимать сигналы с МКС, со спутников, в том числе погодных спутников, получать с них телеметрию - информацию о параметрах работы систем спутника. У политехников есть свой позывной - R9HP, где R означает Россию, 9H - Томскую область, P - университет.

Первый сигнал со спутника, произведённого коллегами из Китая, был пойман в декабре 2015 года, что можно считать началом работы ЦУПа.

 

Рис. 1. Структурная схема студенческого ЦУП НИ ТПУ

 

Структура ЦУП

Структурно Центр управления (рис.1) состоит из приемо-передающего устройства, антенно-поворотного устройства и управляющего комплекса, оснащённого программным обеспечением.

В качестве трансивера используется ICOM 910H с выходной мощностью 100Вт и чувствительностью входного сигнала 0,11 мкВ. Данный трансивер предназначен для работы в диапазоне радиолюбительских частот 144 МГц и 430МГц, а также специализирован на работу со спутниками. Антенны представляют собой 5 и 6 секционные направленные антенны типа Yagi. Антенны установлены на поворотном устройстве YAESU G-5500, которое позволяет точно и оперативно позиционировать направление антенн на пролетающие спутники. Трансивер и антенно-поворотное устройство подключены к персональному компьютеру (ПК). Они могут управляться в автоматическом режиме, благодаря программному комплексу. Это позволяет также работать в удаленном режиме через сеть Интернет, что иногда бывает необходимым для работы в нерегламентированное время или для решения проблем, возникающих с оборудование без возможности непосредственного присутствия техника.

 

Рис. 2. Антенно-поворотное устройство

 

 

Рис.2. Студенческий ЦУП НИ Томского политехнического университета

 

При необходимости расширения спектра задач, решаемых ЦУП НИ ТПУ, в комплекс оборудования могут быть добавлены малошумящие усилители (МШУ) на приём сигнала и усилители на 200 Вт на каждый диапазон частот. Это позволит работать через отражение от небесных тел и принимать усиленные сигналы со спутников. Также, для удобной и оперативной работы с наземными службами, как например, Союз томских радиолюбителей, планируется ввести в эксплуатацию дополнительный трансивер со штыревыми антеннами всенаправленного типа для исключения необходимости поворачивать антенно-поворотное устройство в поисках сигнала от других операторов. Также это позволит использовать оборудование в качестве ретранслятора для передачи сигналов со спутников в радиоэфир.

Основные результаты работы ЦУП ТПУ

1. В день празднования 120-летия ТПУ - 11 мая 2016 г. 7, 8 студенты приняли и записали поздравление со спутника «Томск-ТПУ-120», который находился в российском модуле МКС. В 2017 г. российские космонавты планируют вывести его на орбиту Земли.

2. 7 декабря 2016 г. в ЦУПе ТПУ прошел сеанс связи с МКС. На связь вышел капитан российского экипажа Олег Новицкий. Первым капитана поприветствовал Александр Мисуркин, действующий космонавт-испытатель, который в тот день был с визитом в ТПУ. Затем студенты задали Новицкому интересующие их вопросы и получили исчерпывающие ответы. Всего на общение с МКС у политехников было 10 минут - ровно столько позволяло поддерживать связь положение станции.

 

Рис. 3. После сеанса связи с МКС (в центре Александр Мисуркин, действующий космонавт-испытатель)

 

1. 11 декабря 2016 г. студенты ЦУПа ТПУ «ловили» изображения с МКС (рис.4) совместно с Московским авиационным институтом. Эксперимент «Интер-МАИ-75» по передаче фотоизображений, показал высокий интерес международного радиолюбительского сообщества и образовательных учреждений к возможностям данного способа обмена и передачи информации.

Действуий

Рис. 4. Изображения, принятые в ЦУП НИ ТПУ с МКС

 

Результаты работы студентов по проектированию, созданию и эксплуатации ЦУПа НИ ТПУ показали эффективность заложенных в него программ.

Список литературы

1. Виктор Толоконский: "Усиление взаимодействия региональных вузов с базовыми работодателями – важная задача развития Красноярского края" URL: http://www.krskstate.ru/press/news/gubernator/0/news/76679/ (дата обращения 22.02.2017).

2. МАИ-ведущий аэрокосмический университет России. URL: http://www.slideshare.net/gtumai/ss-61243204 (дата обращения 22.02.2017).

3. О полёте первого российского наноспутника формата CUBESAT3U. URL:http://www.ssau.ru/news/12680/(дата обращения 22.02.2017).

4. Людмила Огородова: "Вы делаете нужное дело!"URL: http://www.ssau.ru/news/13636-Lyudmila-Ogorodova-Vy-delaete-nuzhnoe-delo/

5. Наноспутник АмГУ выйдет в космос. URL: http://www.ampravda.ru/2016/04/12/065808.html (дата обращения 22.02.2017).

6. Космонавт Александр Мисуркин встретился с политехниками в студенческом Центре управления полетами. URL: http://vdb.tpu.ru/news/kosmonavt-aleksandr-misurkin-vstretilsya-s-politexnikami-v-studencheskom-czentre-upravleniya-poletami.html (дата обращения 22.02.2017).

7. Виртуальное конструкторское бюро ТПУ. URL: http://vdb.tpu.ru/news/na-mks-gotovyatsya-k-yubileyu-tpu.html (дата обращения 22.02.2017).

8. Принят сигнал спутника "ТОМСК-ТПУ-120". URL: http://vdb.tpu.ru/news/prinyat-signal-sputnika-tomsk-tpu-120.html (дата обращения 22.02.2017).

Код для цитирования: Скопировать