Революция в космосе – малые космическое аппараты

Космическое пространство когда-то было исключительной территорией правительств и крупных корпораций. За последние 15 лет все начало меняться. Новые компании – стартапы начали предлагать недорогой доступ к космосу. Непрерывное развитие технологий от микропроцессоров до солнечных панелей позволяет инженерам проектировать очень маленькие, при этом очень эффективные спутники. Инновационные космические приложения уже формируют экономику и общества, и это только начало.

NanoAvionics находится на переднем крае революции NewSpace. Компания создает модульные, масштабируемые малые спутниковые платформы для космических новаторов. NanoAvionics также предлагает услуги, которые помогают клиентам быстро перейти от проектирования к орбите. Клиенты получают возможность предоставлять передовые телекоммуникационные услуги, наблюдать за окружающей средой Земли и расширять границы космических технологий.

История небольших спутников в революции NewSpace все еще пишется и может быть новой для многих людей. NanoAvionics предлагает спутники SmallSat 101 в качестве базовой платформы.

Ниже приведены простые ключевые понятия в индустрии малых спутников.

01. Что такое спутник?

02. Каковы размеры спутников?

03. Сколько спутников в космосе?

04. Каковы преимущества малых спутников?

05. Для чего используются спутники?

06. Как проектируются спутники?

07. Сколько стоят CubeSats и SmallSats?

08. Как вы строите спутник?

09. Как вы разрабатываете миссию CubeSat или SmallSat?

10. Как вы управляете миссией CubeSat или SmallSat?

11. Что такое созвездие NanoSatellite/ SmallSatellite?

12. Устойчивое развитие/Космический мусор

ЧТО ТАКОЕ СПУТНИК?

Вообще говоря, спутник — это любой небольшой объект, вращающийся вокруг более крупного объекта в космосе. В повседневном использовании слово "спутник" относится к искусственным объектам, выведенным на орбиту вокруг Земли или других миров Солнечной системы.

Орбита спутника — это баланс между его скоростью и гравитационным притяжением планеты. Спутники с низкой орбитой вращаются вокруг Земли несколько раз в день. Геостационарный спутник, кажется, парит в небе, потому что его орбита занимает те же 24 часа, что и вращение Земли.

СПУТНИКОВАЯ ПЛАТФОРМА NANOAVIONICS MP42 ДЕЛАЕТ СЕЛФИ-ВИДЕО В КОСМОСЕ

КАКОВЫ РАЗМЕРЫ СПУТНИКОВ?

Традиционно спутники должны были быть довольно большими. Например, геостационарные спутники могут иметь массу в шесть тонн и размах солнечных панелей 48 метров. Только самые мощные ракеты могут запускать такие спутники на свои высокие орбиты.

Однако за последние несколько десятилетий технологические тенденции, такие как уменьшение размеров микропроцессоров, более эффективные солнечные панели и снижение затрат на запуск, привели к созданию малых спутников. Более доступные для строительства, запуска и эксплуатации, SmallSats стали наиболее распространенными спутниками на орбите.

СКОЛЬКО СПУТНИКОВ В КОСМОСЕ?

По оценкам Союза обеспокоенных ученых (Union of Concerned Scientists), по состоянию на конец 2021 года на Земле было 4550 активных спутников. Большинство из этих спутников не являются государственными метеорологическими спутником или крупными спутниками связи. Подавляющее большинство - семь из каждых десяти — это SmallSats.

Различные национальные космические агентства управляют некоторыми из малых космических аппаратов SmallSats. Многие из них спроектированы и построены университетами, некоммерческими организациями и даже школьниками. Тем не менее, подавляющее большинство из них являются коммерческими SmallSats.

Рост количества малых спутников обусловлен многими уникальными преимуществами, которые они предлагают для науки, бизнеса и общества.

КАКОВЫ ПРЕИМУЩЕСТВА НЕБОЛЬШИХ СПУТНИКОВ?

От GPS до междугородних телефонных звонков, спутники играют важную роль в нашей повседневной жизни. Раньше эти спутники были дорогими многотонными гигантами. Больше нет. Всего за несколько десятилетий количество небольших спутников, запускаемых каждый год, выросло с единиц до тысяч. Миниатюризация спутниковых технологий привела к этому экспоненциальному росту, создав новые преимущества для космических проектов:

Эти преимущества будут продолжать стимулировать внедрение малых спутников в течение следующего десятилетия. По мере того, как датчики, двигательные и другие спутниковые системы становятся все меньше и более производительными, небольшие спутники создадут новые возможности в образовании, торговле, правительстве и науке.

ДЛЯ ЧЕГО ИСПОЛЬЗУЮТСЯ СПУТНИКИ?

Большие или маленькие спутники предоставляют множество различных услуг здесь, на Земле. Эти космические приложения делятся на четыре общие категории:

Несмотря на множество различных целей, спутники имеют много общего.

КАК ПРОЕКТИРУЮТСЯ СПУТНИКИ?

После оценки требований миссии можно приступить к проектированию спутниковой архитектуры. Разработчики космических аппаратов используют аналогичные подсистемы для создания спутников всех размеров:

СКОЛЬКО СТОЯТ КУБСАТЫ И МАЛЫЕ КОСМИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ (SMALLSATS)?

Малые космические аппараты намного доступнее, чем большие спутники. Простые проекты могут стоить тысячи евро, в то время как сложные миссии могут стоить миллионы. Эти четыре компонента влияют на стоимость проекта SmallSat:

ЗАПУСК РАКЕТЫ FALCON 9. ИЗОБРАЖЕНИЕ ПРЕДОСТАВЛЕНО: UNSPLASH.

КАК ПОСТРОИТЬ СПУТНИК?

Большие спутники — это сложные проекты, которые требуют сотен или даже тысяч технических экспертов. Высокоспециализированные компоненты категории Space, которые они используют, предназначены для выживания в течение десятилетий в космической среде. Строительство одного из этих спутников может занять годы проектирования, сборки и тестирования, прежде чем он достигнет стартовой площадки. Но когда на карту поставлено полмиллиарда евро или более, время не имеет значения для миссии.

СБОРКА ПЛАТФОРМЫ 16U В ЧИСТОЙ КОМНАТЕ NANOAVIONICS.

SmallSats, с другой стороны, заменяют эту модель на заказ методами массового производства. Такие производители, как NanoAvionics, используют стандартизированные конструкции, называемые спутниковыми платформами, которые поддерживают множество различных полезных нагрузок клиентов. В результате эффект масштаба снижает затраты для новых космических компаний и быстрее выводит их услуги на рынок.

КАК РАЗРАБАТЫВАЮТСЯ МИССИИ ДЛЯ CUBESAT ИЛИ SMALLSAT?

Первый шаг в разработке миссии SmallSat обманчиво прост: что вы хотите, чтобы спутник сделал?

Ответ на этот вопрос не только определяет подсистемы, которые понадобятся спутнику. Это также требует балансировки конкурирующих приоритетов, включая возможности полета, производительность космических аппаратов и стоимость полета. Но аппаратное обеспечение — это только одна часть миссии, которую следует учитывать. Другие вопросы, которые вы должны задать, включают в себя:

• Как вы обеспечите стандарты качества спутников?
• Как вы будете управлять спутником с Земли?
• Как вы будете получать данные о миссии?
• Как вы будете соблюдать правила и законы?
• Как вы не выводить спутник с орбиты?

СПУТНИК MP42 В ПРОИЗВОДСТВЕ В ЧИСТОЙ КАБИНЕТЕ NANOAVIONICS.

КАК УПРАВЛЯТь МИССИЕЙ CUBESAT ИЛИ SMALLSAT?

КАК ТОЛЬКО СПУТНИКИ ВЫХОДЯТ НА ОРБИТУ, КОМАНДА МИССИИ ДОЛЖНА ВЫПОЛНЯТЬ ТАКИЕ ЗАДАЧИ, КАК:

• Мониторинг производительности спутниковой системы.
• Управление спутниками для изменения местоположения или траектории.
• Мониторинг состояния полезной нагрузки.
• Управление полезной нагрузкой для выполнения задач миссии.

НЕКОТОРЫЕ СТРАТЕГИИ, КОТОРЫЕ ДОЛЖНЫ РАЗРАБОТАТЬ ПЛАНИРОВЩИКИ МИССИЙ, ВКЛЮЧАЮТ В СЕБЯ:

• Связь - Должна ли миссия ждать, пока спутники пройдут над головой, или получить доступ к глобальным сетям наземных станций для более непрерывного обмена?
• Управление данными - Должны ли телеметрия космических аппаратов и данные о полезной нагрузке храниться локально или в облаке?
• Осведомленность о космической ситуации - Как миссия должна контролировать и реагировать на риски столкновения или космическую погоду?
• Кибербезопасность - Какие политики и системы необходимы для защиты ИТ-систем на земле и спутников на орбите?

ЦЕНТР УПРАВЛЕНИЯ МИССИЕЙ NanoAvionics.

NanoAvionics и другие компании предоставляют эти возможности в качестве услуги. Новые космические операторы могут сосредоточиться на своих основных миссиях, получая при этом пользу от проверенной инфраструктуры.

ЧТО ТАКОЕ ГРУППИРОВКА НАНОСПУТНИКОВ/МАЛЫХ СПУТНИКОВ?

Традиционные спутниковые операторы полагаются на несколько десятков спутников на высоких орбитах для предоставления услуг геопозиционирования, связи и других глобальных услуг. Новые компании используют сотни или тысячи небольших спутников на низких орбитах. Хотя каждый спутник охватывает гораздо меньшую площадь, количество спутников в этих группировках обеспечивает глобальный охват.

Некоторые инновационные спутниковые группировки, которые находятся в стадии разработки, включают в себя:

OQ Technology создает глобальную спутниковую группировку, предназначенную для связи 5G "Интернет вещей", которая может обеспечить связь в любом месте, особенно в отдаленных и сельских районах.

Группировка спутников Sen EarthTV будет транслировать видео Земли сверхвысокой четкости из космоса, доступное в приложении.

Aurora Insight использует спутники для картирования сетевой активности по всему миру и предоставления полезной информации сетевым провайдерам.

Экономика созвездий SmallSat позволяет этим компаниям недорого запускать и заменять спутники каждые несколько лет, используя новые технологии для улучшения их обслуживания.

УСТОЙЧИВОСТЬ / КОСМИЧЕСКАЯ МУСОР

Устойчивое развитие вызывает такую же озабоченность в космосе, как и на Земле. Космический мусор, обломки, оставленные космической деятельностью человека, могут сделать некоторые орбиты непригодными для использования. Чтобы сохранить околоземную орбиту чистой для будущих применений, применяются принципы:

• Избегать столкновений с другими спутниками.
• Избегать воздействий с существующим мусором.
• Избегать превращения в обломки при свержении орбиты.

Несмотря на их количество, небольшие спутники, такие как NanoAvionics, не остаются на орбите в течение столетий после завершения миссии. Атмосферное сопротивление на их низких орбитах естественным образом тянет их вниз на Землю, поэтому небольшие спутники с меньшей вероятностью станут космическим мусором.

Другие аспекты космической устойчивости включают ответственное использование радиочастотного спектра и принятие экологически чистых «зеленых» двигательных установок для продления срока службы полетов и ответственного вывода с орбиты спутников. Космическое сообщество, как правительство, так и бизнес, усердно работают над разработкой политики, правил и лучших практик для защиты нашего общего наследия в космосе.

СПУТНИКОВЫЙ ПРОТОТИП ДЛЯ СБОРА КОСМИЧЕСКОГО МУСОРА. ИЗОБРАЖЕНИЕ ПРЕДОСТАВЛЕНО: ESA.