EQUISat
 Логотип миссии | |
| Тип миссии | Образование |
|---|---|
| ИДЕНТИФИКАТОР КОСПЭРЭ | 1998-067ПА |
| САТКАТ нет. | 43552  |
| Веб-сайт | www |
| Продолжительность миссии | запланировано 3–6 месяцев |
| Свойства космического корабля | |
| Тип космического корабля | 1U КубСат |
| Производитель | Космическая инженерия Университета Брауна |
| Сухая масса | 1,3 кг (2,9 фунта) |
| Размеры | куб 10 см |
EQUISat высотой 1U (один блок), представлял собой CubeSat спроектированный и построенный компанией Brown Space Engineering (ранее Brown CubeSat Team), группой студентов бакалавриата Брауна Университета Инженерной школы . Миссия EQUISat заключалась в тестировании технологии аккумуляторов, которая никогда не летала в космосе и питала маяк , предназначенный для наблюдения с Земли. [1] [2]
Спутник сошел с орбиты 26 декабря 2020 года. [3]
Миссия
[ редактировать ]Основная миссия EQUISat заключалась в том, чтобы доказать доступность космоса для масс посредством демонстрации недорогого DIY CubeSat и образовательной деятельности. [4]
Для выполнения основной задачи компания Brown Space Engineering поддерживает EQUISat как недорогой и строго документированный проект с открытым исходным кодом , позволяющий другим копировать подсистемы EQUISat без больших бюджетов или обширного опыта. Общая стоимость деталей для воспроизведения EQUISat составляет около 5000 долларов. Команда Brown Cubesat придерживается философии DIY , направленной на минимизацию затрат, а также использует производственные процессы, которые широко достижимы и доступны для непрофессионалов. [5] Бюджет Brown Space Engineering очень мал по сравнению с другими спутниками CubeSat, и цель состоит в том, чтобы повторить проект стоимостью менее 5000 долларов. [6]
Вторая миссия EQUISat заключалась в проверке жизнеспособности эксплуатации LiFePO.
4 батареи в космосе. [6] ЛиФеПО
4 никогда не летал в космос, но он имеет определенные преимущества перед батареями другого химического состава, например, высокое потребление тока с меньшим риском теплового выхода из строя, чем литий-ионные батареи. [5]
Информационно-пропагандистская деятельность
[ редактировать ]Другой способ повышения доступности космоса для компании Brown Space Engineering — это обучение молодежи конструкции и роли спутников в обществе. Brown Space Engineering сотрудничает со школами и музеями по всей стране для разработки образовательного плана по информированию студентов и широкой общественности об EQUISat и влиянии его и аналогичных спутников на научное развитие общества. После запуска возможность легко находить, слышать и видеть EQUISat в ночном небе стала важным ощутимым компонентом этих информационно-просветительских усилий. Еще одним способом распространения информации является доступность исходного кода EQUISat/файлов САПР в Интернете. [7]
Полезная нагрузка
[ редактировать ]Основной полезной нагрузкой EQUISat была мощная светодиодная матрица, которая при включении выглядела на Земле такой же яркой, как Полярная звезда . [4] Полезная нагрузка использовалась для привлечения жителей Земли, особенно для выполнения основной миссии проекта, которая заключалась в том, чтобы сделать космос более доступным для общественности.
Вторичной полезной нагрузкой был фосфат лития-железа ( LiFePO
4 ) батарейки, питающие светодиоды. Второстепенной миссией EQUISat было проверить жизнеспособность LiFePO.
4 батареи, которые никогда не летали в космос, что делает батареи не просто накопителями энергии, а сами по себе полезной нагрузкой.
Запуск
[ редактировать ]6 февраля 2014 года НАСА объявило, что запустит EQUISat в рамках инициативы запуска CubeSat (CSLI) . [8] EQUISat запущен на борту Международной космической станции (МКС) 21 мая 2018 года. [9] [10] Он был выведен на орбиту с МКС 13 июля 2018 года. [11] EQUISat был выведен на орбиту высотой 400 км и наклонением 52˚. [1]
Подсистемы
[ редактировать ]
Оптический маяк (вспышка)
[ редактировать ]Подсистема вспышки представляла собой оптический маяк, позволяющий находящимся на Земле визуально отслеживать EQUISat после запуска. Маяк представлял собой набор из четырех чрезвычайно ярких светодиодов (около 10 000 люмен каждый), которые мигали в течение 0,1 секунды три раза подряд каждую минуту, когда EQUISat находился в ночном небе. [5] Массив имел видимую звездную величину 3, примерно такую же интенсивность, как у Полярной звезды. Чтобы еще больше увеличить интенсивность света для жителей Земли, вся мощная светодиодная матрица была размещена на одной панели, которая будет направлена в сторону северного полушария Земли с использованием пассивного управления ориентацией.
Радио
[ редактировать ]Приемопередатчик на борту EQUISat передавал сигнал в диапазоне любительской радиосвязи УВЧ 70 см на частоте 435–438 МГц и состоял из зарегистрированного позывного радиомаяка и данных датчиков. Передачи могли принимать радиолюбители, но они также размещались в Интернете, чтобы расширить доступ для широкой публики. Радио также выступало в качестве маяка для отслеживания положения спутника. Основная наземная станция, построенная в сотрудничестве с Клубом радиолюбителей Брауна, была основной точкой связи для EQUISat и могла при необходимости прекратить связь со спутником. [12]
Перед запуском антенна была свернута, поскольку спецификация CubeSat требует, чтобы перед запуском никакие части спутника не могли выступать из боковых поручней более чем на 1 см. Таким образом, была использована система развертывания, состоящая из нейлоновой проволоки, удерживающей антенну в натянутом состоянии. Эта нейлоновая проволока была намотана на нихромовые нити, которые сожгут проволоку через 30 минут после развертывания. Затем антенна вернулась на место.
Контроль отношения
[ редактировать ]EQUISat использовал пассивную магнитную систему управления ориентацией (ACS), которая не требовала использования системы определения ориентации, отвода энергии от моментных катушек или импульсных колес, а также не требовала использования сложных алгоритмов, необходимых для раскачивания и стабилизации спутника. Две пары стержней гистерезиса использовались для передачи крутящего момента спутнику для компенсации кувырка, вызванного запуском с МКС и развертыванием антенны. Эти стержни гистерезиса были способны не только передавать крутящий момент, но и смягчать переходные процессы, возникающие при этом. Это уменьшит кувыркание в течение нескольких дней. ACS также использует постоянный магнит для выравнивания EQUISat по магнитному полю Земли. Это удерживало его направленным к поверхности Земли в северном полушарии. [5]
Электроника
[ редактировать ]Подсистема электроники связала воедино все остальные подсистемы, чтобы спутник мог функционировать должным образом. Подсистема электроники состояла из пяти изготовленных по индивидуальному заказу печатных плат , каждая из которых была физически размещена внутри EQUISat. Пять досок были:
- Панель вспышки : на панели вспышки размещены четыре светодиода, система развертывания антенны, четыре датчика температуры, ИК-датчик и фотодиод.
- Плата светодиодного драйвера : эта плата располагалась непосредственно под панелью вспышки. Он содержал четыре цепи повышающего регулятора, по одной на каждый светодиод. Эти повышающие стабилизаторы потребляют ток 60 А при напряжении 6,6 В от батарей, который затем преобразуется в 36 В и 2,7 А для светодиодов. Он также содержал схему привода системы развертывания антенны.
- Плата батареи : эта плата располагалась между двумя слоями батарей. Он содержит схему, которая выполняет отслеживание точки максимальной мощности для непрерывной оптимизации зарядки аккумулятора в зависимости от выходной мощности солнечной панели. Он также имел элементы управления для управления выходной мощностью батареи и мониторинга ее свойств.
- Панель управления : Панель управления содержала мозг спутника; включая процессор Atmel SAMD21J18A, память и демультиплексоры, которые управляют входящими данными со всех остальных плат. Плата управления также связана с радиостанцией и содержит IMU и магнитометр .
- Плата радиоадаптера : это была более простая плата, обеспечивающая интерфейс между радиостанцией и платой управления.
Электронная подсистема была спроектирована, протестирована и собрана полностью собственными силами, помимо производства печатных плат. Все компоненты были готовы к продаже и их можно было легко приобрести в Интернете. Печатные платы были спроектированы с помощью программного обеспечения CAD для печатных плат, а файлы САПР загружены на GitHub для легкого публичного доступа. [7]
Программное обеспечение
[ редактировать ]Подсистема электроники поддерживалась программным обеспечением, работающим на процессоре. На процессоре работала операционная система реального времени на базе FreeRTOS . Использование операционной системы реального времени является стандартом для небольших встроенных систем и позволяет EQUISat реагировать на события своевременно и детерминированно.
Программное обеспечение отвечало за сбор данных с датчиков, упомянутых в разделе «Подсистема электроники». Затем он обработал данные, прочитав их из своего встроенного АЦП , и соответствующим образом передал данные обратно на Землю, которые были собраны и обработаны сервером Node.js для мониторинга в реальном времени. Программное обеспечение также могло обрабатывать входящие передачи с основной наземной станции.
Космическое излучение обеспечивает возможность немного перевернуться на орбите. Это не создает проблемы, если бит в памяти данных был перевернут, поскольку он был нестабильным, и, таким образом, перезагрузка системы решила эту проблему. Если в памяти программы переворачивается бит, сторожевой таймер запускает перезагрузку системы, при которой память программы перезаписывается копией, хранящейся в радиационно-безопасной MRAM загрузчиком. Этот сторожевой таймер сбрасывался до исходного значения при нормальной работе программы, поэтому запускал перезагрузку только в том случае, если он считался равным нулю из-за поврежденной программы.
Что касается остальных подсистем EQUISat, файлы программного обеспечения доступны онлайн. [7]
Власть
[ редактировать ]Энергосистема включала солнечные панели для выработки электроэнергии в космосе и две аккумуляторные системы для хранения энергии.
Солнечные панели были изготовлены из лома элементов арсенида галлия с использованием хорошо документированного производственного процесса. В результате они стоили в 35 раз дешевле, чем сравнительно мощные стандартные панели. Панели составляли 5 сторон CubeSat и состояли из треугольных усовершенствованных солнечных элементов различной конфигурации и элементов TrisolX. В результате того, что бывший производитель прекратил свою деятельность во время разработки, эти ячейки содержат только верхняя и нижняя панели EQUISat. В трех других панелях использовались элементы TrisolX. 24 ячейки в конфигурации 4С6П, а три боковые панели содержали 20 ячеек в конфигурации 4С5П. Верхняя и нижняя панели были рассчитаны на выходное напряжение 8,76 В при токе 140–170 мА при средней выходной мощности чуть более 1,3 Вт при ярком солнечном свете. Остальные панели выдавали аналогичное напряжение и мощность примерно 0,5–0,7 Вт.
EQUISat содержал два комплекта батарей: один для питания флэш-системы, а другой для питания радиосистемы и микроконтроллеров. Вспышка питалась от батарей A123 System 18650 LiFePO4 в конфигурации 2S2P. Батарейками, которые питали радио и микроконтроллер, были две литий-ионные аккумуляторные батарейки типа «таблетка» LIR2450, подключенные параллельно. EQUISat попеременно переключался между аккумуляторными системами, причем приоритет отдавался в первую очередь батареям LIR2450. [5]
Структура
[ редактировать ]Шасси и другие компоненты были изготовлены собственными силами, чтобы обеспечить максимальную доступность затрат. Шасси было выфрезеровано из цельного блока Al 6061 с использованием трехкоординатного фрезерного станка с ЧПУ , токарного станка и метчиков . Это обеспечило корпус EQUISat и точки крепления всех компонентов. Кроме того, из делрина был выфрезерован блок для надежного размещения шести батарей . Совершенствование производственного процесса было осуществлено с использованием обрабатываемого воска, чтобы сократить отходы материала.
Шасси вместе с другими обработанными компонентами и всей сборкой было спроектировано в программном обеспечении CAD. На основе этих файлов были созданы траектории инструмента ЧПУ и G-код . [5]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б «Предстоящий запуск ElaNa CubeSat» . НАСА. 03 июля 2016 г. Проверено 18 октября 2016 г.
- ^ «Обратный отсчет: приближается дата запуска НАСА студенческого космического проекта» . Университет Брауна . Проверено 30 марта 2017 г.
- ^ «ЭКВИЗАТ» . N2YO.com . 26 декабря 2020 г. Проверено 26 мая 2022 г.
- ^ Перейти обратно: а б «НАСА запустит наноспутник студентов Университета Брауна» . Азбука. 2014 . Проверено 26 апреля 2014 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж «НАСА запустит студенческий наноспутник» . Брауновский университет. 2014 . Проверено 26 апреля 2014 г.
- ^ Перейти обратно: а б «Спутник, созданный студентами Университета Брауна, для запуска на ракете НАСА» . Идите в местный пров. 2014 . Проверено 26 апреля 2014 г.
- ^ Перейти обратно: а б с «Репозиторий EQUISat на GitHub» . Гитхаб . Проверено 30 марта 2017 г.
- ^ «НАСА объявляет пятый раунд кандидатов на космическую миссию CubeSat» . 22 июля 2015 г. Проверено 30 марта 2017 г.
- ^ Дель Санто, ТиДжей (22 мая 2018 г.). «Спутник Made-in-RI теперь в космосе» . ВПРИ . Проверено 26 марта 2018 г.
- ^ Уэллс, Джексон (24 мая 2018 г.). «Запуск студенческого спутника в космос» . Браун Дейли Геральд . Проверено 26 марта 2018 г.
- ^ Хервик III, Эдгар Б. (18 июля 2018 г.). «Студенты Университета Брауна запустили маленький самодельный спутник, который мог бы» . ВГБХ . Проверено 26 марта 2018 г.
- ^ «Команда Brown CubeSat стремится к звездам с помощью микроспутника» . Браун Дейли Геральд. 2014 . Проверено 26 апреля 2014 г.