ФАСТРАК

ФАСТРАК
Имена	ФАСТРАК 1 («Сара-Лили») ; ФАСТРАК 2 («Эмма»)
Тип миссии	Демонстрация технологий ; Любительское радио
Оператор	Техасский университет в Остине
ИДЕНТИФИКАТОР КОСПЭРЭ	2010-062F и 2010-062M
САТКАТ нет.	37227 и 37380
Свойства космического корабля
Производитель	Техасский университет в Остине
Стартовая масса	Всего: 58 кг (127 фунтов)
Начало миссии
Дата запуска	20 ноября 2010, 01:21 UTC
Ракета	Минотавр IV, полет 3
Запуск сайта	Стартовый комплекс Кадьяк
Подрядчик	Орбитальные науки
Конец миссии
Утилизация	Выведен из эксплуатации
Орбитальные параметры
Справочная система	Геоцентрический
Режим	Низкая Земля
Высота перигея	641 км
Высота апогея	652 км
Наклон	72°

Космический корабль Formation Autonomy with Thrust, Relnav, Attitude и Crosslink (или FASTRAC ) — пара наноспутников (соответственно названных Сара-Лили и Эмма ), разработанных и построенных студентами Техасского университета в Остине . Проект является частью программы, спонсируемой Исследовательской лабораторией ВВС (AFRL), цель которой — возглавить разработку доступных космических технологий. Миссия FASTRAC будет специально исследовать технологии, которые облегчают работу нескольких спутников в строю. Эти технологии включают относительную навигацию, перекрестную связь, определение ориентации и тягу. Из-за высокой стоимости подъема массы на орбиту существует сильная инициатива по миниатюризации общего веса космических кораблей. Использование группировок спутников вместо больших одиночных спутников снижает риск единичного отказа и позволяет использовать недорогое оборудование.

В январе 2005 года Техасский университет выиграл университетскую программу Nanosat-3 — конкурс на получение грантов, в котором приняли участие 12 других университетов-участников. ^{[ 4 ]} Победителем конкурса FASTRAC была предоставлена возможность запустить свои спутники в космос. Команда под руководством студентов получила 100 000 долларов США от AFRL на конкурсную часть проекта и еще 100 000 долларов США на этап реализации. FASTRAC - это первая разработанная студентами спутниковая миссия, включающая относительную навигацию на орбите в реальном времени, определение ориентации на орбите в реальном времени с использованием одной GPS-антенны и плазменный микроразрядный двигатель.

FASTRAC был запущен 19 ноября 2010 года на борту ракеты Minotaur IV со стартового комплекса Кадьяк в Кадьяке, Аляска . ^{[ 5 ]} Отделение спутников друг от друга и перекрестная связь были успешно проведены. ^{[ 6 ]}

FASTRAC был разработан в рамках программы наноспутников Университета исследовательской лаборатории ВВС США и занял 32-е место в списке приоритетных экспериментов на космических кораблях Совета по обзору космических экспериментов в 2006 году. Ожидалось, что космический корабль продемонстрирует относительную навигацию и микрозаряд системы Глобального позиционирования. производительность подруливающего устройства.

Операции

Основная последовательность миссии состоит из шести отдельных этапов: запуск, отделение ракеты-носителя, первоначальное обнаружение, бортовая относительная навигация GPS, определение ориентации бортовой GPS с одной антенной и работа плазменного двигателя с микроразрядом, а также работа любительской радиосвязи. На первом этапе два наноспутника будут запущены в рамках программы космических испытаний Министерства обороны США STP-S26 со стартового комплекса Кадьяк (KLC) в Кадьяке, Аляска. Они будут доставлены на круговую низкую околоземную орбиту с наклонением 72 градуса и высотой 650 км с помощью ракеты «Минотавр IV». Первоначально два наноспутника будут находиться в сложенной конфигурации. Как только ракета достигнет желаемой орбиты, спутники будут запущены ракетой-носителем, прежде чем окончательно отделиться от ракеты-носителя.

Третий этап начнется после того, как два наноспутника будут выброшены из ракеты. На этом этапе будет 30-минутный период, в течение которого спутники пройдут процесс проверки и инициализации. По истечении этого периода спутники начнут передавать сообщения маяков, содержащие телеметрическую информацию, которая поможет определить статус каждого спутника. На этом этапе наземная станция попытается установить первый контакт со спутниками и выполнить процедуру проверки, чтобы убедиться, что все подсистемы на борту работают правильно. Ожидается, что данная процедура проверки займет несколько часов или даже несколько дней в зависимости от продолжительности прохождения связи с наземной станцией. Как только операторы будут удовлетворены состоянием спутников, спутникам будет дана команда с земли отделиться, что завершит третий этап миссии.

Когда спутники успешно разделятся, начнется основная миссия, сигнализирующая о начале четвертой фазы. Во-первых, спутники автономно установят кросс-линк, или другими словами, будут общаться друг с другом через УВЧ / УКВ диапазоны . Затем спутники будут обмениваться данными GPS через эту перекрестную связь, чтобы рассчитать решения относительной навигации на орбите в реальном времени. ^{[ 7 ]}

На пятом этапе по команде с земли активируется плазменный микроразрядный двигатель, который будет работать автономно, когда вектор тяги находится в пределах 15-градусного конуса от вектора противоскорости. Работа двигателя будет зависеть от решения по определению ориентации GPS с одной антенной на орбите в реальном времени. После завершения этой фазы команда с наземной станции отключит двигатель FASTRAC 1.

Заключительный этап миссии начнется после того, как архитектура связи спутников будет переконфигурирована с земли для работы с сетью автоматической системы передачи пакетов данных (APRS). Это сделает спутники доступными для радиолюбителей по всему миру. Как только наземная станция потеряет всякую связь со спутниками, миссия будет прекращена, а спутники пассивно сойдут с орбиты, сгорая в атмосфере. По оценкам команды FASTRAC, для успешного достижения целей миссии потребуется шесть месяцев.

Этапы миссии FASTRAC — **Концепция деятельности FASTRAC**

Подсистемы

Структура

Структура спутников FASTRAC представляет собой шестиугольную изорешетку, состоящую из двух титановых переходных пластин, боковых панелей из алюминия 6061 T-6, шести полых внешних колонн со вставками и шести внутренних колонн. Масса двух наноспутников со всеми включенными компонентами составляет примерно 127 фунтов.

Коммуникационная архитектура

Архитектура связи основана на системе, установленной на PCSat2 . Реализация FASTRAC состоит из двух приемников, одного передатчика, контроллера терминального узла (TNC), платы реле передатчика и платы реле приемника. На FASTRAC 1 «Сара Лили» используются два УКВ-приемника Р-100 и один УВЧ-передатчик ТА-451 фирмы Hamtronics. На ФАСТРАК 2 «Эмма» используются два приемника ДМВ Р-451 и один УКВ передатчик ТА-51 фирмы Hamtronics. Используемый TNC — KPC-9612+ от Kantronics. Релейные платы передатчика и приемника были спроектированы и изготовлены собственными силами.

Команды и обработка данных

Система управления и обработки данных (C&DH) состоит из четырех распределенных AVR , разработанных Университетом Санта-Клары . Каждый AVR оснащен микроконтроллером Atmega 128 и управляет отдельной подсистемой спутника (т. е. COM, EPS, GPS и THR или IMU). AVR связываются друг с другом через шину I2C .

Подсистема GPS

Система определения местоположения и ориентации по GPS была спроектирована и изготовлена студентами-исследователями из исследовательской лаборатории GPS Техасского университета. Система использует измерения кода GPS, а также отношение сигнал/шум антенны (SNR) и измерения трехосного магнитометра для получения оценок положения, скорости и ориентации. Каждый спутник будет иметь резервные GPS-приемники ORION, двойные скрещенные антенны с оборудованием радиочастотной коммутации и разделения.

Энергетическая система

Система электропитания каждого спутника состоит из восьми солнечных панелей , блока VREG и аккумуляторного ящика. Аккумуляторный ящик изготовлен из черного анодированного алюминия и вмещает 10 D-элементов Sanyo N4000-DRL , предоставленных команде AFRL. И солнечные панели, и плата VREG были спроектированы и изготовлены собственными силами. На каждом спутнике плата VREG распределяет питание от трех стабилизаторов напряжения VICOR VI-J00, а также заряжает аккумуляторы энергией, собранной с солнечных панелей.

Система разделения

Для спутников FASTRAC существуют две системы разделения, разработанные и изготовленные Planetary Systems Corporation (PSC), которые будут использоваться для отделения спутников в их сложенной конфигурации от ракеты-носителя, а затем для разделения двух спутников, пока они находятся на орбите. . Система разделения световых полос PSC состоит из двух подпружиненных колец и моторизованного механизма освобождения.

Микроразрядный плазменный двигатель

Плазменный микроразрядный двигатель был спроектирован и изготовлен в Университете штата Юта в Остине. Двигатель направляет и перегревает инертный газ через микроканальное сопло, создавая тягу на уровне микроньютонов. Он использует изготовленный на заказ композитный резервуар от CTD. Работа двигателя будет автоматизирована космическим кораблем C&DH с использованием измерений ориентации, предоставляемых системой определения ориентации GPS. После включения работы двигателя с земли он будет активен только тогда, когда одно из двух сопел находится в пределах 15-градусного конуса от вектора противоскорости. Подсистема подруливающего устройства присутствует только на FASTRAC 1 «Сара Лили».

Инерционный измерительный блок (IMU)

На FASTRAC 2 «Эмма» вместо использования двигателя блок инерциальных измерений для измерения расстояния между двумя спутниками используется (IMU) MASIMU01 от Micro Aerospace Solutions.

Участие в любительском радио

Спутники FASTRAC передают и принимают данные (GPS, Health и др.) на любительских радиочастотах. Всем радиолюбителям рекомендуется передавать данные с любого спутника и загружать их в раздел радиистов на веб-сайте FASTRAC. Архивировано 23 ноября 2010 г. на Wayback Machine . ^{[ 8 ]}

Частоты работы

	ФАСТРАК 1 «Сара Лили»	ФАСТРАК 2 «Эмма»
Нисходящая линия связи	437,345 МГц ЧМ	145,825 МГц ЧМ
Маяк	437,345 МГц AX.25 1200 ВЫКЛ.	145,825 МГц AX.25 1200 ВЫКЛ.
Восходящая линия связи (1200 Бод )	145,980 МГц ЧМ	435,025 МГц ЧМ
Восходящая линия связи (9600 Бод)	145,825 МГц ЧМ	437,345 МГц ЧМ

Ссылки

^ «FASTRAC: Пресс-кит 2010» (PDF) . Техасский университет в Остине. Архивировано из оригинала (PDF) 14 марта 2012 года.
^ Муньос, Себастьян; и др. (2011). Миссия FASTRAC: Краткое описание операций и предварительные результаты эксперимента . 25-я конференция AIAA/УрГУ по малым спутникам. 9 августа 2011 года. Логан, Юта. См. также https://digitalcommons.usu.edu/smallsat/2011/all2011/24/ .
^ «Прошлые миссии» . Техасская лаборатория космических аппаратов Техасского университета в Остине . Проверено 24 октября 2019 г.
^ «Обзор проекта FASTRAC» . Техасский университет в Остине. 02.11.2010. Архивировано из оригинала 14 ноября 2010 г. Проверено 8 ноября 2010 г.
^ Муньос, Себастьян (2 ноября 2010 г.). «Архив новостей ФАСТРАК» . Техасский университет в Остине. Архивировано из оригинала 14 ноября 2010 г. Проверено 8 ноября 2010 г.
↑ Первая разработанная студентами миссия, в которой спутники вращаются по орбите и общаются между собой под руководством студентов UT , пресс-релиз Техасского университета в Остине, 24 марта 2011 г.
^ Смит, А., Муньос, С., Хаген, Э., Джонсон, GP, и Лайтси, EG (2008, август) «Спутники FASTRAC: внедрение и тестирование программного обеспечения» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 26 декабря 2010 г. 22-я ежегодная конференция УрГУ/AIAA по малым спутникам, Логан, Юта, SSC08-XII-4.
^ «Медиа-кит FASTRAC» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 20 июля 2011 г. Проверено 8 ноября 2010 г.

[presskit2010-1] «FASTRAC: Пресс-кит 2010» (PDF) . Техасский университет в Остине. Архивировано из оригинала (PDF) 14 марта 2012 года.

[Munoz2011-2] Муньос, Себастьян; и др. (2011). Миссия FASTRAC: Краткое описание операций и предварительные результаты эксперимента . 25-я конференция AIAA/УрГУ по малым спутникам. 9 августа 2011 года. Логан, Юта. См. также https://digitalcommons.usu.edu/smallsat/2011/all2011/24/ .

[3] «Прошлые миссии» . Техасская лаборатория космических аппаратов Техасского университета в Остине . Проверено 24 октября 2019 г.

[4] «Обзор проекта FASTRAC» . Техасский университет в Остине. 02.11.2010. Архивировано из оригинала 14 ноября 2010 г. Проверено 8 ноября 2010 г.

[5] Муньос, Себастьян (2 ноября 2010 г.). «Архив новостей ФАСТРАК» . Техасский университет в Остине. Архивировано из оригинала 14 ноября 2010 г. Проверено 8 ноября 2010 г.

[6] Первая разработанная студентами миссия, в которой спутники вращаются по орбите и общаются между собой под руководством студентов UT , пресс-релиз Техасского университета в Остине, 24 марта 2011 г.

[7] Смит, А., Муньос, С., Хаген, Э., Джонсон, GP, и Лайтси, EG (2008, август) «Спутники FASTRAC: внедрение и тестирование программного обеспечения» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 26 декабря 2010 г. 22-я ежегодная конференция УрГУ/AIAA по малым спутникам, Логан, Юта, SSC08-XII-4.

[8] «Медиа-кит FASTRAC» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 20 июля 2011 г. Проверено 8 ноября 2010 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

v т и США (AFRL) Исследовательской лаборатории ВВС Космические корабли и летательные аппараты
Launch/orbital vehicles	X-33 Venture Star (canceled) HTV-3X Blackswift (canceled) X-37 Orbital Test Vehicle X-40A Space Maneuver Vehicle X-51A WaveRider
University Nanosat Program	Program 3CS FASTRAC CUSat DANDE ELFIN
Space weather satellites	ARGOS TSX-5 Coriolis C/NOFS DSX
Technology demonstrators	TAOS MightySat-1 MightySat-2 XSS-10 TechSat-21 (canceled) XSS-11 ISAT PnPSat-1 (canceled) ANGELS
Tactical Satellite Program satellites	TacSat-1 TacSat-2 TacSat-3 TacSat-4 TacSat-5

v т и ← 2009 Орбитальные запуски в 2010 году. 2011 →
January	Compass-G1 Globus-1M No.12L
February	Progress M-04M STS-130 (Tranquility, Cupola) SDO Intelsat 16
March	Kosmos 2459 / GLONASS-M 731, Kosmos 2460 / GLONASS-M 732, Kosmos 2461 / GLONASS-M 735 GOES-15 / EWS-G2 Yaogan 9A, Yaogan 9B, Yaogan 9C EchoStar XIV
April	Soyuz TMA-18 STS-131 (Leonardo MPLM) CryoSat-2 GSAT-4 Kosmos 2462 USA-212 SES-1 Kosmos 2463 Progress M-05M
May	STS-132 (Rassvet, ICC-VLD) Akatsuki, IKAROS (DCAM-1, DCAM-2), Shin'en, Waseda-SAT2, Hayato, Negai ☆'' Astra 3B, COMSATBw-2 USA-213
June	SERVIS-2 Compass-G3 Badr-5 Dragon Spacecraft Qualification Unit STSAT-2B Shijian XII Prisma, Picard, BPA-1 Soyuz TMA-19 TanDEM-X Ofek-9 Arabsat-5A, Chollian Progress M-06M
July	EchoStar XV Cartosat-2B, AlSat-2A, StudSat, AISSat-1, TIsat-1 Compass-IGSO1
August	Nilesat 201, RASCOM-QAF 1R Yaogan 10 USA-214 Tian Hui 1
September	Kosmos 2464, Kosmos 2465, Kosmos 2466 Chinasat-6A Gonets-M No.2, Kosmos 2467, Kosmos 2468 Progress M-07M Michibiki USA-215 Yaogan 11, Zheda Pixing 1B, Zheda Pixing 1C USA-216 Kosmos 2469
October	Chang'e 2 Shijian 6G, Shijian 6H Soyuz TMA-01M XM-5 Globalstar 73, Globalstar 74, Globalstar 75, Globalstar 76, Globalstar 77, Globalstar 79 Progress M-08M Eutelsat W3B, BSat 3B Compass-G4
November	Meridian 3 Fengyun 3B COSMO-4 SkyTerra-1 STPSat-2, USA-220 / FASTSAT (NanoSail-D2), USA-221 / FalconSat-5, USA-222 / FASTRAC-1, USA-222 / FASTRAC-2, USA-218 / RAX, USA-219 / O/OREOS USA-223 / Orion 7 Chinasat 20A Intelsat 17, HYLAS-1
December	Glonass-M No.39, Glonass-M No.40, Glonass-M No.41 SpaceX COTS Demo Flight 1, Mayflower, SMDC-ONE 1, QbX-1, QbX-2, Perseus 000, Perseus 001, Perseus 002, Perseus 003 Soyuz TMA-20 Compass-IGSO2 GSAT-5P KA-SAT
Launches are separated by dots ( • ), payloads by commas ( , ), multiple names for the same satellite by slashes ( / ). Crewed flights are underlined. Launch failures are marked with the † sign. Payloads deployed from other spacecraft are (enclosed in parentheses).