Ученые Самарского университета разработали конструктор для демонстрации работы наноспутников
Сотрудники межвузовской кафедры космических исследований Самарского университета разработали учебную модель наноспутника, которая позволяет школьникам приобрести инженерные навыки в области космических технологий. Используемые в модели конструктивные решения идентичны лётным образцам космических аппаратов формата CubeSat 2U. Первыми практический цикл занятий от сборки наноспутника до обработки телеметрии пройдут финалисты всероссийского конкурса «Спутник», которые в апреле поедут в Артек.
В крымском Артеке Самарский университет реализует несколько образовательных программ на базе трех собственных круглогодично работающих лабораторий: «Ракетостроение», «Электроника» и «Робототехника». Помимо этого, с 7 по 28 апреля там состоится четвертый этап всероссийского конкурса с международным участием «Спутник», организованный вузом. На финал съедутся 200 победителей со всей страны и из-за рубежа. За время космической смены школьники в том числе под руководством сотрудников межвузовской кафедры космических исследований Самарского университета приобретут полноценный инженерный опыт сборки наноспутника, настройки программного обеспечения, обработки телеметрии и ознакомятся с другими аспектами разработки и эксплуатации космической техники.
После сборки инженерной модели наноспутника, школьники проведут автономные испытания различных бортовых систем при помощи отладочной платы. На нее отдельно устанавливается разработанные специалистами кафедры системы электропитания, связи, ориентации и стабилизации движения, навигации, а также бортовой компьютер или полезная нагрузка. Затем с персонального компьютера ребята смогут наглядно проверить работоспособность платы, а также перепрограммировать ее и отлаживать программное обеспечение.
Также юные инженеры на практике узнают, почему измерительные датчики расположены так, а не иначе, какую информацию и в каком виде они выдают и что отражают эти данные. Школьники сами будут ориентировать спутник в пространстве относительно продольной оси, а также определять его положение по показанию с датчиков.
Подготовили ученые вуза для юных инженеров и интерактив — имитацию работы Центра управления полетами. Среднее время обращения спутника на низких орбитах составляет 1,5 часа, а в зоне видимости он находится 5-10 минут. По такому же сценарию придется действовать и школьникам. В определенные временные промежутки они будут “видеть” наноспутник и получать с него телеметрию, при этом будет имитироваться нештатная работа бортовой аппаратуры и операторам нужно будет успеть принять соответствующие меры по сохранению и восстановлению связи с космическим аппаратом. Если они не успеют этого сделать, то на некоторое время спутник “уйдет в тень Земли” и связи с ним не будет. Зато у ребят появится время, чтобы обработать телеметрию, проанализировать её, и выработать дальнейший план действий.
Создавая учебную модель наноспутника, ученые Самарского университета сделали ее максимально наглядной. «На платы мы добавили светодиоды, чтобы дети могли отслеживать все процессы на наноспутнике. К примеру, есть индикация о том, что до платы дошло питание. Установлена индикация и на систему ориентации — она появляется в зависимости от направления вращения маховика наноспутника, — пояснил ассистент межвузовской кафедры космических исследований Ефим Устюгов. — Много индикации и на отладочной плате. Также на бортовом компьютере есть управляемые светодиоды, которые позволят школьникам визуально отследить, когда код дойдет до определенного этапа и пойдет дальше».
Понимая, что школьники будут иметь дело с серьезным оборудованием, разработчики модели отдельно продумали вопрос безопасности. «Мы защитили все составляющие от статики, разработали новую архитектуру бортовых систем, позволяющую совершать сборку без использования бортовой кабельной сети, — пояснил Ефим Устюгов.
Наноспутники в формате CubeSat весят от 1 до 10 кг. Они создаются модульным способом и запускаются в космос преимущественно в научных и образовательных целях. «Начинку» учебной модели наноспутника, разработанного в Самарском университете, составляют бортовой компьютер, система электропитания, блок аккумуляторных батарей, система связи с навигационным приемником, система управлением магнитными катушками и блок управления маховиком, отладочный дисплей.