Википедия

Космическая платформа

(перенаправлено с «Модуль служебных систем»)

Космическая платформа (спутниковая платформа) — это общая унифицированная модель для построения космических аппаратов (КА), которая включает в себя все служебные системы спутника (т. н. модуль служебных систем), а также конструкцию модуля полезной нагрузки, но без целевой (ретрансляционной, научной или другой) аппаратуры.

Модуль служебных систем и модуль полезной нагрузки

С другой стороны, в зависимости от типа КА, понятие платформа часто употребляется для обозначения модуля служебных систем, содержащего только лишь служебные системы спутника (без конструкции модуля полезной нагрузки).

Преимущества использования космических платформ править

Использование космических платформ имеет ряд преимуществ по сравнению с индивидуальным изготовлением космических аппаратов[1]:

  • уменьшение расходов на проектирование в связи с серийностью производства и возможностью распределения стоимости проектирования платформы между всеми спутниками серии;
  • увеличение надёжности спутников из-за многократной проверки и отработки их систем;
  • уменьшение времени производства спутников до 18-36 месяцев. Кроме того производители могут гарантировать сроки изготовления.

Компоненты космической платформы править

 
Отношение массы полезного груза коммерческих телекоммуникационных спутников к общей массе КА

Обычно, в космическую платформу входят все служебные системы спутника кроме модуля полезной нагрузки. В этом случае, платформа также называется Модулем служебных систем и содержит[2][3][4]:

  • систему энергоснабжения (включая солнечные батареи и аккумуляторы);
  • систему управления движением, ориентации и стабилизации, состоящую из оптических датчиков, измерителей угловых скоростей и маховиков;
  • апогейный двигатель для довывода с геопереходной на геостационарную орбиты;
  • двигатели коррекции по широте и долготе (обычно с помощью ЭРД);
  • систему терморегулирования, предназначенную для отвода тепла от служебных систем и систем модуля полезной нагрузки;
  • бортовой комплекс управления с системой передачи служебной телеметрической информации;

Также, на космической платформе предусматривается место для установки отсека полезной нагрузки и антенн. Тем не менее, на платформах для построения спутников связи, например Спейсбас, Экспресс или SS/L 1300, конструкция модуля полезной нагрузки (без ретрансляционной аппаратуры установленной на ней) обычно тоже считается частью платформы.

Обычно платформы оптимизируются под массу выводимой полезной нагрузки, что в свою очередь определяет массу всего спутника и мощность системы энергоснабжения[4].

Отношение ПН к общей массе КА править

Одним из важнейших параметров является отношение массы ПН к общей массе КА. Очевидно, что чем лучше это соотношение, тем эффективнее могут быть выполнены задачи миссии. Обычно грузоподъемность ракеты-носителя определяет максимальную массу КА на орбите. Таким образом, чем меньше весит платформа, тем больше полезного груза может быть доставлено на заданную орбиту[4][5].

В настоящее время это отношение составляет примерно 18-19 % для современных тяжелых телекоммуникационных платформ, таких как Спейсбас или Экспресс 2000. Основной технологической проблемой является энергетическая стоимость повышения орбиты с геопереходной до геостационарной. КА должны нести большое количество горючего для повышения орбиты (до 3 тонн и больше). Кроме того, ещё 400—600 кг используется для удержания спутника на заданной орбите за все время активной эксплуатации[6][7].

 
Экономия, которая может быть достигнута при использовании ионных электрических двигателей[6][7]

В недалеком будущем, широкое использование электрических ионных двигателей, а также уменьшение массы солнечных батарей и аккумуляторов должно привести к улучшению отношения массы ПН к общей массе КА до 25 % и более[6][7].

Одним из самых перспективных направлений является развитие электрических ионных и плазменных двигателей. Эти двигатели обладают гораздо более высоким удельным импульсом по сравнению с традиционными двухкомпонентными гидразиновыми системами (1500-4000 с против 300 с) и поэтому их использование может привести серьёзному уменьшению массы спутников и соответствующему уменьшению стоимости их запуска. Например, электрический ионный двигатель фирмы Boeing XIPS25, использует всего лишь 75 кг горючего для удержания спутника на орбите в течение 15 лет. При возможном использовании этого двигателя для повышения и последующего удержания орбиты, можно сэкономить до 50 млн Евро (хотя в данный момент эта функция полностью не используется)[5][6][7][8].

С другой стороны, использование новых технологий применительно к солнечным батареям (переход с кремниевых на многослойные GaInP/GaAs/Ge) и аккумуляторам (внедрение литий-ионных технологий) также приведёт к снижению веса КА[9].

Космические платформы СССР править

В 1963 году в ОКБ-586 (впоследствии КБ «Южное») в городе Днепропетровск был впервые в мире разработан эскизный проект трёх унифицированных платформ космических аппаратов: ДС-У1 — неориентированная с химическими источниками энергии, ДС-У2 — неориентированная с солнечными батареями, ДС-У3 — ориентированная на Солнце с солнечными батареями.

АУОС (Автоматическая универсальная орбитальная станция) — космическая платформа, разработанная в ОКБ-586. Существовала в 2-х модификациях: 1) с ориентацией на Землю (АУОС-З) и 2) с ориентацией на Солнце (АУОС-СМ). В спутниках серии АУОС сохранились многие идеи и концепции, заложенные в космической платформы предыдущего поколения разработки ОКБ-586 — ДС-У.

КАУР (Космический аппарат унифицированного ряда) — семейство спутниковых платформ, создававшихся в ОКБ-10 (НПО ПМ, ныне АО ИСС им. Решетнёва) c 1960-х годов. На базе модификаций платформы КАУР строились спутники связи и навигации нескольких поколений, вплоть до начала 2000-х годов[10].

Типы космических платформ править

По массе (вместе с горючим), в настоящее время спутниковые платформы можно разделить на три категории[2][4]:

  • Лёгкие, массой до 2000 кг, с мощностью полезной нагрузки до 6 кВт;
  • Средние, массой до 5000 кг, с мощностью до 14 кВт;
  • Тяжёлые, массой более пяти тонн мощностью более 15-20 кВт и более.

Также при разработке платформы учитываются тип вывода на опорную орбиту: прямой вывод или с довыводом с геопереходной на геостационарную орбиты с помощью апогейной ДУ спутника. В общем случае, КА построенные на лёгких платформах могут быть напрямую выведены на геостационарную орбиту, что позволяет избавиться от апогейного двигателя и сопровождающего его топлива.

Список космических платформ править

В настоящее время основные производители геостационарных спутников используют следующие спутниковые платформы:

Название Масса КА, кг Мощн. ПН, кВт К-во изготовл. (в производстве) КА Производитель Страна
Средние и тяжёлые платформы
Spacebus 4000[4] 3000-5900 до 11,6 65 (7) Thales Alenia Space   /  
Eurostar 3000[11] до 6400 6 — 14 более 60 EADS Astrium   /  
Alphabus[12] 6000 — 8800 12 — 18 1 EADS Astrium / Thales Alenia Space   /   /  
Boeing 702 до 6000 до 18 25 (15) Boeing  
Boeing 601 73 (3) Boeing  
SS/L 1300 до 8000 до 20 83 (25)[13] Space Systems/Loral  
A2100AX 2800 — 6600 до 15 36 Lockheed Martin Space Systems  
КАУР-4 2300 — 2600 1,7 — 6,8 31 ОАО ИСС  
Экспресс 2000[14] до 6000 до 14 0 (4) ОАО ИСС  
Дунфан Хун-4 (DFH-4) до 5200 до 8 12 China Aerospace Science and Technology Corporation  
DS-2000[15] 3800 — 5100 до 15 4 (7) Mitsubishi Electric  
Легкие платформы
STAR bus[16] 1450 (сухая) 1,5 — 7,5 21 (10) Orbital Sciences Corporation  
Экспресс 1000[14] до 2200 до 6 6 (18) ОАО ИСС  
A2100A 1-4 Lockheed Martin Space Systems  
LUXOR (SmallGEO) 1600 — 3000 до 4 0 (1) OHB  
Навигатор[17] 650 — 850* до 2,4 3 (5)[18][19] НПО им. Лавочкина  
Яхта[20] 350 — 500* до 3,9 4 ГКНПЦ им. М.В.Хруничева  
Универсальная космическая платформа[21] 950 — 1200 до 3 4 (1)[22] РКК «Энергия»  
Сверхлегкие платформы
ТаблетСат 10-200 до 0,2 1 СПУТНИКС  
ОрбиКрафт-Про 1-10 до 0,01 3 (8) СПУТНИКС  
* Сухая масса платформы

См. также править

Примечания править

  1. ↑ Спутниковые телекоммуникации, стр. 8-10. ОАО Информационные спутниковые системы имени академика М. Ф. Решетнёва. Дата обращения: 7 декабря 2011. Архивировано 1 июля 2012 года.
  2. ↑ 1 2 Новые технологии и перспективы развития космических платформ и полезных нагрузок отечественных спутников связи и вещания, стр. 15-17. ОАО Информационные спутниковые системы имени академика М. Ф. Решетнёва. Дата обращения: 7 декабря 2011. Архивировано 1 июля 2012 года.
  3. ↑ Maral G, Bousquet M SATELLITE COMMUNICATIONS SYSTEMS, Fifth Edition — : John Wiley & Sons Ltd, 2009 — С. 527—661 — ISBN 978-0-470-71458-4
  4. ↑ 1 2 3 4 5 Evolution des satellites de télécommunication géostationnaires (фр.) (недоступная ссылка — история). Alcatel Space, Revue des Télécommunications d'Alcatel - 4e trimestre 2001. Дата обращения: 27 ноября 2011.
  5. ↑ 1 2 Maral G, Bousquet M SATELLITE COMMUNICATIONS SYSTEMS, Fifth Edition — : John Wiley & Sons Ltd, 2009 — С. 561—562 — ISBN 978-0-470-71458-4
  6. ↑ 1 2 3 4 John R. Beattie. XIPS Keeps Satellites on Track (англ.). The Industrial Physicist. Дата обращения: 7 декабря 2011. Архивировано 21 июня 2012 года.
  7. ↑ 1 2 3 4 Giorgio Saccoccia. Electric Propulsion (англ.) (недоступная ссылка — история). ESA. Дата обращения: 7 декабря 2011.
  8. ↑ Boeing 702HP fleet. Boeing. Дата обращения: 19 декабря 2010. Архивировано 21 июня 2012 года.
  9. ↑ Maral G, Bousquet M SATELLITE COMMUNICATIONS SYSTEMS, Fifth Edition — : John Wiley & Sons Ltd, 2009 — С. 568—569 — ISBN 978-0-470-71458-4
  10. ↑ Космический «Гейзер», бьющий вниз. Журнал «Новости Космонавтики», 09.2000. Дата обращения: 29 сентября 2010. Архивировано из оригинала 8 сентября 2010 года.
  11. ↑ Eurostar 3000 Structure Enhancement. European Space Agency. Дата обращения: 1 октября 2010. Архивировано 21 июня 2012 года.
  12. ↑ Alphabus. CNES. Дата обращения: 1 октября 2010. Архивировано 13 марта 2015 года.
  13. ↑ Ford → Space Systems Loral (SSL): LS-1300. Gunter Dirk Krebs. Дата обращения: 27 ноября 2011. Архивировано 21 июня 2012 года.
  14. ↑ 1 2 ВЗАИМОВЫГОДНАЯ ПЛАТФОРМА. КОММЕРСАНТЪ BUSINESS GUIDE. Дата обращения: 1 октября 2010. Архивировано 21 июня 2012 года.
  15. ↑ DS2000 (англ.). Mitsubishi Electric. Дата обращения: 6 августа 2013. Архивировано 29 августа 2013 года.
  16. ↑ Star Bus factsheet. Orbital Sciences Corporation. Дата обращения: 30 сентября 2010. Архивировано 21 июня 2012 года.
  17. ↑ БАЗОВЫЙ МОДУЛЬ НАВИГАТОР. НПО им. С.А.Лавочкина. Дата обращения: 6 декабря 2011. Архивировано 21 июня 2012 года.
  18. ↑ Астрофизика. www.laspace.ru. Дата обращения: 7 февраля 2016. Архивировано 7 февраля 2016 года.
  19. ↑ Информационные системы. www.laspace.ru. Дата обращения: 7 февраля 2016. Архивировано 7 февраля 2016 года.
  20. ↑ Унифицированная космическая платформа «Яхта». ФГУП «Государственный космический научно-производственный центр имени М.В.Хруничева». Дата обращения: 6 декабря 2011. Архивировано 16 ноября 2011 года.
  21. ↑ Универсальная космическая платформа. РКК «Энергия». Дата обращения: 27 ноября 2011. Архивировано 25 июня 2012 года.
  22. ↑ RKK Energiya: USP (Victoria). Gunter Dirk Krebs. Дата обращения: 27 ноября 2011. Архивировано 21 июня 2012 года.

Литература править

  • G. Maral, M. Bousquet. SATELLITE COMMUNICATIONS SYSTEMS, Systems, Techniques and Technology, Fifth Edition. — United Kingdom: John Wiley & Sons Ltd., 2009. — 713 с. — ISBN 978-0-470-71458-4.
  • D. Roddy. SATELLITE COMMUNICATIONS, Fourth Edition. — United States of America: The McGraw-Hill Companies, Inc., 2006. — 636 с. — ISBN 0-07-146298-8.

Ссылки править

Источник — https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Космическая_платформа&oldid=130565463