МАЛЫЙ КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ «АИСТ»
SMALL SPACECRAFT «AIST»

Проект создания ФГУП ГНПРКЦ «ЦСКБ-Прогресс» совместно с Самарским аэрокосмическим университетом научно-образовательного малого космического аппарата «АИСТ», целью которого, в первую очередь, является подготовка высококвалифицированных специалистов для ракетно-космической отрасли, направлен на решение следующего ряда задач:
- разработка унифицированной малогабаритной космической платформы массой до 100 кг для проведения длительных (до 3-х лет) научных исследований, технологических экспериментов и реализации современных образовательных программ;
- создание информационного канала связи в радиолюбительских диапазонах частот с целью передачи информации учебного и научного характера из ВУЗов Самарской области в российские и зарубежные вузы;
- измерение магнитного поля Земли и отработка системы компенсации низкочастотной составляющей микроускорений на борту аппарата научной аппаратурой МАГКОМ;
- исследование поведения высокоскоростных механических частиц естественного и искусственного происхождения, с последующей оценкой воздействия потоков заряженных частиц на поверхность спутника и динамики изменения поверхностного заряда (научная аппаратура МЕТЕОР);
- экспериментальная отработка в космосе перспективных типов солнечных батарей отечественного производства, безударной системы отделения МКА от базового КА, многофункциональных несущих панелей, технологии попутного выведения МКА на рабочую орбиту с помощью тяжелого исследовательского КА-носителя и перспективных разгонных блоков;
- исследование в научных целях с непосредственным участием студентов Самарских вузов влияния ионосферы на радиосигналы, получаемые с борта МКА;
- отработка системы управления малогабаритными космическими аппаратами с использованием наземного комплекса управления (НКУ) типа ДОКА-Н.
Космическая платформа построена на базе командно-управляющей навигационной системы (КУНС) разработки НИЛАКТ (г. Калуга). КУНС выполняет 12 функций, обеспечивающих аппарату связь с Землей, навигацию, работу систем электропитания и терморегулирования, организацию и распределение команд, а также телеметрию. Корпус аппарата представляет собой параллелепипед, выполненный из силовых сотовых панелей с встроенными тепловыми трубами. Габаритные размеры МКА 470х560х480 мм, масса 39 кг. На панелях с внешней стороны размещены фотопреобразователи солнечных батарей из арсенида-галлия производства ОАО «САТУРН» (г. Краснодар), антенные устройства, датчики научной аппаратуры и крепежные элементы системы отделения. С внутренней стороны на термоплатах установлена бортовая аппаратура, аккумуляторная батарея, датчики телеметрии, пленочные нагреватели системы терморегулирования, кабельная сеть. Платформа рассчитана на неориентированный полет, однако наличие магнитометров, магнитной системы компенсации микроускорений и солнечных датчиков, установленных на всех гранях аппарата, позволяют осуществлять его пространственную ориентацию на орбите.
С малым космическим аппаратом «АИСТ» выполнен полный объем экспериментальной отработки, включавшей в свой состав проведение прочностных, вибрационных, тепловакуумных, электрорадиотехнических испытаний, а также конструкторско-доводочных испытаний системы отделения аппарата и испытаний наземного комплекса управления. Автономно испытаны: КУНС, солнечные батареи, научная аппаратура, система отделения. СГАУ разработан стенд для отработки магнитной системы компенсации микроускорений, регистратор ускорений МКА при его отделении от базового КА, проведены комплексные исследования характеристик вновь разработанных датчиков для регистрации микрометеоритов, потоков заряженных частиц и поверхностных зарядов на корпусе МКА. При этом произведено экспериментальное моделирование взаимодействия микрометеороидных частиц с помощью электростатического и плазменного ускорителей.
Разработана программа научных исследований с использованием научной аппаратуры и, собственно, космической платформы МКА «АИСТ». Эта программа базируется на долговременных (до трех лет) измерениях магнитного поля земли, оценке возможности учета его флуктуаций при работах по компенсации микроускорений аппарата. В программе отражена работа научной аппаратуры МЕТЕОР, использующей конструкцию аппарата, как цель для соударения с высокоскоростными микрочастицами естественного и искусственного происхождения, определен объем, телеметрических измерений в системах этектропитания и терморегулирования. Программа содержит ряд задач, связанных с прохождением электромагнитных волн через ионосферу, задач управления аппаратом, обмена информацией с другими университетскими НКУ, образовательных задач, задач популяризации космической техники и исследований космического пространства.
Негерметичный приборный отсек МКА образован пространственной рамой с кронштейнами, на которой смонтированы панели корпуса со встроенными тепловыми трубами. Они служат опорой для размещения СБ.

В состав «борта» МКА входят:
- командно-управляющая навигационная система (КУНС);
- система электропитания (СЭП), включая СБ и буферные аккумуляторы;
- система терморегулирования (СТР);
- бортовая кабельная сеть.
На двух панелях корпуса установлены модули аппаратуры КУНС, в состав которой входит бортовой компьютер, приемная аппаратура, работающая на частоте 145 МГц, передающая аппаратура на частотах 435 МГц, а также бортовая аппаратура радионавигации.
На трёх панелях ортогонально друг другу расположены электромагниты научной аппаратуры МАГКОМ. Модули антенн навигационной аппаратуры установлены в двух противоположных направлениях, обеспечивая практически всенаправленную диаграмму.
СБ смонтированы снаружи корпуса с непосредственной наклейкой фотоэлектрических преобразователей (ФЭП) на пяти из шести панелей. Кроме того, имеется отдельная панель СБ, которая устанавливается поверх шестой панели корпуса. СБ изготовлены в краснодарском ОАО «Сатурн» на базе трёхкаскадных арсенид-галлиевых ФЭП. Если летные испытания батарей закончатся успешно, то Роскосмос возьмет их «на вооружение». На теневых участках орбиты электропитание обеспечивает никель-металгидридная аккумуляторная батарея. Это не отдельный агрегат: элементы батареи входят в состав приборного блока питания и управления, в котором размещается вся автоматика СЭП, она также входит в состав аппаратуры КУНС. На земле освещённость СБ оценивалась путем имитационного моделирования функционирования МКА на орбите.
СТР пассивная: требуемый температурный режим обеспечивается нерегулируемым соотношением оптических коэффициентов на поверхностях элементов конструкции объекта, теплоизолирующими элементами, электрообогревателями и тепловыми трубами, которые обеспечивают тепловой режим приборов научной аппаратуры и КУНС. Электрообогреватели включаются по командам КУНС при снижении температуры ниже -5° и выключаются при достижении температуры +35°С. Для управления используется среднее значение температуры по трем датчикам.
В состав научных приборов МКА входит аппаратура МАГКОМ и МЕТЕОР, разрабатываемая Институтом космического приборостроения СГАУ.
Аппаратура МАГКОМ предназначена для подтверждения эффективности применения магнитных средств компенсации микроускорений (МСКМ), а также для отработки методики выбора проектных параметров этих средств. Аппаратура обеспечивает решение следующих задач:
- оперативный расчет управляющего магнитного момента блока электроники для компенсации низкочастотной составляющей микроускорений по данным измерений вектора магнитной индукции геомагнитного поля и параметров орбитального движения;
- реализация режимов работы аппаратуры в целях компенсации низкочастотной составляющей микроускорений на борту МКА до минимальной величины, не превышающей диапазона значений от 10-5 до 10-7 ускорения силы тяжести на поверхности Земли. Создание малой космической платформы с подобными характеристиками, не имеющей аналогов в мире, позволит привлечь заказчиков (в том числе зарубежных) для постановки на борту уникальных экспериментов;
- формирование массива данных, включая измерения вектора магнитной индукции, параметров орбитального движения и результатов расчёта управляющих магнитных моментов.
МАГКОМ функционально объединяет:
- два трёхкомпонентных магнитометра для измерения магнитного поля Земли;
- блок электроники (БЭ);
- блок управления исполнительными элементами;
- три электромагнита;
- информационный канал сопряжения БЭ аппаратуры МАГКОМ с системой управления КУНС.
По темам проекта «АИСТ» было защищено 4 кандидатских диссертации 18 дипломных проектов, подготовлено свыше 50 публикаций. Ряд технических и программных решений предполагается использовать при разработке МКА «АИСТ-2», решающего как научно-образовательные задачи, так и задачи дистанционного зондирования земли с использованием ряда принципиально новых технических решений. Разработку этого аппарата в расширенной кооперации, с привлечением СамГУ, ПГУТИ планируется завершить в 2015году.
Малый космический аппарат научного значения «АИСТ» уже был представлен широкой публике на авиасалоне «МАКС–2011» в составе экспозиции СГАУ, наряду с макетами двигателя К-93», лёгкого многоцелевого самолёта «Ястреб.
Летный образец космического аппарата «АИСТ» был установлен на борту космического аппарата «Бион-М» № 1, который был выведен на орбиту 19 апреля 2013 года. 21 апреля произошло отделение МКА «Аист» от КА «Бион-М» № 1, после чего МКА начал штатную работу на заданной орбите. Телеметрическая информация с «Аиста» регулярно поступает на командный пункт Центра приема и обработки информации «ЦСКБ-Прогресс».
В рамках проекта на орбите будут проведены научно-технологические эксперименты:
- обеспечение лётной квалификации перспективных приборов ориентации на Солнце и перспективной многофункциональной негерметичной платформы для спутников массой 30-60 кг;
- измерение магнитного поля Земли и отработка системы измерения и компенсации микроускорений МКА;
- исследование проблем микрогравитации;
- изучение поведения высокоскоростных механических частиц («космического мусора») естественного и искусственного происхождения;
- отработка системы безударного отделения МКА от аппарата-носителя;
- экспериментальная отработка перспективных типов солнечных батарей (СБ) из арсенида галлия, созданных на основе отечественных нанотехнологий.

ХАРАКТЕРИСТИКИ

Средняя высота рабочей орбиты 575 км
Масса космического аппарата 39 кг
Масса научной аппаратуры 12,2 кг
Среднесуточная мощность системы электропитания до 15 Вт
Срок активного существования 3 года

Источники: samspace.ru, www.spb-venchur.ru, www.sputnix.ru и др.

САМАРСКИЕ «АИСТЫ» НА ОРБИТЕ
МАЛЫЙ КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ «АИСТ-2″
ГНПРКЦ «ЦСКБ-ПРОГРЕСС»