Размещено на http://www.allbest.ru/

Национальный исследовательский Томский политехнический университет

СТУДЕНЧЕСКИЙ ЦЕНТР УПРАВЛЕНИЯ ПОЛЕТАМИ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ В ТОМСКОМ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОМ УНИВЕРСИТЕТЕ

Голиков А.Н., Дружинин К.П., Кан Д.В.,

Руденков Д.Е., Рудьковский Д.Н., Стасевский В.И.

Научный руководитель, д.т.н., профессор Бориков В.Н.

Томск, Россия

Содержание

• 1. Университетские центры управления полетами студенческих спутников России
• 2. Студенческий ЦУП национального исследовательского Томского политехнического университета
• 3. Структура ЦУП
• 4. Основные результаты работы ЦУП ТПУ
• Список литературы

1. Университетские центры управления полетами студенческих спутников России

В ряде университетов России, осуществляющих подготовку специалистов для аэрокосмической отрасли, созданы студенческие центры управления полетами (ЦУП) космических аппаратов. Основные цели, которые ставят университеты при создании ЦУП: подготовка высококвалифицированных кадров для космической и других отраслей народного хозяйства, решение научно-исследовательских задач, разработка инновационных технологий.

ЦУП СибГАУ (1), до 2016 г. был единственным за Уралом центром, где студенты получают практический опыт управления малыми космическими аппаратами. Кроме того, ЦУП позволяет проводить широкий спектр экспериментов в разных научных дисциплинах, решать исследовательские задачи. Центр является значимым элементом практического обучения студентов, получающих ракетно-космические специальности в вузах.

В Московском авиационном университете (МАИ) создан высокопроизводительный комплекс для потоковых вычислений, обработки и визуализации космической информации (2). ЦУП участвует в проведении экспериментов "МАИ-75", "РадиоСкаф" и "Тень-Маяк", входящих в долгосрочную программу научно-прикладных исследований и экспериментов на борту российского модуля МКС.

Студенты Самарского университета разработали и изготовили наноспутник SamSat-218D, который был запущен в космос 28 апреля 2016 г. в качестве попутного груза с блока выведения "Волга" во время первой пусковой кампании с космодрома Восточный (3). Спутник является полнофункциональным космическим аппаратом, имеет систему магнитной стабилизации и высокопроизводительный бортовой вычислительный комплекс управления. Бортовые системы спутника, за исключением приёмопередатчика и системы управления энергопитанием, разработаны и изготовлены студентами и аспирантами университета в рамках принятой программы на импортозамещение. В центре управления полетом группировкой спутников "Аист" на экранах мониторов отслеживается реальное местонахождение трех спутников группировки "Аист"(4).

Единственный на Дальнем Востоке студенческий центр управления полетами находится в АмГУ (5). Когда амурский наноспутник Cub Sat отправят на орбиту, связь с ним будут держать из этого центра. В те редкие моменты, когда спутник будет появляться над горизонтом, нужно будет успеть установить с ним сеанс связи и получить полезные данные. Скорее всего, сеанс связи будет составлять 10 - 15 минут.

2. Студенческий ЦУП национального исследовательского Томского политехнического университета

управление полет студенческий спутник

Поводом создания данного подразделения послужил запуск малого космического аппарата в честь 120-летнего юбилея Томского политехнического университета.

Центр управления полетами организован на базе виртуального конструкторского бюро космического приборостроения и размещается на кафедре точного приборостроения института неразрушающего контроля (6). Проект ЦУПа (рис. 1) и его реализацию осуществила группа студентов кафедры точного приборостроения.

В период с октября по декабрь 2015 года была составлена и согласована структура радиостанции и необходимого оборудования, предназначенного для работы центра управления полетами, было закуплено необходимое оборудование, инструменты и расходные материалы. Антенно-поворотное устройство (рис.2) установлено на крыше четвёртого учебного корпуса ТПУ. Оборудование в ЦУПе (рис. 3) позволяет принимать сигналы с МКС, со спутников, в том числе погодных спутников, получать с них телеметрию - информацию о параметрах работы систем спутника. У политехников есть свой позывной - R9HP, где R означает Россию, 9H - Томскую область, P - университет.

Первый сигнал со спутника, произведённого коллегами из Китая, был пойман в декабре 2015 года, что можно считать началом работы ЦУПа.

Рис. 1. Структурная схема студенческого ЦУП НИ ТПУ

3. Структура ЦУП

Структурно Центр управления (рис.1) состоит из приемо-передающего устройства, антенно-поворотного устройства и управляющего комплекса, оснащённого программным обеспечением.

В качестве трансивера используется ICOM 910H с выходной мощностью 100Вт и чувствительностью входного сигнала 0,11 мкВ. Данный трансивер предназначен для работы в диапазоне радиолюбительских частот 144 МГц и 430МГц, а также специализирован на работу со спутниками. Антенны представляют собой 5 и 6 секционные направленные антенны типа Yagi. Антенны установлены на поворотном устройстве YAESU G-5500, которое позволяет точно и оперативно позиционировать направление антенн на пролетающие спутники. Трансивер и антенно-поворотное устройство подключены к персональному компьютеру (ПК). Они могут управляться в автоматическом режиме, благодаря программному комплексу. Это позволяет также работать в удаленном режиме через сеть Интернет, что иногда бывает необходимым для работы в нерегламентированное время или для решения проблем, возникающих с оборудование без возможности непосредственного присутствия техника.

Рис.2. Студенческий ЦУП НИ Томского политехнического университета

При необходимости расширения спектра задач, решаемых ЦУП НИ ТПУ, в комплекс оборудования могут быть добавлены малошумящие усилители (МШУ) на приём сигнала и усилители на 200 Вт на каждый диапазон частот. Это позволит работать через отражение от небесных тел и принимать усиленные сигналы со спутников. Также, для удобной и оперативной работы с наземными службами, как например, Союз томских радиолюбителей, планируется ввести в эксплуатацию дополнительный трансивер со штыревыми антеннами всенаправленного типа для исключения необходимости поворачивать антенно-поворотное устройство в поисках сигнала от других операторов. Также это позволит использовать оборудование в качестве ретранслятора для передачи сигналов со спутников в радиоэфир.

4. Основные результаты работы ЦУП ТПУ

1. В день празднования 120-летия ТПУ - 11 мая 2016 г. (7, 8) студенты приняли и записали поздравление со спутника "Томск-ТПУ-120", который находился в российском модуле МКС. В 2017 г. российские космонавты планируют вывести его на орбиту Земли.

2. 7 декабря 2016 г. в ЦУПе ТПУ прошел сеанс связи с МКС. На связь вышел капитан российского экипажа Олег Новицкий. Первым капитана поприветствовал Александр Мисуркин, действующий космонавт-испытатель, который в тот день был с визитом в ТПУ. Затем студенты задали Новицкому интересующие их вопросы и получили исчерпывающие ответы. Всего на общение с МКС у политехников было 10 минут - ровно столько позволяло поддерживать связь положение станции.

Рис. 3. После сеанса связи с МКС (в центре Александр Мисуркин, действующий космонавт-испытатель)

1. 3. 11 декабря 2016 г. студенты ЦУПа ТПУ "ловили" изображения с МКС (рис.4) совместно с Московским авиационным институтом. Эксперимент "Интер-МАИ-75" по передаче фотоизображений, показал высокий интерес международного радиолюбительского сообщества и образовательных учреждений к возможностям данного способа обмена и передачи информации.

Рис. 4. Изображения, принятые в ЦУП НИ ТПУ с МКС

Результаты работы студентов по проектированию, созданию и эксплуатации ЦУПа НИ ТПУ показали эффективность заложенных в него программ.

Список литературы

1. Виктор Толоконский: "Усиление взаимодействия региональных вузов с базовыми работодателями - важная задача развития Красноярского края" URL: http://www.krskstate.ru/press/news/gubernator/0/news/76679/ (дата обращения 22.02.2017).

2. МАИ-ведущий аэрокосмический университет России. URL: http://www.slideshare.net/gtumai/ss-61243204 (дата обращения 22.02.2017).

3. О полёте первого российского наноспутника формата CUBESAT3U. URL:http://www.ssau.ru/news/12680/(дата обращения 22.02.2017).

4. Людмила Огородова: "Вы делаете нужное дело!"URL: http://www.ssau.ru/news/13636-Lyudmila-Ogorodova-Vy-delaete-nuzhnoe-delo/

5. Наноспутник АмГУ выйдет в космос. URL: http://www.ampravda.ru/2016/04/12/065808.html (дата обращения 22.02.2017).

6. Космонавт Александр Мисуркин встретился с политехниками в студенческом Центре управления полетами. URL: http://vdb.tpu.ru/news/kosmonavt-aleksandrmisurkin-vstretilsya-s-politexnikami-v-studencheskom-czentre-upravleniyapoletami.html (дата обращения 22.02.2017).

7. Виртуальное конструкторское бюро ТПУ. URL: http://vdb.tpu.ru/news/na-mksgotovyatsya-k-yubileyu-tpu.html (дата обращения 22.02.2017).

8. Принят сигнал спутника "ТОМСК-ТПУ-120". URL: http://vdb.tpu.ru/news/prinyat-signal-sputnika-tomsk-tpu-120.html (дата обращения 22.02.2017).

Размещено на Allbest.ru