Космическая платформа

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Модуль служебных систем и модуль полезной нагрузки

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.

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 | править вики-текст]

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

  • уменьшение расходов на проектирование в связи с серийностью производства и возможностью распределения стоимости проектирования платформы между всеми спутниками серии;
  • увеличение надежности 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 | править вики-текст]

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 | править вики-текст]

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 двух-компонентными гидразиновыми системами (1500-4000 сек. против 300 сек) 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 приведет к снижению веса КА[9].

Космические платформы СССР[править | править вики-текст]

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 — 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.

Типы космических платформ[править | править вики-текст]

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

  • Легкие, массой до 2000 кг, с мощностью полезной нагрузки до 6 кВт;
  • Средние, массой до 5000 кг, с мощностью до 14 кВт;
  • Тяжелые, 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 легких платформах могут быть напрямую выведены на геостационарную орбиту, что позволяет избавиться от апогейного двигателя и сопровождающего его топлива.

Список космических платформ[править | править вики-текст]

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 тяжелые платформы
Spacebus 4000[4] 3000-5900 до 11,6 65 (7) Thales Alenia Space Франция / Италия
Eurostar 3000[10] до 6400 6 — 14 более 60 EADS Astrium Флаг Франции / Флаг Германии
Alphabus[11] 6000 — 8800 12 — 18 1 EADS Astrium / Thales Alenia Space Франция / Италия / Германия
Boeing 702 до 6000 до 18 25 (15) Boeing Соединённые Штаты Америки
Boeing 601 73 (3) Boeing Соединённые Штаты Америки
SS/L 1300 до 8000 до 20 83 (25)[12] Space Systems/Loral Соединённые Штаты Америки
A2100AX 2800 — 6600 до 15 36 Lockheed Martin Space Systems Соединённые Штаты Америки
КАУР-4 2300 — 2600 1,7 — 6,8 31 ОАО ИСС Россия
Экспресс 2000[13] до 6000 до 14 0 (4) ОАО ИСС Россия
Дунфан Хун-4 (DFH-4) до 5200 до 8 12 China Aerospace Science and Technology Corporation Китайская Народная Республика
DS-2000[14] 3800 — 5100 до 15 4 (7) Mitsubishi Electric Япония
Легкие платформы
STAR bus[15] 1450 (сухая) 1,5 — 7,5 21 (10) Orbital Sciences Corporation Соединённые Штаты Америки
Экспресс 1000[13] до 2200 до 6 6 (18) ОАО ИСС Россия
A2100A 1-4 Lockheed Martin Space Systems Соединённые Штаты Америки
LUXOR (SmallGEO) 1600 — 3000 до 4 0 (1) OHB Германия
Навигатор[16] 650 — 850* до 2,4 3 (5)[17][18] НПО им. Лавочкина Россия
Яхта[19] 350 — 500* до 3,9 4 ГКНПЦ им. М.В.Хруничева Россия
Универсальная космическая платформа[20] 950 — 1200 до 3 4 (1)[21] РКК «Энергия» Россия
* Сухая масса платформы

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Спутниковые телекоммуникации, стр. 8-10. ОАО Информационные спутниковые системы имени академика М. Ф. Решетнёва. Проверено 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. Проверено 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. Проверено 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. Проверено 7 декабря 2011. Архивировано 21 июня 2012 года.
  7. 1 2 3 4 Giorgio Saccoccia. Electric Propulsion (англ.)  (недоступная ссылка — история). ESA. Проверено 7 декабря 2011.
  8. Boeing 702HP fleet. Boeing. Проверено 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. Eurostar 3000 Structure Enhancement. European Space Agency. Проверено 1 октября 2010. Архивировано 21 июня 2012 года.
  11. Alphabus. CNES. Проверено 1 октября 2010.
  12. Ford → Space Systems Loral (SSL): LS-1300. Gunter Dirk Krebs. Проверено 27 ноября 2011. Архивировано 21 июня 2012 года.
  13. 1 2 ВЗАИМОВЫГОДНАЯ ПЛАТФОРМА. КОММЕРСАНТЪ BUSINESS GUIDE. Проверено 1 октября 2010. Архивировано 21 июня 2012 года.
  14. DS2000 (англ.). Mitsubishi Electric. Проверено 6 августа 2013. Архивировано 29 августа 2013 года.
  15. Star Bus factsheet. Orbital Sciences Corporation. Проверено 30 сентября 2010. Архивировано 21 июня 2012 года.
  16. БАЗОВЫЙ МОДУЛЬ НАВИГАТОР. НПО им. С.А.Лавочкина. Проверено 6 декабря 2011. Архивировано 21 июня 2012 года.
  17. Астрофизика. www.laspace.ru. Проверено 7 февраля 2016.
  18. Информационные системы. www.laspace.ru. Проверено 7 февраля 2016.
  19. Унифицированная космическая платформа «Яхта». ФГУП «Государственный космический научно-производственный центр имени М.В.Хруничева». Проверено 6 декабря 2011. Архивировано 21 июня 2012 года.
  20. Универсальная космическая платформа. РКК «Энергия». Проверено 27 ноября 2011. Архивировано 21 июня 2012 года.
  21. RKK Energiya: USP (Victoria). Gunter Dirk Krebs. Проверено 27 ноября 2011. Архивировано 21 июня 2012 года.

Литература[править | править вики-текст]

  • 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 | править вики-текст]