Космическая платформа

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
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 код]

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 | править код]

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 код]

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 | править код]

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 | править код]

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 | править код]

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 Франция / Италия
Eurostar 3000[11] до 6400 6 — 14 более 60 EADS Astrium Флаг Франции / Флаг Германии
Alphabus[12] 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)[13] 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[14] 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 Китай
DS-2000[15] 3800 — 5100 до 15 4 (7) Mitsubishi Electric Япония
Легкие платформы
STAR bus[16] 1450 (сухая) 1,5 — 7,5 21 (10) Orbital Sciences Corporation Соединённые Штаты Америки
Экспресс 1000[14] 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[17] 650 — 850* до 2,4 3 (5)[18][19] НПО им. Лавочкина Россия
Яхта[20] 350 — 500* до 3,9 4 ГКНПЦ им. М.В.Хруничева Россия
Универсальная космическая платформа[21] 950 — 1200 до 3 4 (1)[22] РКК «Энергия» Россия
Сверхлегкие платформы
ТаблетСат 10-200 до 0,2 1 СПУТНИКС Россия
ОрбиКрафт-Про 1-10 до 0,01 3 (8) СПУТНИКС Россия
* Сухая масса платформы

См. также[править | править код]

Примечания[править | править код]

  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 | править код]

  • 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 код]

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