EQUiSat - EQUiSat

EQUiSat
EQUiSat новый логотип 2015.png
Логотип миссии
Тип миссииОбразование
COSPAR ID1998-067PA
SATCAT нет.43552Отредактируйте это в Викиданных
Интернет сайтwww.brownspace.org/ equisat
Продолжительность миссии3–6 месяцев планируется
Свойства космического корабля
Тип космического корабля1U CubeSat
ПроизводительКосмическая инженерия Университета Брауна
Сухая масса1,3 кг (2,9 фунта)
Размеры10см куб
 

EQUiSat представляет собой 1U (один блок) CubeSat спроектирован и построен Brown Space Engineering (ранее Brown CubeSat Team), студенческой группой в Брауновский университет с Школа инженерии. Миссия EQUiSat - испытать аккумуляторную технологию, которая никогда не летала в космосе, которая будет питать маяк это было разработано, чтобы быть видимым с Земли.[1][2][3]

Миссия

Основная миссия EQUiSat - доказать доступность космоса для масс посредством демонстрации недорогого DIY CubeSat и образовательных программ.[4]Для выполнения основной миссии Brown Space Engineering будет поддерживать EQUiSat как недорогой и тщательно задокументированный Открытый исходный код проект, позволяющий другим копировать подсистемы EQUiSat без больших бюджетов и обширных знаний. Общая стоимость деталей для воспроизведения EQUiSat составляет около 5000 долларов. Команда Brown Cubesat поддерживает Сделай сам философия минимизации затрат, а также использование производственных процессов, которые широко доступны и доступны для непрофессионалов.[5] Бюджет Brown Space Engineering очень мал по сравнению с другими спутниками CubeSats, и цель состоит в том, чтобы тиражировать проект стоимостью менее 5000 долларов.[6]

Вторая миссия EQUiSat - проверить жизнеспособность эксплуатации LiFePO
4 батареи в космосе.[6] А LiFePO
4 Аккумулятор никогда не летал в космос, но он имеет определенные преимущества по сравнению с аккумуляторами другого химического состава, например, способность потреблять большой ток с меньшим риском теплового разгона, чем литий-ионные аккумуляторы.[5]

Информационно-пропагандистская деятельность

Другой способ, с помощью которого Brown Space Engineering повысит доступность космоса, - это обучение молодежи конструкции и роли спутников в обществе. Brown Space Engineering сотрудничает со школами и музеями по всей стране для разработки образовательного плана по обучению студентов и широкой общественности EQUiSat и его влиянию и аналогичным спутникам на научный прогресс общества. После запуска возможность легко найти, услышать и увидеть EQUiSat в ночном небе является важным материальным компонентом этих усилий. Другой способ распространения информации - доступность исходного кода EQUiSat / файлов САПР в Интернете.[7]

Полезная нагрузка

Основная полезная нагрузка EQUiSat - это массив светодиодов высокой мощности, которые при включении будут казаться на Земле такими же яркими, как Полярная звезда.[4] Полезная нагрузка будет использоваться для поражения тех, кто находится на Земле, особенно для выполнения основной миссии проекта, заключающейся в том, чтобы сделать космос более доступным для общественности.

Вторичная полезная нагрузка - это фосфат лития-железа (LiFePO
4) батарейки, которые будут питать светодиоды. Вторая миссия EQUiSat - проверить жизнеспособность LiFePO
4 батареи, которые никогда не летали в космос, что делает батареи больше, чем блоки накопления энергии, а сами полезную нагрузку.

Запуск

6 февраля 2014 г. НАСА объявил, что запустит EQUiSat в рамках Инициатива по запуску CubeSat (CSLI).[8][9] EQUiSat запущен на борту Международная космическая станция (МКС) 21 мая 2018 г.[10][11] Он был выведен на орбиту с МКС 13 июля 2018 года.[12] EQUiSat был выведен на орбиту высотой 400 км и наклонением 52 °.[1][2]

Подсистемы

Визуализация EQUiSat CubeSat

Оптический маяк (вспышка)

Подсистема вспышки - это оптический маяк, позволяющий людям на Земле визуально отслеживать EQUiSat после запуска. Маяк представляет собой массив из четырех чрезвычайно ярких светодиодов (~ 10 000 люмен каждый), которые будут мигать в течение 0,1 секунды три раза в быстрой последовательности каждую минуту, когда EQUiSat находится в ночном небе.[5] Массив будет иметь видимую звездную величину 3, примерно такую ​​же интенсивность, как Полярная звезда. Чтобы еще больше увеличить интенсивность света для тех, кто находится на Земле, массив светодиодов высокой мощности будет находиться на одной панели, которая будет направлена ​​в северное полушарие Земли с использованием пассивного управления ориентацией.[13]

Радио

Приемопередатчик на борту EQUiSat будет передавать сигнал в УВЧ Радиолюбительский диапазон 70 см в диапазоне 435–438 МГц и будет состоять из зарегистрированного позывного радиомаяка и данных датчиков. Передачи могут приниматься радиолюбителями, но они также будут размещены в Интернете для расширения доступа широкой публики. Радио также будет действовать как маяк для отслеживания положения спутника. Основная наземная станция, построенная в сотрудничестве с Brown's Amateur Radio Club, будет основным контактным лицом для EQUiSat и сможет при необходимости завершить связь со спутником.[14][15]

Антенна свернута для запуска, поскольку спецификация CubeSat требует, чтобы никакие части спутника не выступали из боковых перил более чем на 1 см перед запуском. Таким образом, используется система развертывания, состоящая из нейлоновой проволоки, удерживающей антенну в натянутом состоянии. Эта нейлоновая проволока наматывается на нихромовые нити, которые сгорают через 30 минут после развертывания. После этого антенна вернется на место.[15]

Контроль настроения

EQUiSat будет использовать пассивную магнитную систему ориентации (ACS), которая не потребует использования системы определения ориентации, утечки энергии из катушек крутящего момента или импульсных колес, а также не будет полагаться на сложные алгоритмы, необходимые для опрокидывания и стабилизации спутника. . Две пары стержней гистерезиса будут использоваться для передачи крутящего момента на спутник, чтобы компенсировать кувырок, вызванный запуском с МКС и развертыванием антенны. Эти гистерезисные стержни не только способны передавать крутящий момент, но и гасить переходные характеристики этих колебаний, когда они это делают. Это уменьшит кувырок в течение нескольких дней. ACS также использует постоянный магнит для выравнивания EQUiSat с магнитным полем Земли. Это будет держать нас в стороне от поверхности Земли в северном полушарии.[5][16]

Электроника

Подсистема электроники свяжет вместе все другие подсистемы, чтобы спутник мог нормально функционировать. Подсистема электроники состоит из пяти изготовленных на заказ Печатные платы, каждый из которых будет физически сложен внутри EQUiSat. Пять досок:

  • Панель Flash: На панели Flash расположены четыре светодиода, система развертывания антенны, четыре датчика температуры, ИК-датчик и фотодиод.
  • Светодиодная плата драйвера: Эта плата расположена прямо под панелью Flash. Он содержит четыре схемы регулятора напряжения, по одной на каждый светодиод. Эти повышающие регуляторы потребляют от батарей 60 А при напряжении 6,6 В, которое затем преобразуется в 36 В и 2,7 А для светодиодов. Он также содержит схему привода для системы развертывания антенны.
  • Батарейная плата: Эта плата расположена между двумя уровнями батарей. Он содержит схему, которая выполняет отслеживание максимальной мощности для непрерывной оптимизации зарядки аккумулятора в зависимости от выходной мощности солнечной панели. Он также имеет элементы управления для управления мощностью батареи и мониторинга ее свойств.
  • Пульт управления: Панель управления содержит мозги спутника; в том числе Атмель Процессор SAMD21J18A, память и демультиплексоры, которые управляют входящими данными со всех остальных плат. Плата управления также взаимодействует с радио и содержит ИДУ и магнитометр.
  • Плата радиоадаптера: Это более простая плата, которая обеспечивает интерфейс между радиомодулем и платой управления.

Подсистема электроники спроектирована, испытана и собрана полностью на собственном предприятии, помимо производства печатных плат. Все компоненты коммерчески доступны и могут быть легко приобретены через Интернет. Печатные платы были разработаны с помощью программного обеспечения PCB CAD, а файлы CAD загружены на GitHub для легкого публичного доступа.[5][7][17][18]

Программного обеспечения

Подсистема электроники имеет резервную копию программного обеспечения, работающего на процессоре. Процессор запускает операционная система реального времени на основе FreeRTOS. Использование операционной системы реального времени является стандартным для небольших встроенных систем и позволяет EQUiSat своевременно и детерминированно реагировать на события.

Программное обеспечение отвечает за сбор данных с датчиков, упомянутых в разделе подсистемы электроники. Затем он обработает данные, прочитав их из встроенного АЦП и передавать данные соответствующим образом. Программное обеспечение также сможет обрабатывать входящие передачи от основной наземной станции.

Космическое излучение обеспечивает возможность небольшого переворота на орбите. Это не представляет проблемы, если бит в памяти данных перевернут, поскольку он энергозависим, и, таким образом, перезагрузка системы решит эту проблему. Если в программной памяти инвертируется бит, сторожевой таймер запускает перезагрузку системы, при которой программная память перезаписывается загрузчиком копией, сохраненной в радиационно-безопасной MRAM. Этот сторожевой таймер сбрасывается до исходного значения при нормальной работе программы, поэтому перезагрузка будет инициирована только в том случае, если он будет считать до нуля из-за поврежденной программы.

Что касается остальных подсистем EQUiSat, файлы программного обеспечения доступны онлайн.[7][18]

Мощность

Энергосистема включает солнечные панели для производства электроэнергии в космосе и две аккумуляторные системы для хранения энергии.

Солнечные панели производятся из лома. арсенид галлия клетки с использованием хорошо задокументированного производственного процесса. В результате они стоят в 35 раз меньше, чем серийные сравнительно мощные панели. Панели составляют 5 сторон CubeSat и состоят из треугольных усовершенствованных солнечных элементов и элементов TrisolX различной конфигурации. В результате того, что бывший производитель вышел из бизнеса во время разработки, только верхняя и нижняя панели EQUiSat содержат эти ячейки. Остальные три панели используют ячейки TrisolX. 24 ячейки в конфигурации 4S6P, а три боковые панели содержат 20 ячеек в конфигурации 4S5P. Верхняя и нижняя панели в настоящее время рассчитаны на выход 8,76 В при 140–170 мА для средней выходной мощности чуть более 1,3 Вт при полном солнечном свете. Другие панели выдают аналогичное напряжение примерно 0,5–7 Вт.

EQUiSat содержит два набора батарей: один для питания фотовспышки, а другой для питания радиосистемы и микроконтроллеров. Батареи, которые будут питать вспышку, представляют собой элементы A123 System 18650 LiFePO4 в конфигурации 2S2P. Батареи, которые будут питать радио и микроконтроллер - это две LIR2450. литий-ионный аккумуляторные батареи типа «таблетка», включенные параллельно. EQUiSat будет чередовать аккумуляторные системы с приоритетом в первую очередь батареям LIR2450.[5][19]

Структура

Шасси и другие компоненты производятся на собственном производстве, чтобы обеспечить максимальную доступность по цене. Шасси фрезеровано из цельного блока Al 6061 с использованием трехосного ЧПУ мельница токарный станок и краны. Это обеспечивает корпус EQUiSat и точки крепления для всех компонентов. Кроме того, блок для надежного размещения шести батарей вырезан из Делрин. Совершенствование производственного процесса было сделано с использованием обрабатываемого воска, чтобы уменьшить отходы материала.

Шасси вместе с другими обработанными компонентами и полной сборкой было разработано в программном обеспечении CAD. Траектории ЧПУ и G-код были созданы из этих файлов.[5][20]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б «Предстоящий запуск ElaNa CubeSat». НАСА. 2016-07-03. Получено 18 октября 2016.
  2. ^ а б «EQUiSat установлен для запуска МКС во втором квартале 2018 года». Февраль 2017 г.. Получено 30 марта 2017.
  3. ^ «Обратный отсчет: приближается дата запуска студенческого космического проекта НАСА». Брауновский университет. Получено 30 марта 2017.
  4. ^ а б «НАСА запустит наноспутник студентов Университета Брауна». ABC. 2014 г.. Получено 26 апреля, 2014.
  5. ^ а б c d е ж грамм «НАСА запустит студенческий наноспутник». Брауновский университет. 2014 г.. Получено 26 апреля, 2014.
  6. ^ а б "Спутник, сделанный студентами Брауна У., будет запущен на ракете НАСА". Go Local Prov. 2014 г.. Получено 26 апреля, 2014.
  7. ^ а б c "Репозиторий EQUiSat GitHub". Получено 30 марта 2017.
  8. ^ "О". Коричневая космическая инженерия. 2016-03-23. Получено 18 октября 2016.
  9. ^ «НАСА объявляет о пятом раунде кандидатов в космические миссии CubeSat». 2015-07-22. Получено 30 марта 2017.
  10. ^ Дель Санто, T.J. (22 мая 2018 г.). "Спутник Made-in-RI теперь в космосе". WPRI. Получено 26 марта, 2018.
  11. ^ Уэллс, Джексон (24 мая 2018 г.). «Спутник, созданный студентами, запускается в космос». Браун Дейли Геральд. Получено 26 марта, 2018.
  12. ^ Хервик III, Эдгар Б. (18 июля 2018 г.). «Студенты Университета Брауна запускают маленький самодельный спутник, который может». WGBH. Получено 26 марта, 2018.
  13. ^ «Оптический маяк (вспышка)». 2016-03-26. Получено 30 марта 2017.
  14. ^ «Команда Brown CubeSat снимает звезды с микроспутника». Браун Дейли Геральд. 2014 г.. Получено 26 апреля, 2014.
  15. ^ а б «Система связи EQUiSat». 2016-03-26. Получено 30 марта 2017.
  16. ^ «Система контроля и определения отношения». 2016-07-24. Получено 30 марта 2017.
  17. ^ «Оборудование авионики». 2016-03-23. Получено 30 марта 2017.
  18. ^ а б «Программное обеспечение авионики». 2016-06-09. Получено 30 марта 2017.
  19. ^ «Солнечные батареи и батареи». 2016-03-26. Получено 30 марта 2017.
  20. ^ «САПР и производство». 2016-03-26. Получено 30 марта 2017.

внешняя ссылка