Lietuviškas palydovas su reakcijos sfera ruošiamas startui

15

Nauji lietuvių žingsniai kosmoso link – nanopalydovų kūrimas. Net dvi grupės kuria koncepcijas tarptautiniam projektui „QB50“. Šį kartą pristatome Kosmoso mokslo ir technologijų instituto (KMTI) kuriamą nanopalydovą.

Vilma Jankienė

Lietuvos kosmoso asociacijai (LKA) pavyko per keletą metų padaryti bent jau nedidelį, bet ryškiai matomą tiek politinį, tiek visuomeninį „kosminės“ sąmonės lūžį Lietuvoje. Asociacijos prezidentas Vidmantas Tomkus, lyg klonas, rodos, vienu metu geba būti visur, kur susikerta kosminės trajektorijos. Daugybė vizitų užsienyje, organizuotos jau keturios tarptautinės kosmoso konferencijos Lietuvoje stumtelėjo mūsų šalį į kosminę orbitą. Atsirado įkvėpimo ir nanopalydovams. 2011 metais pirmą kartą net dvi komandos įsisuko į tarptautinį projektą „QB50“. Pagaliau ir mes kuriame palydovus! Nanopalydovai – tai mažųjų dirbtinių žemės palydovų klasė (svoris nuo 1 iki 10 kg).

Projekto tikslai

Deployed_4
Nanopalydovas

Projekto „QB50“ tikslas – į žemą orbitą iškelti 50 nanopalydovų. Mokslinis tikslas – žemutinės žemės termosferos tyrimas naudojant nanopalydovų tinklą. Numatomas palydovų pakėlimas į orbitą – 2015 metų viduryje, bet darbai jau vyksta. Orbitos parametrai: aukštis 320 km, polinkis – 79°, gyvavimas orbitoje – apie 3 mėn. Raketa nešėja – „Štil 2.1“, balistinės raketos R-29RM (Р-29РМ) modifikacija, paleidžiama iš „Delfin“ tipo povandeninių laivų (projektas 667BDRM). Numatoma raketą paleisti iš povandeninio laivo (nepanirusio) Barenco jūroje.

startas balistinis
Balistinė raketa ir povandeninis laivas

Тarptautinį projektą „QB50“ organizuoja Belgijos Von Karmano institutas. „QB50“ siekia suteikti galimybių pasaulio universitetams ir organizacijoms patekti į kosmosą su mažais palydovais. Konkurse dalyvauja beveik 100 universitetų ir įvairių organizacijų iš viso pasaulio. Lietuvos Kosmoso mokslo ir technologijų instituto (KMTI) kuriamame projekte bus panaudotas pasaulio praktikoje dar nenaudotas įrenginys – reakcijos sfera. Daugiau apie nanopalydovo kūrimą papasakojo vienas iš jo kūrėjų KMTI direktorius dr. Domantas Bručas.

Apie palydovą

Domantas Brucas_konf_2012 03 27
D. Bručas

KMTI „CubeSat“ tipo palydovas projektuojamas 200x100x100 mm dydžio; jo masė – iki 2 kg. Palydove yra privalomi naudoti „QB50“ pateikiami sensoriai (palydovo priekyje), integruoti „QB50“ davikliai, integruota jo veikimą užtikrinanti įranga ir naudingasis krovinys, kuris būtų įdomus mokslo inžinerinei bendrijai. Krovinys gali būti laisvai pasirenkamas.

Nanopalydovo kūrėjai naudinguoju kroviniu pasirinko eksperimentinį palydovų pozicionavimo apie 3 ašis (3 laisvės laipsnius) įrenginį. Jis veikia inercijos momento kaupimo besisukančioje masėje principu (reakcijos ratas). Naujovė – galimybė keisti palydovo padėtį iškart aplink 3 ašis, naudojant sferos formos masę (reakcijos sfera). Reakcijos sferą, varomą pjezo pavaromis, Kosmoso mokslo ir technologijų institutas konstruoja kartu su KTU Mechatronikos mokslo studijų ir informacijos centru.

Siekiant atlikti papildomus tyrimus, į palydovą integruojami: testuojamas „Tekever“ kompanijos „Gammalink“ ryšio bei GPS modulis; palydovinis ryšio „GlobalStar“ modemas STX-2; kosminis GPS imtuvas MNP-6 (МНП-6); „GomSpace NanoCam“ C1U žemės stebėjimo kamera.

 

Unikali reakcijos sfera

15
Reakcijos sfera

Įranga yra unikali, kuriama Lietuvoje, pasaulinėje praktikoje nenaudota. Sukamasis sferos judesys gaunamas generuojant bėgančią bangą hemisferiniame keitiklyje. Besisukanti masė (sfera) išlaikoma prispausta prie keitiklio standaus elemento ar magneto pagalba. Pjezo pavarų naudojimas leidžia sumažinti ir supaprastinti visą įrenginį. Nustatyta, kad patikimam palydovo orientavimui ir stabilizavimui (iki 8 laipsnių per sekundę pagal skersines ir 16 laipsn./s pagal išilginę) reikalinga 30 mm diametro plieninė sfera. Pjezo pavarų naudojimo privalumas – labai didelis kampinis pagreitis, leidžiantis labai operatyviai reaguoti į palydovo valdymo (stabilizavimo) komandas. Pavarų trūkumas – sukimuisi užtikrinti būtinas nuolatinis virpesių generavimas. Įrenginys leis stabilizuoti palydovą erdvėje reikiamu momentu užtikrinant stabilią platformą įvairiems tyrimams (pvz., žemės paviršiaus fotografavimui). Inercijos momento kaupimasis sferoje kompensuojamas su magnetinėmis ritėmis, integruotomis į saulės elementus.

Šių dienų darbai

20
Reakcijos sferos valdymo įrenginys

Šiuo metu palydovas baigimas rinkti, tikrinamos jo sistemos. Artimiausiu laiku numatyti palydovo galutiniai bandymai (vibracijos, vakuuminiai, radijo įrangos veikimo ir kt.). Dabartiniu metu palydove sumontuotos standartinės (pirktinės) detalės: maitinimo blokas, duomenų ryšio modulis, radijo atsakiklis. Montuojamos Lietuvoje gamintos (modifikuotos) dalys: korpusas (su antenomis ir kt.), silicio saulės elementai ir jų plokštė, su šviesos sensoriais; Galio Arsenido saulės elementai ir jų plo

kštė (patys elementai pirktiniai, tačiau jie sumontuoti plokštėje Lietuvoje), su šviesos sensoriais; pagrindinė plokštė su ARM Cortex procesoriumi, GPS/GLONASS imtuvu (pirktinis, tačiau dar nebandytas mažuose palydovuose), padėties davikliai (giroskopai, magnetometrai, temperatūros davikliai); radijo atsakiklio stiprintuvas. Palydovas orbitoje turės pasyvią magnetinę orientaciją, t.y. bus orientuojamas pagal žemės magnetines linijas nuolatinių magnetų pagalba.

Atlikti nauji dalykai, kurie nebuvo iš pat pradžių planuoti: papildomi šilumos sensoriai; šviesos sensoriai ant paviršiaus plokštumų (palydovo apšviestumo nustatymui); atsakiklio stiprintuvo montavimas (anksčiau nebuvo planuotas visiškai).

Pagrindinės palydovo funkcijos

20130916_141851
Valdiklis

Svarbiausia palydovo užduotis – išbandyti sistemas ir įrangą vėlesnėms mokslinėms-tiriamosioms misijoms. t. y. šis palydovas yra bandomasis,  leisiantis sukaupti patirties ateities palydovams, numatyti naudotiną įrangą (pirktinė įranga, kaip parodė patirtis, nėra visiškai tinkamai veikianti), sistemas. Kita misija planuojamas jau 2015 metais, ir joje jau turėtų būti sumontuota visiškai nauja moslinė-bandomoji įranga.

Kuriamo palydovo funkcijos yra tokios: įjungti sistemas, įjungti radijo švyturį; užmegzti abipusį ryšį su žemės stotimi (Liepiškėse); gauti duomenis apie palydovo padėtį erdvėje (sukimasis, padėtis magnetiniame lauke, paviršiaus plokščių apšvietimas, vidaus temperatūra); gauti duomenis apie  elementų veikimą, bendrą palydovo veikimą; išbandyti padėties nustatymą GPS/GLONASS pagalba, gauti duomenis; išbandyti radijo atsakiklį; transliuoti tris lietuviškus žodžius (atsakiklio pagalba). Bet koks radijo mėgėjas galės juos išgirsti (turėdamas imtuvą bei tinkamą anteną).

„Bandymų metu išaiškėjo nemažas kiekis pirktinės įrangos trūkumų, kuriuos neišeina pašalinti (ar tai užtrunka labai ilga) dėl uždaros įrangos programinės įrangos. Jei tokia įranga būtų kuriama vietoje (Lietuvoje) pavyktų išvengti tokių sunkumų, bei ženkliai sumažinti įrangos kainą“ – sakė D. Bručas.

Straipsnis parengtas įgyvendinant Europos socialinio fondo bei Švietimo ir mokslo ministerijos remiamą projektą „Mokslininkų vietinio ir tarptautinio bendradarbiavimo skatinimas bei kompetencijų ugdymas“. 

Platesnė informacija apie šį projektą – čia:  http://is.mokslasplius.lt/apie-projekta/

Parengė „Aviacijos pasaulis” aviacijos_pasaulis_logo