5 ноября 2024 года на орбиту отправились пять малых космических аппаратов: TUSUR GO, RTU MIREA1, Vizard-ion, Colibri-S и Горизонт*. Все кубсаты были разработаны в Геоскане на базе платформы «Геоскан 3U». Сейчас на аппаратах проходит тестирование маховиков и активной системы ориентации в пространстве.
Система ориентации и стабилизации в пространстве позволяет быстро перевести спутник из неуправляемого вращения в состояние точного позиционирования. Его можно стабилизировать в инерциальной или орбитальной системе координат и направить на определенную точку на Земле или в космосе.
Самый простой режим ориентации — стабилизация в инерциальной системе координат. Для нее достаточно определить ориентацию по данным магнитного поля и солнечных датчиков. Оси инерциальной системы координат привязаны к звездам, а ее начало находится в центре масс Земли.
Специалисты Геоскана проверили эту систему на спутнике Vizard-ion: аппарат успешно стабилизировался в соответствии с полетным заданием. После запуска системы ориентации он занял опорное положение (x = 180°, y = 0°, z = 0°) и сохранял ориентацию до отключения системы.
Наиболее часто используемый режим ориентации — стабилизация в орбитальной системе координат. Она особенно важна для наведения камеры на Землю. В этом режиме:
- ось Z направлена вдоль радиус-вектора (от центра Земли к центру масс МКА);
- ось Y перпендикулярна плоскости орбиты (по вектору произведения радиус-вектора и скорости МКА);
- ось X дополняет систему до правой тройки векторов.
Проверка орбитальной стабилизации проводилась на спутнике RTU MIREA1. В первые минуты после активации кубсат свободно вращался, но после включения режима стабилизации он развернулся в надир (вертикально вниз) и удерживал заданную ориентацию. Это необходимо для того, чтобы получать данные о поверхности Земли непосредственно под траекторией полета спутника.
Наши специалисты используют систему ориентации для проведения различных экспериментов и работы с полезной нагрузкой. Оператор спутников Геоскана Егор Мельцов рассказал об МКА Colibri-S:
«На спутнике Colibri-S мы активно работаем с гиперспектрометром. Для нормальной работы с этой нагрузкой необходимо развернуть спутник так, чтобы гиперспектрометр был направлен точно в подспутниковую точку для получения максимально корректных данных. На других аппаратах эта система позволяет во время сеанса связи направлять антенны на наземную станцию и поддерживать со спутниками качественную связь».
Источник фото: Самарский национальный исследовательский университет имени академика С. П. Королева. Изображения получены с помощью гиперспектральной камеры, установленной на МКА Colibri-S.
Активная система ориентации необходима также для выполнения других научно-образовательных задач МКА. Vizard-ion нужно правильно ориентировать для испытаний плазменной двигательной установки VERA и для совместного с RTU MIREA1 эксперимента по зондированию ионосферы. Кроме того, она используется для работы передатчиков X-диапазона: патч-антенны на торце спутников при этом направляются на приемную антенну наземной станции Геоскана.
Сейчас завершается отработка других режимов ориентации: наведение на заданную точку на Земле и на другой спутник, ориентация заданной солнечной панелью на Солнце и стабилизация вдоль вектора скорости.
* Подробнее про разработку МКА можно узнать в материалах секции «Космос» конференции «Технологии Геоскана 2025». Записи трансляций и презентации спикеров доступны на сайте.