Космическое приборостроение. Рубрика в журнале - Космические аппараты и технологии
Принципы построения прецизионной системы ориентации и стабилизации космического телескопа
Статья
В настоящее время реализуются проекты проведения астрономических исследований с помощью космических телескопов, размещаемых на космических аппаратах. Это обусловлено исключением влияния атмосферных факторов на качество получаемой информации. Однако в этом случае возникает проблема обеспечения точности ориентации оси визирования телескопа относительно объекта наблюдения в течение требуемого периода времени. В статье рассмотрены принципы построения системы ориентации и стабилизации космического телескопа в варианте его жесткой установки на космическом аппарате. Сформулированы требования к точности ориентации, предложен приборный состав и трехступенчатый алгоритм управления ориентацией. Первая ступень алгоритма обеспечивает первичное наведение оси визирования телескопа на целевой объект по информации со звездного датчика и измерителя угловой скорости до попадания в поле обзора телескопа. Вторая ступень алгоритма обеспечивает приведение оси визирования телескопа относительно направления на целевой объект уже по показаниям самого телескопа до величины погрешности, обеспечивающей требуемый охват области наблюдения. Третья ступень алгоритма обеспечивает удержание оси визирования телескопа относительно направления на целевой объект с требуемой точностью в течение экспозиции. Рассмотрены возмущающие факторы от работающих приборов космического аппарата и сформулированы принципы снижения их воздействия на точность визирования. Для создания наиболее благоприятных условий работы научной аппаратуры космического телескопа, а также обеспечения непрерывного информационного контакта космического аппарата с наземными средствами рекомендовано использовать геостационарную орбиту с малым наклонением и эксцентриситетом.
Бесплатно
Статья
Важным этапом разработки унифицированного многоканального интерфейсного модуля контроля температур, входящего в состав измерительных приборов и осуществляющего контроль температуры на элементах конструкции космических аппаратов, является анализ предъявляемых технических требований к измерительным приборам и условий их эксплуатации, которые могут повлиять на структуру модуля. Статья посвящена анализу общих требований к измерительным приборам космических аппаратов, строящимся по магистрально-модульному принципу на базе центрального приборного модуля и содержащим в своём составе интерфейсный модуль контроля температур, а также анализу технических характеристик подключаемых к измерительным приборам различного типа первичных преобразователей. Показано, что к интерфейсным модулям контроля температур, имеющим каналы контроля с различными диапазонами измерения, предъявляются различные требования по точности и стабильности измерения температуры, а в качестве первичных преобразователей для контроля температуры наиболее часто используют термопреобразователи сопротивления с медными и платиновыми чувствительными элементами с номинальными сопротивлениями 100 и 500 Ом. При невысоких требованиях к точности и стабильности измерения используют 100-омные термопреобразователи, при повышенных требованиях к точности и стабильности измерения – 500-омные термопреобразователи. Если не требуется высокое быстродействие измерения температуры, то используют термопреобразователи сопротивления с медными чувствительными элементами. Если необходимы высокое быстродействие и повышенная стабильность измерения, то используют термопреобразователии сопротивления с платиновыми чувствительными элементами.
Бесплатно
Разработка IBIS-моделей цифровых микросхем на основе экспериментальных данных
Статья научная
В настоящее время для проведения анализа целостности сигналов может использоваться ряд моделей, включая IBIS (и расширение этой модели - EBD), MOD (соответствующее расширение - PML), SPICE. Модели спецификации IBIS могут применяться при проектировании быстродействующих печатных узлов во многих системах проектирования, в частности, в P-CAD 200X, Altium Designer, Mentor Graphics HyperLynx (LineSim, BoardSim) и в других программных средствах. IBIS-модели позволяют обходить трудности, связанные с созданием и применением для интегральных схем SPICE-моделей, базирующихся на подробном описании внутренней структуры устройства. В данной работе рассмотрена экспериментальная методика создания IBIS-моделей. Основное внимание уделено интерпретации измеренных вольт-амперных характеристик входных и выходных буферов цифровых интегральных схем. В качестве базовой для создания IBIS-модели выбрана структура выходного буфера цифровой схемы, выполненная по КМОП-технологии. Одним из наиболее сложных этапов в экспериментальной методике является получение корректных динамических характеристик для создания IBIS-модели. Наряду с моделированием экспериментальная методика позволяет существенно уменьшить сложность и время создания IBIS-моделей.
Бесплатно
Статья научная
Спутниковая навигационная система представляет собой комплекс орбитальных объектов, контрольных станций и приёмников потребителей, имеющих жёсткую привязку по пространственно-временным параметрам. Более того, большинство параметров орбитального движения навигационных космических аппаратов с точки зрения потребителя выражается через функции от времени. Обычно коррекция бортовой шкалы времени происходит эпизодически, при её уходе относительно системной шкалы больше допустимого значения. В данной статье рассматривается метод синхронизации бортовой шкалы времени космических аппаратов на геостационарных и высокоэллиптических орбитах с системной шкалой времени ГЛОНАСС по измерениям навигационных параметров при помощи аппаратуры радионавигации. Представлены результаты компьютерного моделирования для подтверждения реализуемости алгоритма синхронизации. Данный материал относится к измерительной технике и может быть использован для улучшения определения частотно-временных параметров высокостабильных генераторов (мер времени и частоты), размещенных на подвижных объектах, например на самолётах или космических аппаратах системы ГЛОНАСС.
Бесплатно
Создание гетерогенной имитационной модели командно-измерительной системы космического аппарата
Статья
В статье представлены программные инструменты, предназначенные для построения гетерогенных моделей путем программной интеграции логических моделей, методы работы которых заданы в базах знаний и инженерных моделей, созданных в среде технического моделирования. Для построения логических моделей используется разработанное авторами программное обеспечение «Программно-математическая модель бортовой аппаратуры командно-измерительной системы». Инженерные модели строятся в среде графического программирования LabVIEW. Описаны функции разработанного программного обеспечения для создания графических схем моделей, разработки структур данных и пакетов телеметрической информации, формирования базы команд и задания методов работы элементов модели в правилах баз знаний. Построен пример гетерогенной модели, имитирующей логику функционирования бортовой аппаратуры командно-измерительной системы космического аппарата, который включает библиотеку виртуальных приборов для моделирования приемо-передающего тракта и базу знаний с правилами взаимодействия бортовых систем при приеме, передаче, отработке и квитировании команд. Приведенный пример демонстрирует точки интеграции логических имитаторов и виртуальных приборов. Модель позволяет выполнять оценку параметров приемо-передающего тракта и влияния дестабилизирующих факторов на обеспечение качества линии связи, имитировать формирование и преобразование сигнала, поступающего от источника информации – наземного сегмента – в бортовую аппаратуру, и при обеспечении необходимого уровня сигнала моделировать логическое взаимодействие систем. Каждый элемент модели может быть изменен и переработан специалистом предметной области в зависимости от специфики решаемых задач.
Бесплатно
Создание имитационной модели солнечной батареи
Статья
В статье описан процесс создания имитационной модели БС. В качестве объекта исследования выступает БС, входящая в составе СЭП КА, выводимого на высокую эллиптическую орбиту искусственного спутника Земли. При создании имитационной модели БС была сформирована фотопреобразователями (ФП) из арсенида гелия (АГ), КПД которого 27 %. При создании имитационной модели учитывались следующие параметры: напряжение холостого хода освещенной БС при установившейся температуре при выходе КА из тени Земли максимальной длительности при отклонении нормали к поверхности БС от направления на Солнце, а также изменение выходного тока. При создании модели учитываются и воздействия внешних факторов, таких как уменьшение внешнего атмосферного давления, изменения температуры БС при прохождении КА теневых участков орбиты, ионизирующих излучений КП при взаимодействии с магнитосферной плазмой, затенений конструкциями КА и другие. На современных КА системы энергообеспечения занимают по массе, объему и стоимости до 30 % самого КА. Поэтому проблема создания систем электропитания КА (далее по тексту СЭП) имеет важное первостепенное значение, ее совершенствование может заметно улучшить технико- экономические показатели КА в целом. В данной модели впервые применен авторский математический метод расчета деградации, влияющей на вольт- амперную характеристику солнечной батареи в процессе эксплуатации.
Бесплатно
Статья
Статья посвящена описанию разработанного универсального стенда сборки для закрепления плиты технологической и проведению монтажных работ и приёмо-сдаточных испытаний аппаратуры бортового информационно-навигационного комплекса космического аппарата «Глонасс-К2» разработки АО «ИСС». Навигационный космический аппарат строится на базе негерметичной платформы «Экспресс-1000» и будет функционировать на средневысотной круговой орбите. Платформа «Экспресс-1000» представляет собой конструктивно и функционально обособленные модули, объединяющие все бортовые служебные подсистемы для обеспечения работы полезной нагрузки и предоставления для неё всех необходимых ресурсов и услуг. В процессе создания и сборки космического аппарата платформа объединяется с полезной нагрузкой, которая также представляет собой конструктивно и функционально обособленный модуль. На основании патентного исследования и обзора существующих конструкций стендов сборки выбран наиболее соответствующий требованиям технического задания принцип работы стенда. Проведены теоретические расчеты механизма: прочностной и на заданный ресурс. Выполнена конструктивная проработка отдельных важнейших узлов и систем оборудования. Ключевой особенностью стенда является внедрение автоматизированной системы работы привода с возможностью дистанционного управления, за счёт которого повышается безопасность работы со стендом. Стенд предлагается как универсальный механизм с возможностью сборки с сотопанелями разных размеров.
Бесплатно
Установка для молекулярно-лучевой эпитаксии «Катунь-100»
Статья
Одной из наиболее перспективных в полупроводниковой электронике технологий является молекулярно-лучевая эпитаксия, которая представляет собой последовательное осаждение на полупроводниковую подложку слоев атомной толщины различных материалов из молекулярных пучков в условиях сверхвысокого вакуума (давление остаточных газов менее 10–8 Па). В ходе этого процесса (in situ) проводится диагностика молекулярных пучков и формируемых наногетероструктур. Создание высокоэффективных приборов микро-, нано- и фотоэлектроники на основе полупроводниковых наногетероструктур, состоящих из соединений III-V, выращенных на дешевых и прочных Si подложках, является одной из приоритетных задач современного полупроводникового материаловедения. Решение этой проблемы крайне важно и для развития высокоэффективной фотовольтаики. Современные высокоэффективные солнечные элементы представляют собой сложные многослойные гетеросистемы с КПД до 45 % при концентрации солнечного излучения в несколько сотен солнц. Они состоят из трех основных p-n переходов, выполненных из Ge, InGaAs, InGaP и соединенных последовательно туннельными диодами. В настоящей статье представлена автоматизированная компактная установка молекулярно-лучевой эпитаксии нового поколения для эпитаксии плёнок и наноструктур на основе Si, Ge и (или) соединений типа А3В5, разработанная в Институте физики полупроводников имени А. В. Ржанова Сибирского отделения РАН.
Бесплатно
Статья
Работа посвящена исследованиям зависимости мощности сигнала, который будет использован в измерениях разности фаз и шумовых составляющих сигнала, от типа цифрового фильтр и его параметров при различных соотношениях сигнал/шум. Дано обоснование актуальности исследований, которая состоит в поиске возможности применения цифровых фильтров для устройства определения координат источника радиосигнала в спутниковых телекоммуникациях, обеспечивающего минимальную погрешность измерения разности фаз. Приведена структура системы определения координат источника радиосигнала. Приведена разработанная компьютерная модель и ее описание. Рассмотрены указанные выше исследования для цифровых рекурсивных полосно-пропускающих фильтров типа Баттерворта, Чебышева 1 рода, Чебышева 2 рода, Золотарева-Кауэра, которые задаются с помощью дискретной линейной системы. Сделаны соответствующие выводы о применимости цифровых фильтров в устройстве определения координат. Определены типы фильтров и предъявлены требования для обеспечения минимальной погрешности измерения разности фаз.
Бесплатно
Этапы информационного обеспечения разработок бортовой аппаратуры космических аппаратов
Статья
Наземно-экспериментальная отработка элементов космической техники – ответственный этап в создании космических изделий, фактически – это наземный «полет» создаваемых устройств. И от того, насколько адекватно будут воспроизведены на этом этапе эксплуатационные условия и обеспечено успешное функционирование устройств в предполагаемых условиях, зависит его успешная работа в реальном полете в течение срока эксплуатации. Радиоэлектронные устройства бортовой аппаратуры космического аппарата – один из непременных элементов, обеспечивающих выполнение целевых задач, которые должны подтвердить свою готовность к предстоящей работе на этапе наземно-экспериментальной отработки. В статье рассмотрены этапы информационного обеспечения разработок бортовой аппаратуры космических аппаратов, показывающие пути совершенствования технологии экспериментальной отработки разработок бортовой аппаратуры космических аппаратов. Показано, что на современном этапе развития космической отрасли стало возможным внедрение в инженерную практику методологии математического планирования эксперимента. Появился задел прикладных работ по радиоэлектронной тематике, показывающий возможность выявлять в полном факторном эксперименте влияние внутренних неуправляемых параметров (факторов) электронных компонентов на результаты эксперимента. Это сняло преграду при реализации возможностей метода в исследованиях и совершенствовании радиоэлектронных устройств бортовой аппаратуры.
Бесплатно
