Выбор проектных параметров наноспутников формата CubeSat 6U для обеспечения пассивной трёхосной стабилизации
Автор: Баринова Е., Белоконов И.В., Тимбай И.А.
Журнал: Космическая техника и технологии @ktt-energia
Рубрика: Проектирование, конструкция, производство, испытания и эксплуатация летательных аппаратов
Статья в выпуске: 2 (45), 2024 года.
Бесплатный доступ
В работе исследуются проблемы динамического проектирования наноспутников (НС) формата CubeSat 6U для обеспечения заданного углового движения на низких круговых орбитах. Классификация трёхосных пассивных систем стабилизации, предложенная ранее для НС формата CubeSat 1U-3U, распространена для НС формата CubeSat 6U с учётом особенностей, присущих этому типу космических аппаратов. Выделены диапазоны высот для каждого вида пассивной стабилизации, отвечающие преобладающему влиянию определённого типа моментов внешних сил. Получены аналитические выражения для функций распределения величин максимальных углов отклонения осей наноспутника от требуемых направлений для случаев равномерного распределения и распределения Рэлея величин компонентов вектора начальной угловой скорости. Выведены формулы и построены номограммы для выбора проектных параметров Cube Sat 6U (запаса статической устойчивости, моментов инерции), обеспечивающих с заданной вероятностью требуемую трёхосную пассивную ориентацию для типовых случаев - ориентации продольной оси по местной вертикали или по вектору набегающего потока.
Наноспутник формата cubesat 6u, аэродинамический и гравитационный моменты, угол атаки, пассивная система стабилизации
Короткий адрес: https://sciup.org/143183277
IDR: 143183277
Список литературы Выбор проектных параметров наноспутников формата CubeSat 6U для обеспечения пассивной трёхосной стабилизации
- He L, Chen X, Kumar KD, Sheng T, Yue C. A novel three-axis attitude stabilization method using in-plane internal mass-shifting. Aerospace Science and Technology. 2019; 92: 489–500. Available from: http://dx.doi.org/10.1016/j.ast.2019.06.019 (accessed 17.09.20223).
- Belokonov IV, Timbai IA, Barinova EV. Design parameters selection for CubeSat nanosatellite with a passive stabilization system. Gyroscopy and Navigation. 2020; 11(2): 149–161. Available from: https://www.elibrary.ru/bkkfle (accessed 17.09.2023).
- Beletskii VV. Dvizhenie iskusstvennogo sputnika otnositel’no tsentra mass [Movement of artificial satellite about the center of mass]. Moscow: Nauka; 1965 (in Russian).
- Sarychev VA, Ovchinnikov MYu. Dinamika sputnika s passivnoi aerodinamicheskoi sistemoi orientatsii [Dynamics of a satellite with a passive aerodynamic attitude control system]. Kosmicheskie issledovaniya [Cosmic Research]. 1994; 32(6): 561–575 (inRussian).
- Psiaki ML. Nanosatellite attitude stabilization using passive aerodynamics and active magnetic torquing. Journal of Guidance, Control, and Dynamics. 2004; 27(3): 347–355.
- Belokonov IV, Timbai IA, Ustyugov EV, inventors. Samara State Aerospace University. Sposob aerodinamicheskoi stabilizatsii nanosputnika klassa CubeSat i ustroistvo ego osushchestvleniya (varianty) [Method of aerodynamic stabilization of a CubeSat nanosatellite and its implementation device (options)]. Eurasian patent EA201400132 A1. IPC: B64G 1/10; B64G 1/24; B64G 1/38. Application No. 201400132 dated 09.01.2014. Published 31.10.2016 (inRussian).
- Rawashdeh SA. Attitude analysis of small satellites using model-based simulation. International Journal of Aerospace Engineering. 2019; 1: 1–11. Available from: http://dx.doi.org/10.1155/2019/3020581 (accessed 17.09.2023).
- Rawashdeh SA, Lumpp JE. Aerodynamic Stability for CubeSats at ISS Orbit. Journal of Small Satellites. 2013; 2(1): 85–104. Available from: http://www.jossonline.com/wp-content/uploads/2014/12/0201-Aerodynamic-Stability-for-CubeSats-at-ISS-Orbit.pdf (accessed 17.09.2023).
- Ovchinnikov MYu, Pen’kov VI, Roldugin DS, Karpenko SO. Issledovanie bystrodeistviya algoritma aktivnogo magnitnogo dempfirovaniya [Study of performance of the active magnetic damping algorithm]. Kosmicheskie issledovaniya [Cosmic Research]. 2012; 50(2): 176–182. Available from: https://www.elibrary.ru/owwzlz (accessed 17.09.2023) (in Russian).
- Chesi S, Gong Q, Romano M. Aerodynamic three-axis attitude stabilization of a spacecraft by center-of-mass shifting. Journal of Guidance, Control, and Dynamics. 2017; 40(7): 1613–1626. Available from: http://dx.doi.org/10.2514/1.G002460 (accessed 17.09.2023).
- Chesi S, Gong Q, Romano M. Satellite attitude control by center-of-mass shifting. Advances in the Astronautical Sciences. 2014; 150: 2575–2594.
- Grassi M. Attitude determination and control for a small remote sensing satellite. Acta Astronautica. 1997; 40(9):675–681.
- Lovera M, Astolfi A. Global magnetic attitude control of spacecraft in the presence of gravity gradient. IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems. 2006; 42(3): 796–805. Available from: https://doi.org/10.1109/TAES.2006.248214 (accessed 17.09.2023).
- Russian State Standard. GOST 25645.101-83. Earth upper atmosphere. Density model for project ballistic computations of artificial Earth satellites. Moscow: Standards publishing house; 1983 (in Russian).
- Barinova EV, Belokonov IV, Timbai IA. Osobennosti dvizheniya aerodinamicheski stabilizirovannykh nanosputnikov formata CubeSat 6U [Specifics of movement of aerodynamically stabilized CubeSat 6U nanosatellites]. XXIX Sankt-Peterburgskaya mezhdunarodnaya konferentsiya po integrirovannym navigatsionnym sistemam [29th St. Petersburg International Conference on Integrated Navigation Systems]: proceedings. 2022. p.117–120 (in Russian).
- Barinova EV, Belokonov IV, Timbai IA. Preventing resonant motion modes for low-altitude CubeSat nanosatellites. Gyroscopy and Navigation. 2021; 12: 350–362. Available from: https://doi.org/10.1134/S2075108721040027 (accessed 17.09.2023).
- Beletskii VV. Dvizhenie sputnika otnositel’no tsentra mass v gravitatsionnom pole [Satellite motion about the center of mass in a gravitational field]: a textbook. Moscow: Moscow University Publishing House; 1975 (in Russian).
